关于地下结构抗浮的问题

关于地下结构抗浮的问题：

若是地下结构处于地下水位之下的话，就有必要进行结构物得抗浮验算，否则若地下水位的变化会给建筑物带来不利影响。 这里涉及到的问题可以这样来阐述：

1、这个浮力（外力）怎么产生，怎么计算，与这个值相关的因素是哪些？ 2、若是出现了这个浮力，应该采取什么措施来消除不利影响？

关于第一个问题：

? 抗浮设防水位——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场

地地下水位。严格来说，抗浮水位只能是历史的最高水位，而抗浮设防水位是有条件的，对工程所用的，一定时效的最高水位。

这个浮力一般对工程来说是在没有采取降水措施时，地下水位超越建筑物底板产生的浮力。在建筑工程中，危害较大的时候是当建筑物地下室底板成型但上层结构没建好提供的反压力不够时，但非桩基础时，容易把地下室底板浮起。或者是那种纯粹的地下车库、地下油库、地下广场也容易在使用阶段发生浮力破坏。所以在进行抗浮力验算时要分建筑物使用阶段和施工阶段。因为经验表明很多时候浮力破坏多发生在上部结构压重不够时，停止降水或未采取抗浮措施。水量的大小只是控制着建筑物上浮速度和上浮量，而水位高低则是控制建筑物上浮的基本要素。

抗浮设防水位的确定：《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72-2004、J366-2004）

? 1、当有长期水位观测资料时，场地抗浮设防水位可采用实测最高水位；无长期水位观测资料或资料缺乏时，按勘察期间实测最高稳定水位并结合场地地形地貌，地下水补给、排泄条件等因素综合确定；

? 2、场地有承压水且与潜水有水力联系时，应实测承压水水位并考虑其对抗浮设防水

位的影响；

? 3、只考虑施工期间的抗浮设防时，抗浮设防水位可按一个水文年的最高水位确定。 现实的情况是大多数城市都没有长期水位观测资料，均是结合在详细勘察阶段的水位测定再加上一定的保守因素进行确定，而这个过程很多时候是当地勘察单位的经验来确定。但是若有水库等其他特殊因素需要进行专门的论证。地下水最高水位=勘察期间该层地下水最高水位+该层地下水在相当于勘察时期的年变幅+可能的意外补给造成的该层水位上升值。其中,该层地下水位在相当于勘察时期的年变幅即为:在枯水期勘察加整个年变幅,在丰水期勘察就少加甚至可以不加;意外补给系指非本区大气降水的补给,如水库放水或引水工程等。

我的意见是可结合高规勘察规范与上表来确定抗浮设防水位，至于比较复杂或需要进行经济性比较的可进行专门论证。

抗浮设防水位确定后，接下来就是这个浮力该如何计算。 浮力p =ρgV/A=γw V/A=γw h 式中: p———单位面积水浮力

A ———物体底面积 γw ———水容重

h———物体在水中的高度

浮力如何计算？常用计算模型：

上式是压强计算公式，在乘以面积就是浮力。至于一些文献中提到的要考虑水头损失的话，则要根据具体情况试验分析。

我的意见是可参考上表给出的进行计算，同样若是水头损失较厉害有相关经验的可进行折减，但是不应该没有根据折减，因为近来天气异常加剧，暴雨季节变化大。

浮力如何参与计算？

荷载组合表 （表9）

序号 组合 结构自重1.2（1.0） 土重力1.2（1.0） 土侧压力1.4（1.0） 水浮力1.0（1.0） 1.0 1.0 荷载 永久荷载 可变荷载 偶然荷载 人防荷载 地震荷载 1 基本组合构件强度计算 1.4 2 短期效应组合构件抗裂验算 3 长期效应组合构件变形验算 汽车0.7 人群1.0 汽车0.4 人群0.4 结构自重1.2（1.0） 土重力1.2（1.0） 4 抗震偶然组合构件强度验算 土侧压力1.4（1.0） 水浮力1.0（1.0） 结构自重1.2（1.0） 土重力1.2（1.0） 5 人防偶然组合构件强度验算 土侧压力1.4（1.0） 水浮力1.0（1.0） 1.3 1.0 关于这个问题地基基础设计规范或是地铁规范都会有相关的阐述。至于到底分项系数是多少，还要根据不同地区的规范进行。上表是地铁区间隧道设计中提到的分项系数。

关于抗浮验算还有些问题是刘柏提到的整体抗浮验算和局部抗浮验算。还有一个问题就是同济大学李靖培教授提到的这个抗拔和抗压桩如何取？若是要做经济性比较则这个问题就是要好好考虑的。

结构设计应按最不利地下水位情况进行抗浮稳定验算，在不考虑侧壁摩阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.05，当计及侧壁摩阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.15。抗浮稳定验算不仅要满足整体抗浮稳定，还要满足每个断面抗浮稳定。

浮力破坏存在时如何进行破解？

至于这个问题入手无非两处，先避后抗。避的思路在以前用的比较多，现今在一些对地质环境要求低的地方也可继续使用。就是将地下水进行降水，是使得地下水位进一步降低。这个是在地下结构施工期仍然是个比较常用的手段。但是随着降水带来的地面沉降的问题，该手段措施的使用值得谨慎使用。所以现在的主要措施还是应该抗。所谓逃不了，那就得硬顶。硬顶的方法有抗浮锚杆、抗浮桩、压顶梁及结构物自重和附加负重。这些锚杆、抗浮桩的设计可以套用常规的设计方法。所谓的压顶梁就是在围护结构的桩顶的冠梁进行结构构造把其他的抗力加入进去，比如利用围护桩的抗拔力。这个设计也主要进行抗拉设计。

在地铁车站中，常用的方法是结构物自重+抗浮桩+压顶梁。

区间隧道因为埋深较大，故上伏填土较厚，一般可以解决上浮问题。当然也存在隧道在施工期间上浮力过大出现的破坏。一般大型盾构开挖浅埋隧道容易出现这样的问题。解决的方法有：隧道抗浮控制既可以从改善上覆土性能, 增加上覆土厚度入手, 也可以从改善管片自身受力性能入手, 诸如增加纵向螺栓数量、加大螺栓直径、加大螺栓紧固力、设置剪力键等。

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