抗浮設計論文：地下結構抗浮路徑探析
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本文作者：徐慶、李大浪 單位：中國瑞林工程技術有限公司
1)在地下結構施工階段,應根據(jù)施工期間的抗浮設計水位和抗力荷載進行抗浮驗算[3],特別應考慮暴雨的影響,采取可靠的降、排水措施，滿足抗浮穩(wěn)定要求。
2)在地下結構使用階段,應根據(jù)設計基準期抗浮設防水位進行抗浮驗算。
3)抗浮驗算的公式。抗浮驗算除有關現(xiàn)行國家或行業(yè)規(guī)范規(guī)定外一般采用以下公式進行驗算。G/S≥K(1)式中:G為結構自重及其上作用的永久荷載標準值的總和，不包括活荷載;S為地下水對地下結構的浮力標準值;K為地下結構抗浮安全系數(shù),一般取1.05。
常用的地下結構抗浮措施
當?shù)叵陆Y構抗浮驗算不滿足公式(1)要求時,必需采取適當?shù)目垢〈胧?保證地下結構的安全。常用的方法有:加大結構自重法、利用頂蓋覆土、底板外挑、設置抗拔樁、布置抗浮錨桿、底板下釋放水浮力的方法。常用的抗浮措施一般設計與施工結合不是很緊密,安全可靠,但未考慮施工階段必要的一些措施,經(jīng)濟性較兩者結合考慮要差,同時工期相對更長。
地下結構特殊方法抗浮工程案例
1)利用基礎基坑支護進行抗浮設計。地下結構的施工通常需要開挖較深的基坑，在無法放坡開挖的情況下,往往需要進行基坑支護?；又ёo常常采用擋土擋水結構,有樁基礎、有土釘墻;形成了很強的擋墻,通常作為施工階段一次性使用,將基坑支護結構與地下結構結合考慮,用作抗浮經(jīng)濟效益十分可觀。廣東韶關某冶煉廠污水零排放工程關鍵項目,10m深的全廠雨水收集池，就是設計時考慮到施工過程必須采用嵌巖排樁基坑支護,利用在排樁中植入抗剪鋼筋,并利用嵌巖排樁基坑支護作為污水池側板外模,把抗剪鋼筋與側板澆為一體,通過抗浮驗算,完全滿足抗浮要求,節(jié)省了巨額的配重抗浮費用。工程已經(jīng)投入使用6年,安全可靠。
2)利用施工過程形成的隔水層進行抗浮。在地下結構基坑回填方案和材料會直接影響地下結構的抗浮能力,尤其表現(xiàn)在以隔水層土質如粘性土和粉土為基礎底板持力層的地下結構,而且地下潛水位低于基礎底板。在地上室外墻與基坑側壁間采用三、七灰土等不透水材料進行回填,地表排水良好,而且在一定范圍內(nèi)做好隔水層,地下室可不做抗浮設計。否則,同樣要考慮上層滯水浮力作用。江西德興某礦山的原料庫為地下結構,地上有鋼結構頂蓋,建設在半山腰上,原料庫的底板大大高于地下水位,并全部在挖方區(qū)。設計未考慮抗浮設計，施工過程中，在底板、側板施工完成后,施工方未按設計回填不透水材料,恰逢大雨,山上的雨水涌入施工場地,造成地板和側板開裂漏水。通過現(xiàn)場查勘分析,上層滯水浮力作用是破壞結構的主要原因,混凝土澆筑質量是次要原因。因此，采用在側板四周進行注水泥漿形成不透水層施工，地表一定范圍內(nèi)進行硬化,并做截水溝進行處理,處理后效果良好。
3)利用底板下地基處理的毛石混凝土增加配重。建造在山區(qū)低洼地帶的地下水池，常常需要進行換土地基處理以獲得必要的承載力和控制不均勻沉降，進行抗浮設計時就可以利用回填毛石混凝土，在毛石混凝土底部設拉筋與水池鋼筋混凝土底邊拉結,使之成為水池結構的配重,同時取得地基處理和結構抗浮的雙重功能。該方案在江西省污水處理工程中采用,充分利用了當?shù)厣绞Y源,取得了良好的經(jīng)濟效益,加快了建設速度。
結語
通過理論分析和工程案例情況可以看出，地下結構的抗浮這一長期困擾業(yè)主和設計人員的問題,可以通過EPC工程總承包的方式，得到較好的解決。將設計和施工有機的結合在一起,因地制宜,充分利用基坑支護、場地處理、地方建筑材料等措施,選擇合理可靠的抗浮方案,使地下結構做到安全適用、技術先進、經(jīng)濟合理,并進一步推動工程建設EPC工程總承包的發(fā)展。
