汾河沿岸地下车库抗浮设计

2015-11-18王春燕

山西建筑 2015年20期

王春燕

(太原普可佳工程设计有限公司，山西太原 030002)

1 概况

本项目是位于太原地区汾河西岸的某小区，距离汾河1 km左右，项目包括33 层住宅及主楼间地下车库局部有地上2 层商铺;地下水主要由汾河及大气降水补充;勘查期间(枯水期)静止水位埋深-0.8 m～3.5 m 水位变幅1 m。地下车库剖面图如图1所示。基底以下土质情况:①层粉质粘土，层厚约5.8 m，可塑～软塑，中等压缩性;②层粉土，层厚约6.46 m，稍密～中密，中等压缩性;③层中细砂，层厚约6.46 m，稍密～中密;④层中细砂，层厚约7.15 m，中密～密实。

图1 地下车库剖面图

基底各土层均有透水性。

2 抗浮概念及几个问题的讨论

1)抗浮设计水位:根据该场地勘察报告并结合现场实际情况，该场地地下水抗浮设计水位取至天然地面。2)抗浮设计的稳定性验算包括两部分:整体稳定性验算和局部稳定性验算。a.整体稳定性验算:即规范公式所规定的计算。地下车库作为一个整体，当其自重及其上恒载值总和大于建筑物所受浮力的1.05 倍时，该建筑满足其整体稳定性验算;b.局部稳定性验算:即底板及外墙的配筋计算。在浮力的作用下，地下室的受力会发生很大变化。当结构跨度较大时，有时甚至会成为悬臂结构，因此，局部的抗浮设计不容忽略。3)当基底为不透水层的地基且深基坑支护采取了有效止水措施时，建筑与周围的水分离，此时可忽略水的浮力。但现实中此种情况较少，该工程也不考虑此种情况。4)该工程只有一层地下室，建筑面积较大，导致地下室在水浮力的作用下无法用自身的重量来平衡，如不采取抗浮措施，将导致地下室整体上浮或局部产生破坏。

3 工程实例

由工程剖面图及GB 50007—2011 建筑地基基础设计规范5.4.3 条:

整体抗浮计算:

抗浮设计水头高度:7.25 m。底板厚0.5 m，上做0.1 m 厚建筑面层。

顶板为0.25 m 厚钢筋混凝土楼板，上覆1.3 m 厚素土。

单位面积水浮力作用值Nwk:

单位面积抗力Gk(建筑物自重及压重之和):

62.4 ＜76.125 即Gk＜1.05Nwk。

由此可知，整体抗浮稳定性不满足设计要求，需采取措施。

局部抗浮计算:

抗浮设计水头高度:7.25 m。

底板厚0.5 m，上做0.5 m 厚钢渣混凝土，0.1 m 厚建筑面层。

单位面积水浮力作用值Nwk:

单位面积抗力Gk:

由此可知，局部抗浮不满足设计要求，需计算配筋。

4 解决方案

当整体抗浮稳定性不满足设计要求时，有以下几种解决方案:

图2 压重改造示意图

1)抗浮桩:该方法主要利用抗浮桩侧面与土体的摩擦来抵消水对建筑物产生的浮力。桩体承受拉力，桩体受力大小随着地下水位的变化而变化。但因其造价较高及施工周期较长，本工程不予考虑。2)排水法:此方法是抗浮设计的另一思路，不采取常规的硬抗道理，而是采用放的方法来达到抗浮目的。具体的做法是采用在建筑物周围设置降水井，需长期排水并观测水位，在施工以及具体操作中均有难度，本工程排除此方案。3)压重法:这种方法简单有效，主要通过增加自身的重量来抵御水浮力。自重的增加包括增加顶板及底板厚度，增大配筋量，在顶板及底板堆设覆土或低标号混凝土等等，从而达到抗浮的最终目的。经对比工程造价及施工周期，该方法适用于本工程。根据实际情况增加压重覆土厚度，增加压重最有效的方法是在不增加底板埋深的基础上顶板覆土，但覆土厚度无限制增加会引起顶板配筋量加大。综合考虑，采用底板压重，将原设计下柱墩改为上柱墩，其上覆500 mm 厚钢渣混凝土，见图2。Gk(建筑物自重及压重之和):Gk=62.4 +30×0.5=77.4 kN/m2。Gk＞1.05Nwk。整体抗浮满足要求。局部抗浮计算由计算机程序完成，最终底板配筋面积采用每平方米1 005 m2，满足局部抗浮要求。