带地下室高层建筑桩基础设计中稳定水浮力的合理应用分析

2021-04-12邹谋学

建材与装饰 2021年10期

关键词：抗浮抗拔浮力

邹谋学

（山西三建集团有限公司，山西长治 046000）

0 引言

随着当前社会发展，高层建筑在施工阶段，重视地下室空间的综合使用，以便于完善整体建筑物功能。在地下室建筑施工中，稳定水浮力问题对于该建筑施工的影响较大，现阶段工程技术人员应重视该方案的应用，从而节约资源，降低成本，增强建筑物自身稳定性。

1 工程案例

某建筑物整体抗震设防类别为丙类，工程重要等级为二级，整体建筑高度为89.980m，其中上部建筑18 层，地下建筑2 层，整体建筑桩基设计的等级为甲级。现阶段工程设计阶段，地质勘察人员重视对现有数据的收集工作，关注当前建筑物整体设计。地质勘察人员重视对水文数据的收集，发现该区域的地下水来源主要是大气降水以及周边生活废水，并且地下水量随季节变化较为明显，需要设计人员在综合设计中，重视整体建筑物防渗设计，有效设计隔水层，从而改进现有施工[1]。

现阶段建筑工程设计人员，重视自身能力的提升，按照工程建设要求，重视现有数据的核算工作，能够改进现有工程施工，确保整体设计符合各项标准，充分考虑稳定水浮力对于整体建筑的负面影响。在综合设计环节，重视一些抗浮措施的应用，适应当前工作需求。

2 抗浮验算

目前，技术人员重视水浮力对于高层建筑物的影响分析工作，制定更为细致的工作制度，逐步改进现有施工，从而提高建筑设计的科学性。当前带有地下室的高层建筑整体设计阶段，水浮力是设计人员需要关注的重点。水浮力对于整体建筑的破坏作用，可以分为两种：①造成当前建筑物整体结构出现失衡现象，造成建筑物出现裂缝，严重影响整体建筑物的性能；②当前工程施工中，由于水浮力的因素，造成建筑物的支承结构出现轴向上移，从而影响当前建筑物的正常使用。

在高层建筑设计中，主要使用抗浮系数来表达当前建筑物自身抗浮能力，在我国建筑物相关标准中，建筑物抗浮系数Kf≥1.05。

在建筑物整体抗浮系数使用中，可以从两个角度展开分析：

式中：G-自重；F-覆土自重的标准值；γ-地下水重度；A-平面面积；H-地下水预埋深度。

式中：q1-自重及覆土单位面积标准值；q2-底板单位面积标准值；G1-单柱自重；γ-地下水重度；A-平面面积；H-地下水预埋深度。

两种不同的抗浮计算公式具有不同的应用，需要工作人员提高关注，及时制定合适的工作方案，提高整体建筑物的稳定性[2]。

3 抗浮措施

现阶段设计人员结合以往工作经验，重视对建筑物的抗浮设计，目前常见的抗浮措施有以下三种：

（1）配重法。配重法的使用在综合设计阶段，主要是通过增加建筑物的重量来抵抗水浮力，这种方法的使用，在建筑物顶板与壁板等结构建设中，增加结构自重，降低水浮力对于带地下室高层建筑的负面影响。当前工作人员应该结合实际情况，在不改变整体建筑物施工工艺的前提下，适当减少地下水深度。

（2）抗拔桩。该方法则是利用桩与建筑物地基之间的摩擦力，来抵消当前建筑物承受的浮力，在综合设计中，抗拔桩与抗压桩存在较大的差异，并且自身功能不同，技术人员应该结合两种不同的生产工艺，提升当前建筑物性能。

（3）降排截水法，该方法在实施中，主要是通过排水等措施，降低建筑物周边的水位，从而减少水浮力对于建筑施工的负面影响，达到降低水浮力的重要作用。

4 不考虑稳定水浮力桩基础设计

在该建筑方案施工中，技术人员重视抗拔桩方案的应用，在整体设计环节，注重对建筑物受力结构的分析，从而改进现有施工方案，不断提高整体建筑物性能。在建筑物总体设计环节，按照业主方的要求与行业标准，该建筑物主要采用常规桩基方案，使用强度等级为C30 的混凝土，增强建筑物自身性能。

在该方法设计中，并没有对水浮力进行更细致的分析，主要是考虑整体建筑的内部强度，确保整体建筑自身承载能力符合建筑施工的需求。当前技术人员在总体设计中，合理控制承台的厚度，选择合适的施工方案，选择合适数目的柱桩，充分考虑当前施工需求[3]。

在不考虑稳定水浮力的桩基设计中，技术人员充分考虑了剪力墙以及承台，便于控制当前承台的厚度，逐步提升当前建筑物自身性能。

5 考虑稳定水浮力桩基础设计

在不考虑稳定水浮力的桩基设计方案的基础上，工作人员为了更高效地展开设计工作，将稳定水浮力作为当前工作的重点，再次展开综合设计。

由于建筑物自重远远大于地下水浮力，工作人员在实验中，仅仅考虑地下水浮力对于建筑物上部结构的分析工作，从而改善当前建筑物性能。现有工作人员在综合设计中，按照行业标准，将抗浮系数控制在一定范围内，逐步提高整体设计的科学性。

结合地质勘察获得的水文数据，该建筑的地下常水位为5.77m，在该方案设计中，现有工作人员应该关注数值的应用，充分考虑当前地下水稳定水浮力，将其作恒载考虑，逐步开展相应柱桩设计方案。

6 桩基沉降复核

通过这两种不同的方案设计，可以发现在建筑施工中，地下水浮力对于建筑的影响并不大，为了改进现有工程施工，各部门工作人员应该考虑抗拔桩设计，有效降低当前工程施工，从而改进技术方案。

在该建筑物综合设计环节，由于地下水位会随着季节的变化而做出改变，当前工作人员应该提高关注，制定更细致的工作方案，确保该建筑能够符合预定标准。

地下水位降低时，整体建筑遭受的水浮力将会减小，现有技术人员应该关注当前工程施工，避免当前建筑自身性能发生较大的变化，造成地基出现不同程度的沉降，影响建筑物综合性能。

7 关于稳定水浮力在建筑桩基础设计中的应用

7.1 重视地质勘察数据的收集与分析

在建筑工程综合设计中，地质勘察人员通过对建筑物选址周边的水文地质情况进行探查，逐步制定更细致的工作方式，将这些数据进行记录，便于技术人员在设计环节，能够关注一些容易影响建筑施工的要素，降低该要素对于工程施工的负面影响。

在稳定水浮力综合应用中，现有技术人员应该重视对建筑方案的改进，关注选址周边的土层状况以及影响地下水位的因素。在实际测量阶段，工作人员应该按照地下不同岩层，重视对土层含水量的测量。通过钻孔，及时获取土层的重要数据，并且做好记录。一般情况下，技术人员应该合理选择钻孔位置，确保该钻孔方案能够科学呈现周边水文地质信息。

在收集相应地质勘察数据时，工作人员还应该做好对一些样本的数据的记录与保存，分析整体土层的中硬土类型，为后续工作人员提供便利，设计出符合行业标准的设计方案。不仅如此，还应做好地勘报告编制工作，为接下来制定抗浮措施提供可靠的数据支撑。

7.2 制定合适的抗浮措施

在综合实施环节，应重视科学计算在工程建设中的应用，从而制定合适的抗浮措施。

结合工程案例中的实际数据，在测量建筑物整体抗浮计算数值时，技术人员将勘察编制报告以及一些重要数据进行统计，结合该项目综合设计，其中G=47325kN，而F=23128kN，测得当前Kf的数值为0.623。

而在使用局部抗浮计算时，需要技术人员单独考虑顶板及覆土单位面积的重为14kN/m2，而底板的单位重q2为11.25kN/m2，结合整体建筑物综合设计的各项参数，计算得出当前Kf的数值为0.50。

由此可见，如果不采取合适的抗浮措施，整体建筑物会随着外界地下水位的变化而改变，因此设计人员结合该测量结果，开展相应设计，逐步提高整体设计质量。

由于常见的抗浮措施有三种，技术人员通过对不同方案的细致分析，可以发现其他两种抗浮措施存在不合理现象，需要工作人员及时改进，做好抗拔桩设计工作，逐步提升整体建筑物自身性能。

7.3 做好抗拔桩设计

在抗拔桩设计中，现有工作人员应该重视抗拔桩设计工作，选择合适的工作方案，从而改进现有设施，提高整体建筑物的性能。在制定抗拔桩设计方案时，当前技术人员结合具体设计方案，将桩长20m 带入当前模型中，通过相应的预算，现有工作人员应该按照现有设计，不断提高整体设计方案的准确性。在该方案中，技术人员主要按照建筑行业制定的技术规范，将极限值带入该公式中，从而计算得出基桩的自重为37.7kN，结合局部抗浮公式计算，确保地下室抗浮满足当前工作需求。

现阶段工作人员在地下室抗浮设计中，应该结合水文地质构造特点，采取合适的工作方式，使用抗拔桩设计方案，逐步提高整体桩基与地面之前的摩擦力，从而抵抗水浮力对于建筑施工的负面影响，完善整体建筑施工，改进现有施工方案，制定更细致的工作方案。各部门应该结合各项内容，避免在整体建筑方案设计中，造成当前建筑设计方案存在问题，不能够应用于带地下室高层建筑施工中。