隨著國民經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，促使城市建設(shè)的發(fā)展，地下空間的開發(fā)和利用越來越來越多，地下結(jié)構(gòu)的抗浮問題日益突出。文章簡述了各種地下結(jié)構(gòu)的抗浮措施，重點研究了抗浮樁的受力機(jī)理、設(shè)計計算方法及適用范圍。
1、前 言
近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，促使城市建設(shè)的發(fā)展，高層及超高層建筑的涌現(xiàn)，基礎(chǔ)埋置越來越深，同時，作為車庫等功能的廣場式建筑的純地下室部分、裙房或相對獨立的地下結(jié)構(gòu)物（如下沉式廣場、地下車庫、地下鐵道等）的開發(fā)和利用越來越廣泛，由此，地下結(jié)構(gòu)物的抗浮問題日益突出。
如何解決地下工程結(jié)構(gòu)物的抗浮問題目前已成為一個經(jīng)常面臨的問題。因地下水浮力作用或抗浮措施不當(dāng)而造成地下工程的破壞，在國內(nèi)已有不少的事例，如武漢果品公司舵落口地下冷庫、海軍航空兵上海市大場地下機(jī)庫、銀川及承德市的少數(shù)人防工程都因地下水浮力的作用造成不同程度的破壞。
在我國沿海地區(qū)曾出現(xiàn)過多起因地下水浮力而導(dǎo)致地下室破壞的事故。在這些事故中，有的地下室底板隆起，導(dǎo)致底板破壞；有的地下建筑物整體浮起，導(dǎo)致梁柱結(jié)點處開裂及底板破壞等等。
一般而言，地下室上浮的原因是結(jié)構(gòu)體重量及地下室側(cè)壁摩擦力之和小于水浮力所引起。上浮處理方法有抽水、解壓、加載及洗砂等方法配合運用，其中以洗砂作業(yè)程序最復(fù)雜，常在其它方法處理失效后才使用。處理后，上浮的地下室很少能回沉至原高程，殘存的上浮量需借建筑收尾工程處理。由于地下室無法回沉至原高程，并且有些結(jié)構(gòu)在上浮時受到損壞，基礎(chǔ)底板下的空隙需另施做填縫灌漿填補之。
地下室上浮的意外事件可能發(fā)生在各種地層中，包括透水性極低的軟件粘土層或極穩(wěn)定的卵石層中。低水位也不保證不會發(fā)生上浮，因地下水位可能因暴風(fēng)雨、地表逸流或施工不慎等因素突然升高，地下水浮力一旦超過結(jié)構(gòu)物重量及側(cè)壁摩擦力時則上浮隨之發(fā)生，建筑物將產(chǎn)生變形等破壞。不能保證正常使用中的安全，必須采取有效的處理措施。地下結(jié)構(gòu)物的抗浮問題成為影響結(jié)構(gòu)工程設(shè)計和工程投資效益的難題之一，并引起結(jié)構(gòu)工程師的重視和廣泛關(guān)注。
在國內(nèi)外，關(guān)于抗浮設(shè)計這方面全面系統(tǒng)的研究和文獻(xiàn)資料并不多。結(jié)構(gòu)工程師們通常對此類情況感到十分的困惑，主要原因之一是有關(guān)的設(shè)計規(guī)范規(guī)程中未提出明確的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計依據(jù)在具體應(yīng)用時尚存在很多問題，引起很多的爭議。
2、抗浮方法當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)物的自身重量（如頂板有覆土，也包括在內(nèi)）不能抵抗地下水浮力時，地下結(jié)構(gòu)物則產(chǎn)生上浮，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形損壞，由此需進(jìn)行抗浮設(shè)計。
工程抗浮設(shè)計包括整體抗浮驗算和局部抗浮驗算。通過整體抗浮驗算雖然可以保證地下結(jié)構(gòu)物不會整體上浮，但不一定能保證結(jié)構(gòu)物底板不開裂等變形現(xiàn)象，因此，還應(yīng)對結(jié)構(gòu)物底板進(jìn)行局部抗浮驗算。在具體的設(shè)計中應(yīng)根據(jù)工程特點、地質(zhì)情況、場地條件和環(huán)境等因素（如基坑的支護(hù)形式、基坑深度、基坑底的土層條件等），綜合考慮，因地制宜，選擇一個有效的抗浮方案。
2.1 增加自重法增加自重法包括頂板壓載、基板加載及邊墻加載等方法增加地下結(jié)構(gòu)物自身重量（即恒載），使其自身的重力始終大于地下水對結(jié)構(gòu)物所產(chǎn)生的浮力，確保結(jié)構(gòu)物不上浮。這種方法的優(yōu)點是施工及設(shè)計較簡單；缺點是當(dāng)結(jié)構(gòu)物需要抵抗浮力較大時，由于需大量增加混凝土或相關(guān)配重材料用量，故費用增加較多。
2.2 摩擦抗浮法土壤與地下結(jié)構(gòu)物間存在摩擦力，這種力量也可以抵抗地下結(jié)構(gòu)物的上浮。該力的大小依土壤的側(cè)壓力及各土層的摩擦情況而定。但是這種側(cè)壓力的大小很難準(zhǔn)確確定，所以它的可靠度不高，如需采用，其設(shè)計的安全系數(shù)應(yīng)當(dāng)提高，并且要在地下結(jié)構(gòu)物有相當(dāng)?shù)奈灰坪?，才能真正地起動這種摩擦力。若地下水位不時變動則這種位移也會變動。這種位移的數(shù)量及其隨水位變動的性質(zhì)，往往不能適用于某些地下結(jié)構(gòu)物，在實際工程中，對規(guī)模較大的地下結(jié)構(gòu)物的抗浮，很少采用此法作抗浮措施。
2.3 延伸基板法延伸基板法是將地下結(jié)構(gòu)物的基板向外延伸而形成翼板，由翼板承托覆土以抵抗上浮力。這種抗浮力可能有兩種：一種是垂直壓力和側(cè)翼壓力之和；另一種是為垂直壓力與土間摩擦力之和，要取這兩種力量中的較小者。但是，為了要延伸基板而成翼板，開挖的范圍將因而加寬，土方及使用土地面積也將因而加大，其所增加的抗浮力變大。此法一般適用于不受場地限制的規(guī)模較小地下結(jié)構(gòu)物的抗浮，否則，不宜采用。在實際工程中，對規(guī)模較大的地下結(jié)構(gòu)物的抗浮，很少采用此法作抗浮措施。
1、前 言
近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，促使城市建設(shè)的發(fā)展，高層及超高層建筑的涌現(xiàn)，基礎(chǔ)埋置越來越深，同時，作為車庫等功能的廣場式建筑的純地下室部分、裙房或相對獨立的地下結(jié)構(gòu)物（如下沉式廣場、地下車庫、地下鐵道等）的開發(fā)和利用越來越廣泛，由此，地下結(jié)構(gòu)物的抗浮問題日益突出。
如何解決地下工程結(jié)構(gòu)物的抗浮問題目前已成為一個經(jīng)常面臨的問題。因地下水浮力作用或抗浮措施不當(dāng)而造成地下工程的破壞，在國內(nèi)已有不少的事例，如武漢果品公司舵落口地下冷庫、海軍航空兵上海市大場地下機(jī)庫、銀川及承德市的少數(shù)人防工程都因地下水浮力的作用造成不同程度的破壞。
在我國沿海地區(qū)曾出現(xiàn)過多起因地下水浮力而導(dǎo)致地下室破壞的事故。在這些事故中，有的地下室底板隆起，導(dǎo)致底板破壞；有的地下建筑物整體浮起，導(dǎo)致梁柱結(jié)點處開裂及底板破壞等等。
一般而言，地下室上浮的原因是結(jié)構(gòu)體重量及地下室側(cè)壁摩擦力之和小于水浮力所引起。上浮處理方法有抽水、解壓、加載及洗砂等方法配合運用，其中以洗砂作業(yè)程序最復(fù)雜，常在其它方法處理失效后才使用。處理后，上浮的地下室很少能回沉至原高程，殘存的上浮量需借建筑收尾工程處理。由于地下室無法回沉至原高程，并且有些結(jié)構(gòu)在上浮時受到損壞，基礎(chǔ)底板下的空隙需另施做填縫灌漿填補之。
地下室上浮的意外事件可能發(fā)生在各種地層中，包括透水性極低的軟件粘土層或極穩(wěn)定的卵石層中。低水位也不保證不會發(fā)生上浮，因地下水位可能因暴風(fēng)雨、地表逸流或施工不慎等因素突然升高，地下水浮力一旦超過結(jié)構(gòu)物重量及側(cè)壁摩擦力時則上浮隨之發(fā)生，建筑物將產(chǎn)生變形等破壞。不能保證正常使用中的安全，必須采取有效的處理措施。地下結(jié)構(gòu)物的抗浮問題成為影響結(jié)構(gòu)工程設(shè)計和工程投資效益的難題之一，并引起結(jié)構(gòu)工程師的重視和廣泛關(guān)注。
在國內(nèi)外，關(guān)于抗浮設(shè)計這方面全面系統(tǒng)的研究和文獻(xiàn)資料并不多。結(jié)構(gòu)工程師們通常對此類情況感到十分的困惑，主要原因之一是有關(guān)的設(shè)計規(guī)范規(guī)程中未提出明確的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計依據(jù)在具體應(yīng)用時尚存在很多問題，引起很多的爭議。
2、抗浮方法當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)物的自身重量（如頂板有覆土，也包括在內(nèi)）不能抵抗地下水浮力時，地下結(jié)構(gòu)物則產(chǎn)生上浮，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形損壞，由此需進(jìn)行抗浮設(shè)計。
工程抗浮設(shè)計包括整體抗浮驗算和局部抗浮驗算。通過整體抗浮驗算雖然可以保證地下結(jié)構(gòu)物不會整體上浮，但不一定能保證結(jié)構(gòu)物底板不開裂等變形現(xiàn)象，因此，還應(yīng)對結(jié)構(gòu)物底板進(jìn)行局部抗浮驗算。在具體的設(shè)計中應(yīng)根據(jù)工程特點、地質(zhì)情況、場地條件和環(huán)境等因素（如基坑的支護(hù)形式、基坑深度、基坑底的土層條件等），綜合考慮，因地制宜，選擇一個有效的抗浮方案。
2.1 增加自重法增加自重法包括頂板壓載、基板加載及邊墻加載等方法增加地下結(jié)構(gòu)物自身重量（即恒載），使其自身的重力始終大于地下水對結(jié)構(gòu)物所產(chǎn)生的浮力，確保結(jié)構(gòu)物不上浮。這種方法的優(yōu)點是施工及設(shè)計較簡單；缺點是當(dāng)結(jié)構(gòu)物需要抵抗浮力較大時，由于需大量增加混凝土或相關(guān)配重材料用量，故費用增加較多。
2.2 摩擦抗浮法土壤與地下結(jié)構(gòu)物間存在摩擦力，這種力量也可以抵抗地下結(jié)構(gòu)物的上浮。該力的大小依土壤的側(cè)壓力及各土層的摩擦情況而定。但是這種側(cè)壓力的大小很難準(zhǔn)確確定，所以它的可靠度不高，如需采用，其設(shè)計的安全系數(shù)應(yīng)當(dāng)提高，并且要在地下結(jié)構(gòu)物有相當(dāng)?shù)奈灰坪?，才能真正地起動這種摩擦力。若地下水位不時變動則這種位移也會變動。這種位移的數(shù)量及其隨水位變動的性質(zhì)，往往不能適用于某些地下結(jié)構(gòu)物，在實際工程中，對規(guī)模較大的地下結(jié)構(gòu)物的抗浮，很少采用此法作抗浮措施。
2.3 延伸基板法延伸基板法是將地下結(jié)構(gòu)物的基板向外延伸而形成翼板，由翼板承托覆土以抵抗上浮力。這種抗浮力可能有兩種：一種是垂直壓力和側(cè)翼壓力之和；另一種是為垂直壓力與土間摩擦力之和，要取這兩種力量中的較小者。但是，為了要延伸基板而成翼板，開挖的范圍將因而加寬，土方及使用土地面積也將因而加大，其所增加的抗浮力變大。此法一般適用于不受場地限制的規(guī)模較小地下結(jié)構(gòu)物的抗浮，否則，不宜采用。在實際工程中，對規(guī)模較大的地下結(jié)構(gòu)物的抗浮，很少采用此法作抗浮措施。