抗浮设计

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇抗浮设计范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

抗浮设计范文第1篇

关键词： 地下工程；抗浮措施；抗浮设计；浮力

Abstract: The buoyancy of groundwater makes adverse effects to stability of foundation. In this paper, based on the characteristics of the underground engineering, the appliable conditions of several measures for buoyancy resisting are analyzed, and the steps and methods of buoyancy resistance design are put forward.

Key words: undergroundengineering ; buoyancy resistance measures；design of buoyancy resistance; buoyancy

中图分类号：TV554文献标识码：A 文章编号：

1 前言

随着我国城市化进程的不断加快，城市地下空间的开发利用日益引起政府的重视，许多城市结合城市建设，利用广场、绿地等建设各类地下工程。许多工业项目例如加热炉、连铸机等其基础都在地下8、9米左右。对于地下工程，特别在高水位地区，往往存在着工程的抗浮问题。因地下水浮力引起的地下工程结构的破坏事故时有发生，破坏的形式主要有:地下工程底板隆起破坏，工程的整体浮起导致梁柱节点处开裂及底板的破坏。因此，工程的抗浮设计是否正确合理，直接关系到工程的安全可靠和工程造价， 应引起设计者的高度重视。

2工程抗浮措施的选择

为防止地下工程的浮起破坏，目前，工程上通常采用配重法、设置抗浮桩或抗浮锚杆来解决地下工程的抗浮问题。

配重法即通过增加工程的自重来抵御水浮力的作用，抗浮桩和抗浮锚杆则主要利用桩侧阻力和锚杆提供的拉力平衡浮力。

配重法简单、可靠，相对比较经济，适用于各类地下工程。抗浮桩相对造价较高，施工较复杂，而近年来兴起的抗浮锚杆因其造价低、施工方便而越来越受到工程界的欢迎。

配重法适用于各类工程条件，配重的部位主要在底板。通常根据工程配重要求，在底板上设回填层，用土、砂、石、混凝土等材料压实回填，利用回填物的重量增加工程自重，达到平衡浮力的目的。有时也利用底板外挑部分的回填物作为配重的一部分。对于底板为板柱或梁板结构，利用底板柱帽或梁至地坪之间的空间设置回填配重层，既解决了工程的抗浮问题，又便于底板的防水处理，不失为一种较为理想的方法。但是，也应看到，因设回填层增加了工程埋深而使浮力增大，配重提供的抗浮力自身也“消耗”了约一半。配重法受地质条件、施工环境的影响相对较少，造价低，因此，常作为基本方法予以采用。

抗浮桩利用桩侧阻力起抗浮作用，其抗浮能力与桩型、桩径、桩长及周围地质条件有关。抗浮桩的单桩承载力较大，一般布置在柱、墙下，其抗浮面积较大，受环境条件、施工条件影响较大，造价较高。

抗浮锚杆则利用锚杆与砂浆组成的锚固体与岩土层的结合力作为抗浮力。因其造价低廉、施工方便、受力合理等优点而被广泛应用。

在实际工程中，应根据地下工程的结构形式、地质条件、浮力大小、施工条件和工期要求等因素确定采用何种抗浮措施，也可以根据工程特点，采取多种抗浮措施。

3地下工程的抗浮设计

3.1 设计流程

地下工程的抗浮设计，采用安全系数法，公式表示为：

N+F≥KV (1)

式中：N―结构自重；F―抗浮力；V―静水浮力；

K―抗浮安全系数，一般取1.05~1.10。

抗浮设计流程见下图。

抗浮设计流程图

3.2 水浮力计算

水浮力计算是抗浮设计的前提，对地下工程而言，应正确合理确定工程的设防水位。因此要求工程勘察单位提供用于计算地下水浮力的设计水位。它不是工程所在位置的常年最高水位，更不是勘察期内的当前水位，而应综合分析历年水位地质资料，根据工程重要性以及工程建成后地下水位变化的可能性确定抗浮设计的设防水位。

从有关资料看，地下水的作用相当复杂，要准确地确定地下水的压力是比较困难的。实际上在不同的地基环境中地下水浮力是变化的。当地下工程位于粉土、粘土、砂土、碎石土和节理裂隙发育的岩石地基时，地下水浮力计算可不折减，而位于节理裂隙不发育的岩石地基时，可对地下水浮力予以折减，甚至在地下工程底板与岩石地基紧密结合时，可不考虑浮力的使用。因此，在实际工程中，对符合条件的，可考虑对浮力进行折减，或作为工程抗浮的安全储备，这一点设计人员应胸中有数。

目前，对设防水位的选定没有明确的规定，作者认为应选取工程场地最高洪水位作为工程抗浮设计设防水位。

3.3 抗浮设计

在确定了结构形式、尺寸、埋深等条件后，根据设防水位，分别计算工程自重和净水浮力，并判断是否需要采取抗浮措施。如需要采取抗浮措施，应根据前述原则选择抗浮措施，进行工程抗浮设计。

3.3.1 配重法

用配重解决抗浮问题，设计和计算比较简单，根据抗浮力大小，确定回填材料和深度。常用的回填材料有土、砂石、混凝土等，必须保证回填物的密实，达到对回填物的容重要求，采取措施对回填层进行处理。

3.3.2 抗浮桩设计

抗浮桩的桩型选择，一般主要根据工程地质情况、施工条件和周围环境等因素综合确定。常用桩型为预制桩、沉管灌注桩和钻孔灌注桩。

布桩时应力求使各桩受荷均匀，一般将抗浮桩布置在柱下、纵横墙交叉处、沿外墙均匀布置。

抗浮桩设计的基础是单桩抗拔承载力的确定，由于目前对抗浮桩的研究成果还比较少，相对抗压柱而言，其荷载作用机理及设计方法还不够成熟，仍处于套用抗压桩设计方法的阶段。单桩抗拔承载力一般采用静载试验法或经验参数法。用静载试验法确定桩的抗拔力比较接近工程实际，但由于往往缺少条件进行抗拔试验，因此，工程设计中较多地采用经验参数法。目前规范采用的方法，都是利用桩的侧阻力值导入抗拔系数后作为抗拔桩侧阻力值,抗拔系数一般取0.5~0.8。

抗浮桩按轴心受拉构件进行承载力计算，桩的配筋由计算确定，并满足各类桩的最小配筋率要求。抗浮桩的主筋沿桩通长布置，桩与柱的连接可参考抗压桩的要求。

3.3.3 抗浮锚杆的设计

抗浮锚杆因具有造价低廉、施工方便、受力合理等优点而被广泛使用。但抗浮锚杆的设计、施工和检测还没有专业规范，给抗浮锚杆的应用带来不便。目前，可参考的规范有：《土层锚杆设计与施工规范》（CECS22:90）、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）、《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）。

抗浮锚杆一般为全长粘结型锚杆，孔径不大于200mm。土层锚杆长度4-10米，岩层锚杆长度3-8 米。相对抗浮桩其单根锚杆的抗浮能力较之为小。在锚杆布置时，一般沿柱或其周边，或在底板平面内均匀布置。如沿底板均匀布置，因在底板上附加应力较小并均匀，可减少底板厚度，降低工程造价。

土层抗浮锚杆截面面积和长度分别由下式确定。

K1Nt≤Agfyk (2)

K2Nt≤laQs (3)

Nt=abqf (4)

式中：K1、K2―抗力系数，K1=1.5，K2=2.2；

Nt―抗浮锚杆轴向拉力值；

a、b―分别为抗浮锚杆在横向和纵向间隔；

qf―抗浮锚杆承担荷载；

Ag―抗浮锚杆截面积；

fyk―抗浮锚杆强度标准值；

la―抗浮锚杆锚固段长度；

Qs―抗浮锚杆单位长度抗拔力。

对岩石中抗浮锚杆，目前没有比较明确适用的规范。根据抗浮锚杆的受力机理，建议采用如下计算公式。

Na≤ξ1fyAs （5）

式中：As―锚杆钢筋截面积（m2）；

ξ1―锚杆抗拉工作条件参数，取0.69；

Na―锚杆抗拔力设计值（KN）；

fy―钢筋抗拉强度设计值（KPa）

Na≤ξ2nπd fb la1 （6）

式中：la1―锚杆钢筋与砂浆间的锚固长度(m)；

d―锚杆钢筋直径(m)；

n―钢筋根数；

fb―钢筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值（KPa）

ξ2―钢筋与砂浆粘结工作系数，一般取0.6。

Na≤πDfrbla2（7）

式中：la2―锚固段长度(m)；

D―锚固体直径(m)；

frb―锚固体与地层粘结强度值（KPa）。

抗浮锚杆长度由计算确定，锚杆主筋锚入底板结构的长度按有关结构规范要求，杆体直径宜16-32mm，并采用HRB335、HRB400 类钢筋，并设杆体隔离架，使锚杆居中，为防止抗浮锚杆锈蚀，在底板与岩土界面上下一定范围内涂环氧树脂或防锈漆，在杆头底板内设止水板。

4 结束语

地下工程的抗浮设计是结构设计的重要部分组成，应根据工程结构特点、地质条件、施工环境等因素，选择合理的抗浮措施。在设计过程中，选择合理的设计参数，重视地区经验做好构造处理，使工程的抗浮设计更加合理可靠。

参考文献

[1]、上海市基坑工程设计规范，1997

抗浮设计范文第2篇

关键词：地下室；抗浮设计

Abstract: this article briefly discusses the basement anti_floating structure design points, respectively, discussed the different structure, different types of foundation anti_floating calculation characteristics, design for reference.

Key words: the basement; Anti-uplift design

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

对地下室的设计，需要考虑的荷载工况主要有两种，一种是向下的荷载，结构自重、地下室顶板覆土、地面活荷载、地下室地面使用荷载等；另一种是向上的荷载工况，如地基反力、水浮力等。

1、 整体抗浮满足要求的情况

在地下水位不高的情况下，结构自重和其上的永久荷载（如地下室顶板覆土、建筑面层等）足以抵抗地下水的浮力，这时，地下室整体抗浮满足设计要求，需要考虑的问题是可能存在局部构件抗浮设计问题。这时结合持力层情况，基础设计通常有以下几种：独立基础加防水板或者筏板基础。筏板基础整体刚度大，水浮力效应类似地基反力。而独立基础加防水板的基础形式，其整体性通常不足，防水板承受地下水浮力，并把水浮力传给独立基础，因而存在局部构件抗浮设计问题。

独立基础加防水板的基础形式受力特点是由柱下独立基础承担基础上竖向结构传来的荷载并将其传递给地基土，由防水板承担地下水对结构的向上的浮力，并将其传递给独立基础。独立基础需要考虑这部分荷载产生的内力。

这种基础形式又可以根据防水板和独立基础标高的关系分为两种，如图1、2所示：

第一种情况（图1），防水板和基础顶面标高相同，独立基础的样子像个元宝，很多情况下被称为“元宝形”基础。

第二种情况（图2），防水板和基础底面标高相同，防水板上需要回填垫层或者回填土达到建筑使用标高，这种结构布置类似平板式筏形基础加柱墩，或者是倒置的带柱帽无梁楼盖结构体系。

图1所示的基础形式，其优点在于土方开挖量小，不需要回填垫层这道工序。通常在防水板下设置一定厚度的聚苯板，使得防水板不参与上部荷载的向下传递，而仅起到抵抗水浮力并将水浮力荷载传给独立基础的作用。但是如果地下室有排水沟或者设备坑、电梯基坑时，防水板降板的设计、施工都会比较繁琐。而且防水板的钢筋须锚入独立基础，钢筋构造较为不便。

图2所示的基础形式，其优点在于防水板的板底钢筋可以在独立基础范围内拉通并起到基础受力钢筋的作用。而且，防水板上的垫层或者回填土能抵消部分或者全部水浮力，还能很方便地施工排水沟和小集水坑。

不论哪种基础形式，是否在防水板下设置聚苯板要看工程的具体情况，如果地基土较软，基础的沉降比较明显，那么设置聚苯板会避免防水板承受地基反力，构件传力更加明确，从而简化设计。如果地基承载力较高、压缩模量较小，基础的沉降很小，可以忽略，那么可以不设置聚苯板；此时，防水板承受的地基反力同样也可以忽略；反过来说，如果这种情况下，采用图2所示基础形式，同时在防水板下设置了聚苯板，那么会出现这样一种工况，那就是在地下水位变动的时候，防水板有可能会承担其上覆土荷载及地面使用荷载，并将其传给独立基础。防水板计算模型的确定，文[1]给出了两种方法：按照复杂楼板计算、按照无梁楼盖双向板计算。

防水板上的集水坑做法类似于筏板上的局部降板做法。如果地基不均匀或者局部地下室下沉，使得独立基础标高相差很大，那么这种情况下，防水板的构造做法通常是在回填土上做垂直墙，如图3所示。

另外，在北方某些地区，地下水位很低的情况下，也可以不设置防水板，而仅设置建筑防水板地面，建筑地面和结构完全脱开。

独立基础的受力更加合理，传力路径最短，因此独立基础加防水板的经济性更好，是首选的基础形式。

2、 整体抗浮不满足要求的情况

在地下水位较高的情况下，结构自重和其上的永久荷载不足以抵抗地下水的浮力，这时，地下室整体抗浮不满足设计要求，通常需要设置抗拔桩、抗拔锚杆或者增加配重满足整体抗浮要求。这种情况下，还应该考虑地下水位的变动因素。

1）如果通过配重满足要求，那么通常是在地下室底板上施加配重，如钢渣混凝土、回填土等，这样做主要是为了避免增大结构主体的荷载，类似建筑面层加厚加重。这种做法会增加结构层高，同时会增大水头高度，因此，结构造价（主要是外墙等竖向构件）会比较明显的增加，而抗浮的效果不显著。所以，这种配重方法通常只用在整体抗浮略不满足的情况下。结构的受力分析同上所述。还有一种配重做法是将筏板基础外轮廓边外扩，通过增加其上覆土重量满足抗浮要求。这种做法受具体工程的制约较多，对地基持力层或者桩基造成较大的负担，也对造价影响很大。

2）如何设置抗拔桩需要考虑基础形式。基础形式通常也有以下两种：独立基础加防水板或者筏板基础。筏板基础整体刚度大，可以通过满堂布置抗拔桩实现桩的侧摩阻力抵消部分或者全部水浮力。而独立基础加防水板的基础形式，只能在独立基础下打桩满足整体抗浮要求，防水板承受地下水浮力，并把水浮力传给独立基础。

对于独立基础加防水板的基础形式，抗拔桩的布置应考虑持力层的情况。如果持力层承载力高，或者独立基础下设置了基桩，那么独立基础的沉降不会太大，抗拔桩可以类似筏板基础满堂布置；否则，基础的沉降较为明显，抗拔桩如果布置在防水板下，会对防水板产生向上的集中荷载，对结构不利。相比较而言，抗拔桩布置在独立基础下，整体抗浮概念清晰，受力分析更加明确，而且可以兼做基桩，较为合理。这种情况下，防水板的设计同前所述。

抗拔桩设计应同时考虑两种不利荷载工况。一种是地下水位最高，即达到抗浮水位时，此时，抗拔桩承受竖直向上的力，并通过桩身与周围土体的侧摩阻力将其传给土体。另一种工况是地下水位下降至基础底面以下，此时，抗拔桩和其他基桩一起承受全部竖直向下的荷载，也即抗拔桩成为抗压基桩。两种工况下，同一根抗拔桩的承载力、裂缝、变形的计算明显不同。抗拔桩的桩长和桩数应同时满足这两种工况的要求。

文献[2]深入分析了抗拔桩的受力特点和破坏形态，给出了抗拔桩承载力的经典计算方法，《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）给出了较为简单的折减系数来表示桩的抗拔承载力力和抗压承载力的关系。根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008），相同条件下，桩的抗拔承载力明显低于抗压承载力。而且，对于抗拔桩，桩身的裂缝控制也很不利，往往为了控制裂缝宽度而配置大量的纵向钢筋。近年来，抗裂性能好的桩型，如后张预应力灌注桩、预应力混凝土预制桩等逐步得到广泛应用，这类抗拔桩即使是在所需抗拔力较大的情况下，也能避免因裂缝控制所致的较高的纵向钢筋配筋率[2]。计算抗拔桩受压时，则还需要验算桩身承载力和沉降量。具体计算方法应按照相关规范的要求，本文不再赘述。

3）设置抗拔锚杆。文献[2]指出，预应力锚杆施工工艺简单，适用于坚硬土层或者岩层。抗拔锚杆受力最为直接，通过自身抗拉将地下室结构整体和岩层或者坚硬土层拉住。抗拔锚杆的布置也与基础形式有关，一般来说，整体基础，如筏板、箱型基础下通常满堂布置抗拔锚杆，而独立基础加防水板下，可仅在防水板下布置，或者根据具体的工程情况，根据向上的荷载组合的大小分布不同，布置承载力不同的锚杆，如防水板下布置长锚杆，柱基下布置短锚杆。抗拔锚杆不能承受向下的荷载。

文献[3]提及抗拔锚杆的计算公式 ：Tu=πDLmΨT，可见，决定锚杆极限抗拔承载力的主要因素有：锚固体直径D、锚固体长度Lm和锚固体与周围岩体的粘结强度T（也有可能是预应力钢筋与灌浆体之间的握裹力）。锚杆锚固力的大小更取决于岩层受锚杆拉力时所能提供的抗力。

总之，地下室的抗浮设计需要综合考虑各方面的因素，结合上部结构和基础形式，采用最为合理的抗浮措施。抗浮验算也应根据具体的工程情况，针对各种工况分析计算，不能简单地一概而论。

参考文献

[1]、建筑地基基础设计方法及实例分析.朱炳寅、娄宇、杨琦.中国建筑工业出版社.2007

[2]、建筑桩基技术规范应用手册.刘金砺、高文生、邱明兵.中国建筑工业出版社.2010.8

抗浮设计范文第3篇

关键词:地下室底板；抗浮计算；荷载计算；抗浮方案；设计

随着我国经济的增长，城市建设规模的扩大，城市建设用地相对紧张，建筑物朝着高、大、深、重的方向发展，为了满足需要，地下车库、地下室的开发和利用越来越多。地下室等地下建筑不得不面临的问题就是地下结构物的防水与抗浮问题，埋深较大的地下室抗浮问题就显得尤为重要。因为浮力的存在,会对地下结构及上部结构产生破坏，地下建筑物整体不均匀浮起,导致梁柱节点处开裂和底板破坏以及建筑物的倾斜等，如不进行抗浮设计,将给结构留下安全隐患。因此，如何解决地下室的抗浮问题引起工程师的广泛关注。

1 工程概况

某建筑工程，地上17层，地下1层，建筑总高度为52.0m，采用框剪结构。该工程有大片的一层地下车库，采用框架结构。主体采用静压预应力方桩基础加抗水板，地下车库采用独立基础加抗水板。地下车库与主体分缝，仅基础相连。该工程0.000相应于绝对高程为13.855。设计水位绝对高程为12.000，相当于-1.855；抗浮水位绝对高程为13.150，相当于-0.705。6＃楼地下室地面标高为-5.400（以下称为“地面一”），局部地面标高为-6.400（以下称为“地面二”），地下车库地面标高为-3.000（以下称为“地面三”）。

2 地下室抗浮计算

2.1 6＃楼主体结构抗浮方案初定

6＃楼为高层建筑，建筑总重力远远大于水浮力，所以可以不考虑整体抗浮，只需要考虑局部抗浮，即需要考虑抗水板的配筋计算。抗水板是抵抗水浮力的构件，水浮力越大，抗水板配筋越大；抗水板上压重越大，抗水板配筋越小。因此，当时就有两种方案选择：方案一是将抗水板板面取到-6.400，即与地面二相平，地面一的地方压重，以减小抗水板配筋。方案二是为了方便施工，将抗水板和大部分单桩承台（高度1.0m）底作平，即板底标高为-7.400，板面取到-6.900，地面一、地面二的地方压重，以减小抗水板配筋。

(1)方案一荷载计算

该工程6＃楼所有承台、基础梁、抗水板的面标高均为-6.400（电梯间筒体下承台面标高为-7.100），抗水板板厚取500mm，板底标高为-6.900，在地面一处的抗水板上用毛石混凝土回填至-5.400，回填厚度1.0m。（见图1）

图1 方案一示意图

则抗水板所受浮力为：（6.9－1.855）×10＝50.45kN/m2（方向向上）；抗水板的抗浮荷载为：0.5×25＋1.0×20＝12.5＋20＝32.5kN/m2（方向向下，用于地面一），0.5×25＋0.0×20＝12.5＋0＝12.5kN/m2（方向向下，用于地面二）。

(2)方案二荷载计算

该工程6＃楼所有承台、基础梁、抗水板的底标高均为-7.400（局部承台底标高为-8.400和-9.100），抗水板板厚取500mm，板面标高为-6.900，在地面一处的抗水板上用毛石混凝土回填至-5.400，回填厚度1.5m；在地面二处的抗水板上用毛石混凝土回填至-6.400，回填厚度0.5m。（见图2）

图2 方案二示意图

则抗水板所受浮力为：（7.4－1.855）×10＝55.45kN/m2（方向向上）；抗水板的抗浮荷载为：0.5×25＋1.5×20＝12.5＋30＝42.5kN/m2（方向向下，用于地面一），0.5×25＋0.5×20＝12.5＋10＝22.5kN/m2（方向向下，用于地面二）。

(3)分项系数及荷载设计值

抗水板水浮力按活荷载考虑，分项系数取γQ=1.4，抗浮荷载为恒荷载，对结构有利，则其分项系数取γG=1.0。

则方案一荷载设计值为：50.45×1.4-32.5×1.0＝38.13kN/m2（方向向上，用于地面一），50.45×1.4-12.5×1.0＝58.13kN/m2（方向向上，用于地面二）；则方案二荷载设计值为：55.45×1.4-42.5×1.0＝35.13kN/m2（方向向上，用于地面一），55.45×1.4-22.5×1.0＝55.13kN/m2（方向向上，用于地面二）。

(4)6＃楼主体结构抗浮方案最终决定

经过上述计算对比，方案二比方案一的抗水板板面低0.5m，考虑在上面多填充荷载以抵抗部分水浮力来减小抗水板的配筋。但经过计算，抗水板的荷载设计值相差不大，所以得出结论：降低抗水板板面标高，在其上填充荷载以抵抗水浮力的效果是不明显的。所以采用方案一，使抗水板尽量浅埋，且能减少土方的挖方量。

至于抗水板的配筋计算，则可以通过上述的荷载设计值查结构静力计算手册来确定梁板的内力和配筋，也可以用结构设计软件（例如PMCAD）来建一层模型来计算梁板配筋。

2.2 地下车库抗浮方案

对于地下车库，由于只有一层，建筑总重较小，有可能不足以抵抗水浮力，所以需要整体抗浮计算和局部抗浮计算。地下车库基础采用独立基础，基础埋深取1.5m，基底标高为-4.500，抗水板250mm厚，板底与基底想平，上面碎石砂回填至设计地面-3.000回填厚度1.25m。（见图3）

图3 地下车库抗浮方案示意图

(1)地下车库局部抗浮设计

场地设计水位为-1.855，则抗水板所受浮力为（4.5－1.855）×10＝26.45kN/m2（方向向上）；抗水板的抗浮荷载为0.25×25＋1.25×20＝6.25＋25＝31.25kN/m2（方向向下）；荷载设计值为26.45×1.4－31.25×1.0＝5.78kN/m2（方向向上）。由于抗水板荷载较小，经过计算配筋均为构造配筋（此处计算省略）。

(2)地下车库整体抗浮设计

该工程地下车库建筑平面布置均匀，所以结构荷载均匀。因此只需要地下车库平均每平方米总重力不小于水浮力即可满足整体抗浮要求。粗略计算如下：地下室顶板180mm（重0.18×25＝4.5kN/m2），上面覆土600mm（重0.6×13＝7.8kN/m2），抗水板250mm厚（重0.25×25＝6.25kN/m2），抗水板上覆1.25m厚的碎石砂（重1.25×20＝25kN/m2），则总的抗浮荷载为4.5＋7.8＋6.25＋25＝43.55kN/m2（方向向下）。场地抗浮水位为-0.705，则抗水板所受浮力为（4.5－0.705）×10＝37.95kN/m2（方向向上）。

水浮力37.95kN/m2小于抗浮荷载43.55kN/m2，所以地下车库整体抗浮满足要求。

(3)地下车库整体抗浮设计扩展

当抗水板整体抗浮不满足要求时，常规做法有压重和抗拔两种。压重就是在抗水板板面或地下室顶板覆土压重以抵抗水浮力；抗拔就是在基础设计抗拔桩或者锚杆来抵抗水浮力。抗拔桩宜直接设计在柱下，枯水期地下水水位较低时作为框架柱的基础，此时桩身受压；丰水期地下水水位较高时作为抵抗水浮力的抗拔桩，此时桩身受拉。锚杆一般和独立基础相结合来设计，其仅仅起到抵抗水浮力的作用，一般设计在独立基础底部。但是，为了优化抗水板的配筋设计，可以将锚杆设计在抗水板上，大概在板跨1/3和2/3处，以减小抗水板的配筋。

3 结语

总之，地下室的抗浮是建筑工程设计过程非常重要的一部分，但地下室的抗浮设计往往被忽略，而导致的不良后果便是地下室浮起、地下室底板裂缝渗水等等，都是直接影响到结构的正常使用甚至是安全的。在进行抗浮设计时，需要按照工程的特点，选择合理的计算条件，来充分考虑地下水对建筑的影响。

参考文献

[1] 傅承诚 吴炳,地下空间抗浮设计[J].科技传播,2011年06期

抗浮设计范文第4篇

由于泵房尺寸较大，埋置深度较大，且上部荷载较小，当地下水位较高时，抗浮设计往往是设计控制因素之一。目前，工程中较常用的抗浮方式有：自重抗浮、配重抗浮、锚固抗浮、抗浮桩等。可根据实际情况同时采用一种或多种抗浮方式。

（1）自重抗浮

自重抗浮荷载计算时不包括设备重、使用荷载及安装荷载。自重加大后，泵房体积也随之加大，浮力相应增加。因此自重抗浮只能在不具备其他抗浮条件或自重加大不多即可满足抗浮要求时采用。

（2）配重抗浮

配重抗浮也有一定的局限性。由于泵房埋于地下，常用的配重方法是在泵房底板外挑部分的填土，底板向外延伸会使支护范围加大，且当泵房较深时，基坑回填压实难度较大，不易满足设计要求。也可在泵房顶板增加配重，但会加大结构承载量，对抗震不利。

（3）锚固抗浮

锚固抗浮是一种有效的技术手段，锚杆灵活布置、锚固效率高、适应性较广，易于施工。在许多条件下优于自重抗浮和配重抗浮。由于抗浮锚杆的工作环境和受力特点，锚杆受拉后杆体周围灌浆开裂，使杆体极易受地下水侵蚀，影响其耐久性。同时，抗浮锚杆与底板的节点可能成为防水的薄弱环节。

（4）抗浮桩

抗浮桩是一种主动抗浮设计，前期施工费用较高，但后期维护简单，结构受力合理，不影响泵房的使用功能。当地下水位较高，泵房平面尺寸较大，基础埋置较深时多采用此种抗浮方法。此外，工程中还有其他抗浮方法。例如通过改变结构形式，泵房池壁与土体的黏结抗剪力抗浮。实际工程中，应根据泵房的尺寸大小，水位高低，埋置深度选用合理的抗浮方式，以达到设计要求。

2抗滑移、抗倾覆验算

当采用嵌固或锚固抗浮时，泵房周围填土较深且土面大体一致时，可不做抗滑移、抗倾覆验算。当泵房建造在软弱土层上，有可能出现连同地基土一起滑动而失去稳定时，尚应采用圆弧滑动条分法进行整体稳定验算。

3施工方法选择

当泵房埋深较浅，地下水位较低，且土质较好时，可选择开挖基坑。当泵房埋深较深，地下水位较高，且土质较差时，可选择沉井施工。基坑开挖较为简单，本文重点介绍沉井施工方法。沉井的施工方法对沉井的设计计算有着直接关系，应根据场地的地质条件结合施工条件决定。

（1）排水下沉

当地下水位不高，或是虽有地下水但沉井周边的土层渗水性不强，涌入井内的水量不大且排水不困难时，可采用排水下沉法，此种方法施工费用较低，工期较短。

（2）不排水下沉

在下沉深度范围内存在粉土、砂土或其他强透水层而排水下沉有可能造成流砂或补给水量很大而排水困难时，可采用不排水下沉。当沉井场地附近有已建建构筑物及其他设施，排水施工可能导致其沉降及倾斜而难以采取其他有效措施防止时，也可采用不排水下沉。

（3）分次下沉

根据沉井的高度，地基承载力、施工条件和设计需要，沉井可沿高度方向一次浇筑下沉，或分段浇筑一次下沉，或分段浇筑分次下沉。

4结构设计中应注意的问题

（1）池壁厚度的选择

当泵房较浅、采用开挖施工方法时，池壁厚度只要满足受力要求、防水要求即可。当泵房较深，采用沉井施工时，应优先考虑沉井依靠自重克服土层的摩擦力下沉，因此，池壁要有适当的厚度。反之，当池体过重时，下沉系数过大或地基承载力不足时，应适当减小池壁厚度。当地下水位较高时，沉井必须满足抗浮要求，因此依靠自重沉井的泵房各部分也要有适当的厚度。

（2）变形缝的设置

抗浮设计范文第5篇

【关键词】抗浮 压剪筒压力型锚杆 拉力型锚杆 设计与施工

一、工程概况

某一能源总厂某一河污水处理站工程调节池截面尺寸49.200m×47.000m,池体结构分为东、西池平底板(1200mm厚)+墙壁、斜底板(1200mm～600mm厚)+墙壁;平底板底标高-9.000m,斜底板底标高-9.000m～-4.600m。根据原设计蓝图要求,池体底板抗浮采用拉力型锚杆,即池体平、斜底板均匀设置Ø180的抗浮锚杆孔,内置5Ø12.0钢绞线,1:2水泥浆灌浆,抗浮锚杆桩桩端进入中风化岩层10m,单根锚杆抗拉拔承载力690KN,共计305根。

考虑到施工周期的影响,施工单位采取了先池体底板结构后抗浮锚杆的反工序施工工法,因此在池体底板结构上先期预留了Ø180预留孔。抗浮锚杆桩在前期试桩施工过程中,由于调节池基坑周边土方全部回填、地下水丰富;再加上池体地质情况复杂,多为破碎的裂隙发育岩体、淤泥质软弱土加固地基,锚杆成孔设备选型不适用;以及池体底板下部的600mm厚砂垫层水系贯通等不利因素,造成施工完成平底板27根锚杆桩后,后续的278根拉力型抗浮锚杆桩无法按照原设计要求组织施工。为此,施工单位与设计单位多次协商,决定修改原池体抗浮设计方案,即调节池池体抗浮采用压剪筒压力型锚杆的设计与施工方案。

二、抗浮锚杆的设计方案

(一)设计思路

调节池底板抗浮锚杆前阶段试桩施工中,采用了锚杆钻岩机潜风冲击锤成孔,最终在施工过程中出现了孔位塌孔、堵孔、钢绞线无法下索等问题,现改用压剪筒压力型锚杆替代原设计的拉力型锚杆进行底板的抗浮设计。

1、本工程前期试桩阶段采用的锚杆钻岩机(ROC460PC-HF)潜风冲击锤成孔,设备选型不适用,如采用XY-100型或150型地质钻机(成孔孔径Ø180、Ø150、Ø90、Ø75),设备工作能力满足现场施工要求。

2、为了达到原设计单孔690KN的锚固力的要求,将原设计的拉力型锚杆改成压剪筒压力型锚杆。原设计的拉力型锚杆的轴向力为拉力,拉力和孔壁剪应力都集中在孔口,为了避免拉力过大,拉破水泥芯柱和剪应力过大,使孔壁与水泥芯柱发生剪切破坏,抗浮锚杆应设计为压剪筒压力型锚杆。它的受力最大点在孔底,不在孔口;由于采用钢质压剪筒,可使锚杆孔壁剪应力峰值减小2.7倍,同时使水泥芯柱的强度大大提高,从而使锚杆的受力端远离破坏。

3、采用压剪筒压力型锚杆抗浮桩体,孔口处增加锚头,从而保证了对水池底板的锚固作用。按照原设计要求,水池底板处的锚固力应大于或等于抗浮锚杆桩的锚固力;水池底板有锚固条件的厚度取1.0m,钢铰线与水泥芯柱之间的粘接力取3.5MPa,钢绞线直径Ø15.24,单根钢铰线锚固力为3500KN/m2×0.0152m×3.14×1.0m=167KN/根,3根钢铰线的锚固力为167KN/根×3根=501KN,由于501 KN

(二)调节池本体结构上浮力、抗浮力计算

1、计算的基本参数

(1)根据GB50086-2001规范表4.2.5-3锚索锚固体设计安全系数取K=1.8。

(2)根据CECS22:2005规程表7.5.1-2土体孔壁与水泥芯柱粘结强度取50KPa。

(3)根据CECS22:2005规程表7.5.1-1岩体孔壁与水泥芯柱粘结强度取500KPa。

(4)根据CECS22:2005规程表7.5.1-2砂垫层和岩石0.5m以上孔壁与水泥芯柱粘结强度取250KPa。

(5)根据场地岩土工程报告土体内摩擦角φ取160、C取30Kpa。

2、计算思路

考虑计算方便,先分区计算,然后整体平衡锚固力,最终总体锚固提供的抗浮力满足设计要求。

(1)水池总面积:49.2m×47m=2312.4m2

(2)平底板面积:31m×37.2m=1153.2m2

(3)斜底板面积:2312.4m2-1153.2m2=1159m2

(4)平底板总上浮力:10KN/m3×(9.0m-1.2m)×1153.2m2=89950KN

(5)斜底板总上浮力:10KN/m3×(6.8m-0.9m)×1159m2=68381KN

3、平底板抗上浮力计算

(1)已施工成索27孔锚索提供的抗浮力:690KN/索×27索=18630KN

(2)底板自重提供的抗浮力:(25KN-10KN)×0.9/m3×1153.2m2×1.2m=18682KN

(3)底板外延部分提供的抗浮力:(25KN-10KN)×0.9/m3×2.0m×96.2m×1.2m=3117KN

(4)底板外延部分上部土体重量提供的抗浮力:10KN/m3×2m×96.2m×7.8m=15007KN

(5)土体粘结力抗剪提供的抗浮力:30KN/m2×7.8m×96.2m=22511KN

4、斜底板抗上浮力计算

(1)斜底板自重提供的抗浮力:(25KN-10KN)×0.9/m3×0.9m×1159m2=14082KN

(2)前期施工锚索提供的抗浮力:690KN/索×2索=1380KN

5、钢筋砼墙重提供的抗浮力:114757KN-34596KN-26078KN-5772KN

=48129KN

(砼结构总重)(平底板砼重) (斜底板砼重) (外延底板砼重) (墙重)

6、结构总抗浮力

18630KN+18682KN+3117KN+15007KN+14082KN+1380KN+22511KN=93410KN

7、水池底板总上浮力:89950KN+68381KN=158331KN

8、锚索必须提供的锚固力:(158331KN-93410KN)×1.8=116858KN

(三)抗浮锚索锚固参数设计

1、平底板锚索设计177孔,前期已完成27索,还余150孔。所余孔参数设计如下:

钻孔直径75mm,周边94个孔孔深4.5m,中部56个孔钻孔深6.5m。0～1.0m孔壁粘结力取250Kpa,底板下1～6.5m孔壁粘结力取500Kpa。

周边孔单索锚固力:0.075m×3.14×(250KN/m2×1.0m+500KN/m2×3.5m)=471KN/索

周边孔总锚固力:471KN/索×94索=44274KN

中部孔单索锚固力:0.075m×3.14×(250KN/m2×1.0m+500KN/m2×5.5m)=707KN/索

周边孔总锚固力:707KN/索×56索=39592KN

2、斜底板锚索设计

斜底板原设计122孔,前期已施工完成施工2索,还余120索。

所余孔参数设计如下:

(1)斜底板与平底板交界处29个孔,按岩锚设计钻孔直径75mm,钻孔深5m,孔壁粘结力取400Kpa,

单索锚固力:0.075m×3.14×400KN/m2×5m=471KN/索

总锚固力:471KN/索×29索=13659KN

(2)斜底板其余91个孔按土锚设计