地下建筑结构抗浮设计及措施分析

朱震宇

(山西省建筑设计研究院，山西太原 030002)

随着我国经济的不断发展，一幢幢大楼拔地而起，建筑业也展现了蓬勃的生机。但是出于利益的考虑，很多建筑结构的设计都不符合要求，社会上出现了危楼，怪楼，烂尾楼等现象，严重影响了建筑业的发展。建筑工程最主要的打地基环节是保证工程质量的基础，确保地下结构的稳定，才能保证整座建筑的安全。抗浮设计涉及水位和钢筋结构等问题，是地下结构施工的关键，需要引起广大施工者的高度重视。有效的抗浮设计能够有效地避免梁柱节点出现开裂的现象，减小施工的安全隐患。

1 地下室工程抗浮措施的选择

影响抗浮措施的因素:水文地质是影响抗浮措施选择的重要因素，为了减少施工时的安全隐患，保障工程的质量，在施工过程中一定要仔细勘探施工场地的水文地质状况，并根据实际情况选择合理的施工措施。一般情况下，进行地下施工有以下三种办法:其一是配重法，配重法指的是在地下室结构中进行回填处理，增加结构整体的重量，使得整个结构的重心下沉，结构也将更加稳定。配重法是最常见的抗浮措施，也是比较有效的抗浮措施，但是配重法不能适应所有的施工环境，具有一定的局限性。第二种和第三种方法分别是进行抗浮桩设计和抗浮锚杆设计，这两种方法是对配重法的一种补充，具有造价低，操作简单的特点，也很受广大施工者的欢迎。不足之处在于施工场地有限制，而且抗浮效果不如回填处理的配重法。在不同的施工项目中，建筑者应当根据实际情况运用不同的抗浮措施，做到既节约成本，又不影响工程进度，取得最优的抗浮效果。

2 抗浮失效的原因分析

地下水是影响抗浮效果的重要因素，当前我国的地下建筑工程偶尔会发生抗浮失效的问题，工程施工的进度受到了不同程度的影响。除了地下水，当地气候变化也是影响抗浮效果的一大因素，在气候变化时，整个建筑结构会受到物理因素的影响，发生热胀冷缩等现象，使得整个抗浮结构出现松动，抗浮失效。下面简要分析一下这两个因素对抗浮效果的具体影响。

2．1 地下水的影响

地下水对抗浮结构有较大的破坏作用，尤其是当施工工期过长时，地下水对整个地下工程的破坏性会加大，整个建筑结构的稳定性和安全性会大幅度降低，抗浮失效。地下水对抗浮结构的破坏主要是在其成为承压水之后，由于地下建筑结构周围的地基得到了很好的夯实，地面土层坚硬平整，周围的水只进不出，使得地下水位不断升高，地下水也就变成了承压水。这种高强度的分离措施在没有设置好防水边界时，就像给整个建筑工程埋下了定时炸弹，随时可以击垮整个建筑工程。在地下工程施工的过程中，容易出现部分基础处于下伏层的现象，这违背了抗浮原理，进一步破坏抗浮的效果。

2．2 气候因素的影响

在特殊的施工环境内，一些抗浮桩，锚杆容易受到物理和化学等因素的影响渐渐松动，导致整个建筑工程的抗浮效果减弱，最终在外力等因素下彻底失效。

3 针对地下建筑抗浮失效而采取的措施

3．1 在施工前仔细勘探施工环境的水文地质状况

在施工之前要进行地质水文的勘探工作，并且计算出详细的参数对现场状况进行分析。如果误把不良地下水当成普通的上层滞水，就会仅仅考虑基坑排水，忽略了地面沉降和周围基地止水的不良影响，大量的地下水会渗入基坑当中，破坏了地下岩土层的结构，最终岩土层的裂缝会不断扩大，甚至会导致岩内浆体外溢，这时抗浮设计也将失去效用。

3．2 严格控制挖基坑的时间

如果挖基坑的时间超过了293天，在进行浇筑等措施的时候，工程进度也会受到较大影响，工期后延，会加重地下水对抗浮结构的破坏性，时间久了抗浮效果也将不复存在。

4 地下室的抗浮设计

4．1 采用复合处理地基

复合处理地基指的是采用多种措施处理地基，在材料，施工技术方面综合进行选择和配合，确保地基结构的优良性能。比较常用的办法是在主要部位处采用水泥煤粉碎石灰桩复合地基，在其余结构使用天然的地基，这样既保证了结构的稳定，又节省了经济开支。

4．2 设置抗浮桩

设置抗浮桩的时候，要注意各个抗浮桩锚杆的布局，一般锚杆的施工布局如图1所示。

图1 抗浮锚杆平面布置图（局部）

增加地基的重量是抗浮设计的原理，设置抗浮桩不仅利用了增加质量的原理，而且还利用了桩侧和土层之间的摩擦力来加强整个抗浮桩的稳定性，简单实用。但是抗浮桩设计的方法具有一定的局限性，抗浮桩不仅仅具有抗浮的作用，同时还起到了抗压的作用，这就影响了有抗浮要求的地下室的合理沉降，这会使得整个底盘地下室和上部结构产生不均匀的沉降差，对结构的稳定不利。因此在设计抗浮桩的时候，首先要计算出上下部的抗浮值，然后进行合理的设计，必要的增加或者减少抗浮力，使得这两部分的抗浮差一致，避免不均匀沉降的现象。

4．3 抗浮加固处理办法

在施工之前进行严格的水文勘探之后，要确保所得资料数据的完整性，可靠性和真实性，一个小小的误差都有可能影响整个工程的施工效果，造成无法挽回的损失。这些资料是确定各项参数的依据，也是优化整个建筑结构的依据，因此不仅仅要保证数据的完整科学，还需要进行妥善的分类保管，避免出现资料遗漏的情况。各个部门的合理配合也是整个抗浮设计的关键，勘探，设计，施工和监测这四个环节都要做到一丝不苟，而不是各行其是，因为这几个部门是相互联系，各有倚重的。在这种情况下，最好能够依赖高科技进行信息化管理，不仅可以集中处理各项工程参数，也可以方便人员的调配安排。建立健全完整的质量管理体系可以有效减少员工玩忽职守，懈怠渎职的现象，确保整个工程的顺利实施。除此之外进行必要的抗浮加固措施也能有效延长抗浮效果，可以采取集水排水法，排水沟排水法，泄水减压法，注浆填充法和粘土夯实法等进行抗浮加固，或者在地下室周围选准施工点，挖一口水井进行泄水，不仅可以方便人们的生活，也有效地减小了地下水对抗浮措施的破坏。

4．4 合理制定奖惩措施，明确责权关系

除了自然因素对抗浮装置的影响之外，人为因素也是重要的影响因素，自然因素只能尽可能减小，但是人为因素完全可以通过努力避免。因此企业要制定严格的奖惩制度，一旦因为员工渎职的原因导致抗浮设计出现问题，就要进行严厉的处罚。为了避免员工互相推诿责任的现象，可以采取仲裁的手段进行判决。赏罚分明可以有效约束大家的行为使其尽最大努力去完成各自的本职工作。

5 结语

在建筑施工过程中优化抗浮设计可以有效减少地下建筑结构施工过程中存在的安全隐患，提高整座建筑的质量，增加建筑的稳定性。进行地下建筑抗浮加固措施不仅仅需要相关设计人员在施工之前进行周密的勘探工作，计算出完整可靠的参数，也需要施工者严格按照设计方案进行施工，只有各个施工部门和监测部门密切配合，按照施工要求落实每一个施工环节，整个工程的进度才不会受到影响，地下室的建筑质量也将得到保障。

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