浅析地下车库抗浮技术措施

乔薇 李乾玲

【摘要】随着高层建筑的日益增多，地下工程的建筑面积也越来越大，基础埋置越来越深，结合人防工程做地下车库的地下室较为多见，基础埋置越深，抗浮问题亟待解决处理，本文对常见地下车库抗浮处理措施予以研究，为相关类似工程提供参考。

【关键词】地下车库 抗浮 技术措施

本文对常见愈突显其重要性，地下室兼做地下车库情形越来越多，一般的高层住宅区均在若干幢相邻的高层建筑物下面设计一贯通的大型车库。这种地下车库的埋深通常较大，有相当一部分体积要位于地下水位以下，如果在施工和使用期间不采取抗浮措施，在水浮力作用下地下建筑物

1 概述

近年来，随着国民经济的发展，人民生活质量的提高，促进了城市建设的不断发展，城市中地下车库、地下商场、地下水池等地下建（构）筑物的建设项目日趋增多[1]。高层或高层建筑的涌现，基础埋置越来越深，地下车库的开发和利用越来越多，尤其是结合人防工程做地下车库的地下室较为多见。这种地下车库的埋深通常较大，有相当一部分体积是位于地下水位以下，如果在施工和使用期间不采取抗浮措施，地下建筑物随水位的变化使地基反复受力，对整个结构体系是不利的，但如何采取抗浮技术措施？本文对此问题予以分析。

2 抗浮锚杆

2.1抗浮锚杆受力机理研究

抗浮锚杆是由钢筋、注浆体组成，埋于土体中，与土体共同发挥作用，钢筋与上部结构相连，当上部结构受到地下水浮力的作用时，结构首先将荷载传递给钢筋，然后通过钢筋与注浆体的握裹力传递到注浆体，再由注浆体通过其与土体的摩擦力传递到杆体周围的土体中[2]。在房建项目中抗浮锚杆的承载力是由杆体与土体的摩擦力提供，即是摩擦型锚杆，它的受力形式与受压桩的承载力有着本质的不同，受压桩承载力是由桩端压力和桩侧摩阻力共同组成。如果地质条件较好，做成端承桩，它的承载力全部是由桩端承受，但是如果桩基产生偏载时，很容易在桩端发生小位移；而抗浮锚杆则不同，抗浮锚杆的承载力完全由杆体与杆体四周土体的侧摩擦力组成，在受荷的时候杆体必须有位移产生，才能调用杆体与土体之间的摩擦力，并且抗浮锚杆在荷载很小时，也产生微小位移，这可增加锚杆与周围土体的摩擦力，有利于抗浮力的平衡。

2.2土体变形对抗浮锚杆承载力的影响

抗浮锚杆埋置于土体当中，其承载力由杆体与土体摩擦力组成，因此其位移的状况必然受到土体的影响[3]。土体作为弹塑性体，在与锚杆作用的时候相互间会产生挤压和剪切，必然会出现弹、塑性变形，根据前人对土体弹塑性特征的研究可以知道，土体具有其弹性极限，当土体达到其弹性极限时，塑性变形便开始加速增长，而此时埋置于其中的抗浮锚杆的塑性位移便随着土体塑性位移的增加而开始明显增加。由于锚杆是由钢筋组成，钢筋的弹性极限一般远大于土体的弹性极限，因此通常在远小于锚杆的设计荷载的时候，这一现象便会出现，这也是通常在进行锚杆试验中经常见到锚杆被拔出，而很少见到锚杆被拉断的原因。

3 抗浮桩设计

3.1抗拨桩受力机理分析

一般的抗浮桩靠桩自重及桩侧抗拔侧阻力承担上拔力，其抗拔力予以抵抗水对建筑结构产生的浮力。其受力机理是通过桩的抗拔侧阻力与抗压侧阻力有相似处，但随着上拔量的增加，其侧阻力会因土层松动，及侧面积减少等原因而低于抗压侧阻力[4]。另外應考虑到桩受压或受拉时所产生的泊松膨胀或泊松收缩将使土的水平应力增加或减少，从而使土的抗剪强度和侧面阻力增加或减少。上拔过程中荷载与上拔位移量关系曲线上呈明显的峰值，峰后承载能力迅速下降，大变形时仅仅靠基础本身重量和挟携拖带的部分土体重量来抗衡上拔荷载，它远比峰值抗拔承载力小得多。抗浮桩尽量采用扩底桩，控制上拔位移量，对于桩端进入岩层的抗拔灌注桩，考虑桩身混凝土与岩层的枯结力或岩层倒锥体部分的抗剪强度作为抗拔力。

3.2抗浮桩基本类型

抗浮桩根据地质状况、桩端持力层情况等大致分成四种类型：

第一类抗浮桩是侧阻力抗浮桩由桩身自重和桩在各土层（岩层）内的抗拔侧阻力之和来抵抗上拔力。侧阻力抗浮力桩是严格按照建筑桩基技术规范选用侧向抗拔系数计算抵抗浮力。

第二类抗浮桩是粘结强度抗浮桩，它是由桩身自重、桩在强风化岩层内的抗拔侧阻力和桩在微风化岩层内的粘结力二者之和来抵抗上拔力。

第三类抗浮桩是抗剪强度抗浮桩，它主要是由钢材自重、桩在强风化岩层内的抗拔侧阻力和桩端微风化岩剪切破坏锥体抗剪强度三者之和来抵抗上拔力。抗剪强度抗浮桩通过桩端扩大，利用较大的剪切破外锥体来予以设计，其工程造价较为经济，桩身本身强度由岩石试块的抗压极限强度确定。

第四类抗浮桩，利用桩身自重、桩在强风化岩层内的抗拔侧阻力和桩在微风化岩层内的粘结力和桩端锚材抗拔力四者之和来抵抗上拔力，简称为锚杆抗浮桩。此类型用于结构自重特别小、上拔力特别大、并有桩端锚杆施工条件的抗浮。

结论：介绍了地下室抗浮设计常用抗浮力设计措施，并对工程中常用的两种抗浮技术措施——抗浮桩和抗浮锚杆的受力机理、种类进行了详细的分析，为将来工程实际应用提供了参考与依据。

参考文献

1 周宗道，锚杆在地下室抗浮力加固中的应用，土工基础，2002，4（16）：18-23

2 崔京浩、崔岩，锚杆抗浮设计的几个关键问题，特种结构，2000：8-10

3吴铭、王金成、陈海燕，大型排水构筑物的抗浮设计。特种结构，2004，1（21）：15162：17～18

4 杨瑞清、朱黎心-地下建筑结构设计和施工设防水位的选定与抗浮验算的探讨，工程勘察。2001，1：43—45