抗浮设计的关键理论探讨

李晓蕾+李秋玲

【摘要】地下建（构）筑物抗浮失效从时间上分为施工阶段抗浮失效和正常使用阶段抗浮失效，无论哪个阶段抗浮失效都会影响结构安全，给人们的生命财产带来威胁，因此需杜绝此类事故的发生。建（构）筑物的抗浮失效从根本上说是由于其自重和侧壁与土的摩擦阻力之和小于地下水浮力。此外，设计抗浮能力考虑不足，未充分认识地下水的赋存状态及渗流条件，施工阶段未采取必要的抗浮措施或抗浮措施不当、不及时，未考虑台风、暴雨等偶遇条件的影响等众多因素都可能引起地下建构筑物的抗浮失效。因此，建立一套系统的、科学的、合理的抗浮理论成为设计、施工人员需要迫切解决的问题。

【关键词】水浮力；抗浮失效；抗浮理论

【Abstract】The anti-floating failure of the underground building （structure） is divided into the anti-floating failure and the anti-floating failure in the normal stage of the construction period. No matter which stage of anti-floating failure will affect the structural safety， it will pose a threat to people's life and property. To prevent the occurrence of such accidents. The anti-floating failure of the building is fundamentally due to its weight and the frictional resistance of the sidewall and the soil is less than the groundwater buoyancy. In addition， the design of anti-floating capacity to consider inadequate， did not fully understand the occurrence of groundwater and seepage conditions， the construction phase did not take the necessary anti-floating measures or anti-floating measures inappropriate， not timely， without considering the typhoon， rainstorm and other occasional conditions Many factors may cause anti-floating failure of underground structures. Therefore， the establishment of a systematic， scientific and reasonable anti-floating theory into the design， construction workers need to urgently solve the problem.

【Key words】Water buoyancy；Anti - floating failure；Anti - floating theory

近年来，随着社会经济的发展和城市化进程的加快，人们对建筑空间的要求也越来越高，但城市可利用建筑用地日益锐减已经不能满足城市建设的需要，于是地下空间的开发利用成了今后城市建设发展的必然趋势。在城市建设中涌现出大量的地下建（构）筑物，如下沉式广场、地下商场、地下车库和停车场等。地下建（构）筑物的出现一定程度上缓解了用地紧张的压力，但由于此类建筑多采用超补偿式开挖，基坑开挖深度大，基础埋置较深，在地下水作用下其抗浮问题也变得日益突出。目前国内已经多次发生地下建（构）筑物的抗浮失效破坏事故，造成了巨大的经济损失和人员伤亡。

1. 抗浮设计水位

（1）目前国内对抗浮设计水位的定义和如何取值问题尚未形成统一的认识，不同规范、不同专家对其定义不尽相同，由此给设计和施工人员带来了困扰；因此，正确确定抗浮设计水位成为一个关系结构安全、工程造价、施工难度和周期的关键所在。

（2）《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002规定岩土工程勘察报告应提供用于计算地下水浮力的设计水位，但未给出设计水位的定义和取值问题。

（3）《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72-2004中对地下水和地下室抗浮评价进行了一些规定并提出抗浮设防水位的定义为：地下室抗浮评价计算所需的、保证抗浮设防安全和经济合理的地下水水位。此外，该规范还对场地地下水抗浮设防水位的确定进行了下列规定：当有长期水位观测资料时，抗浮设防水位可采用实测最高水位，只考虑施工期间的抗浮设防时，场地抗浮设防水位可按一个水文年的最高水位确定；而袁正如在文献[1]中指出，地下工程的抗浮设计水位不是工程所在位置的常年最高水位更不是勘察期的当前水位……；李镜培在文献[2]中指出合理确定抗浮设防水位的方法是，在结构设计基准周期内（包括施工期）对多层地下水层的水位进行观测测量，确定各含水层的赋存状态和地下水位，并由此确定抗浮水位。

（4）综上可见，抗浮设防水位不是一个简单的定义，它的取值应综合考虑岩土工程勘察报告提供的最高水位、当地水文地质资料、地下水赋存条件和和渗流状况，并在密切关注近期地下水的开采利用情况下确定。同时，地下水位是变化的，地下水位的观测应该是一个长期的、动态的过程，特别是施工期间应密切关注地下水位的时时变化，并及时采取相应措施，防止事故发生。

2. 水浮力的相关计算

3. 基坑汇、排水的计算

在工程的设计和施工阶段为满足基坑降水要求，需进行基坑排水量的计算，保证地下水水位降到抗浮设防水位以下；当工程发生上浮事故后，也要进行排水量的计算，以及时降低地下水水位防止结构进一步破坏；此外，当施工期间或发生上浮事故时若遇降水还需进行雨水设计流量和汇水面积的计算，以防止设计排水能力不足引起地下水位回升造成的回弹和附加浮力。

4. 结束语

本文在前人研究的基础上对抗浮設计水位的取值进行了探讨并给出了建议；考虑到基坑汇、排水能力对地下室抗浮问题的影响，总结了基坑汇、排水问题的相关计算。

参考文献

[1] 袁正如.地下工程抗浮设计中的几个问题[J].地下空间与工程学报2007；6.

[2] 李镜培，孙文杰.地下结构的浮力计算与抗拔桩设计方法研究[J].结构工程师 2007；4.

[3] 张在明.地下水与建筑基础工程[M]. 中国建筑工业出版社；2001.

[4] 郑刚要，张书江.地下工程的抗浮优化设计[J].工程技术 2009；4.

[5] 邓献礼.论建筑结构设计中地下水的影响及处理方法[J].四川建材 2008；4.

[文章编号]1619-2737（2017）07-18-616