时间：2022-07-02 22:20:37
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇抗浮设计，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
【关键词】抗浮锚杆； 设计依据； 防水设计原理； 防水措施
地下室是建筑专业施工图阶段地下室外墙设计的重点，其重要性已被设计、施工、建设单位所认可，国家也制定了较为系统、全面的《地下工程防水技术规范》(以下简称“规范”)以及相应的国标图集，规范中对于不同防水材料、不同部位的防水构造做法均有较为系统、细致的交代与规定，这对于保证、促进我国的地下防水设计、施工，提高防水质量起到了很大的积极作用。
但在实际工程设计中，总会出现各种各样的规范中难以全面涵盖的新问题、新情况，导致设计者无规范和标准可依，这种情况只能凭设计者的经验进行设计，往往难以保证设计、施工质量，抗浮锚杆的防水设计也属于此类情况。
笔者所在单位位于青岛市，近几年所设计的青岛市大型高层项目由于项目本身的实际需要，地下室往往做三至四层，其深度达10～17米左右，地下室平面尺寸远远大于地上主体面积，由于青岛地区地下水位较浅，因此抗浮设计成为一个很重要的问题。根据青岛地区地基条件很好(基本为微、中风化岩)的特点，结构专业在确定抗浮方案时，经常选择抗浮锚杆做为抵消地下水浮力的方案，而不是抗浮桩方案，因为选择抗浮锚杆方案造价相对便宜，施工也方便，如图一：
结构专业对于抗浮锚杆的设计有专门的技术规程《岩土锚杆(素)技术规程》，由中国工程建设标准化协会组织编制，但外防水问题需要建筑专业予以解决。由于抗浮锚杆一般按照2米间距成网格状布置并伸入结构阀板内，直径200以下，相当于将本来完整的地下室底板防水层戳了大量的洞口，破坏了防水层的完整性，产生大量的漏水点，这对防水设计来讲是最大的忌讳，由此产生了一系列的问题：
1、无相应的防水设计规范依据。
设计者在做施工图时，细部构造节点往往习惯直接选用标准图集或根据规范中相应的要求进行设计，但现行“规范”对于抗浮锚杆的防水构造设计要求只字未提，有人建议按照规范中关于桩头防水构造进行设计施工，但是笔者通过与施工单位沟通，此方法根本行不通，原因是桩头直径一般在500以上，断面尺寸大，而抗浮锚杆直径一般在200以下，断面尺寸很小，而且还有三根直径分别为30左右的钢筋，基本没有水平操作面，很难按照桩头防水构造进行设计施工。
2、设计、施工互相推诿。
由于无规范设计依据，设计者为避免设计责任(主要是担心一旦产生漏水，建设方追究设计单位的责任)，经常让施工企业自行按照经验施工，设计者不再出具关于此部分的防水构造节点详图，但因为房屋漏水、渗水问题产生的纠纷较多，施工单位也深知其中的责任较大，故坚持强调必须有施工图纸，否则不予施工，至此设计、施工双方形成僵持局面。
3、设计、施工缺乏经验。
产生以上问题的根源在于设计、施工双方均无此方面的成熟经验，又没有规范设计依据，所以心中没底，没有把握能确保设计、施工的质量。
解决措施：
针对以上出现的问题，笔者在做每一个项目时均主动组织建设方、施工方、监理单位共同开会协商，请大家各抒己见，以便集思广益，并结合自己对规范的理解和设计经验，逐渐形成完整的设计方案，详述如下：
3.1 防水设计原理。
①根据“规范”的有关防水原则，凡是在防水薄弱部位均做加强层。
②锚杆在底板居中左右处做止水钢板，目的是改变并延长可能渗透的毛细水路径，阻止毛细水沿锚杆钢筋长驱直入，使其不易穿透底板。
3.2 防水措施。
关键词 地下空间；抗浮设计；水浮力；抗浮锚杆
中图分类号TV13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）39-0149-02
随着我国改革开放的不断深入，城市用地越来越紧张，城市地下空间的开发和利用日益得到政府部门的重视，许多城市利用广场、绿地等建设地下工程，但是建设地下工程，都受到着地下水的浮力作用，如地下铁道和隧道、地下商场、地下人行通道等地下工程都受到地下水浮力的作用，导致建筑底板破坏、梁柱节点处开裂及底板的破坏等。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。
1 存在的问题
地下建筑的层数一般不高，但是建筑面积非常大，导致地下室处在地下水的浮力作用下，不能用自身重量来平衡这种浮力，导致地下建筑的顶板受到巨大力的作用，对于层数在3层以下或底板埋深＞7m的地下室来说，永久抗浮安全度往往不够，导致地下室整体或局部上浮的工程事故时有发生，给国家和人民带来了极大的损失，随着地下空间的逐步利用，人们总结了出现这种问题的原因：
1）没有考虑到地下水浮力的作用或没有对水浮力作用机理有足够的认识，导致在建设地下工程时没有做抗浮验算；
2）没有做好施工现场的地下水勘察工作，导致抗浮设计中地下水水位的取值不当，没有考虑到极端天气下出现的最高水位；
3）设计人员忽视了抗浮计算中的一些因素，导致抗浮措施不当；
4）施工单位在地下工程建设过程中对于抗浮措施没有引起足够的重视。
2 地下工程抗浮措施的选择
下水浮力的作用机理，可以采取配重法来平衡水浮力，这种方法简单有效，主要可以通过增加自身的重量来抵御水的浮力；工程上也采用设置抗浮桩的方法解决抗浮问题，其原理和配重法一样，只不过设置抗浮桩是利用桩侧面和土体的阻力来平衡浮力的。
对于配重法，适用范围广，可以将增加的重量设置在底板上，通过抗浮计算得到需要配置的重量，然后再底板上设置回填层，用土、砂、石等密度大的材料进行回填，利用回填物的重量来增加地下工程的总体重量，达到抗浮的目的。有时可以利用底板外挑部分回填一部分配重，达到增加自身重量的目的；对于底板为板柱或梁板结构，可以利用底板柱帽或梁至地坪之间的空间设置回填土，这种方法可以解决地下工程抗浮问题，还可以作为底板的防水处理。综上，配重法作为一种简单可行的方法，不受地理条件、施工环境的影响，不但可以降低造价，还可以解决抗浮问题，常常作为基本方法予以采用。
采用抗浮桩进行抗浮设计，主要是利用抗浮桩侧面与土体的摩擦来抵消地下水浮力的，抗浮桩的效果与桩长、桩径、桩型以及周围的地质条件都有很大的关系，因为制造抗浮桩的造价高，所以一般使用在柱、墙下等抗浮面积较大、受环境条件、施工条件影响大的地方。
抗浮锚杆是利用锚杆与砂浆组成一个锚固体，保证锚固体和岩土层的结合力，可以提高地下建筑的抗浮能力。抗浮锚杆具有造价低、施工方便、受力合理等优点，广泛的用于地下空间抗浮施工。在实际施工中，施工人员要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。
3 地下工程的抗浮设计
3.1 设计流程
对于地下工程抗浮设计总原则，应该满足下式要求：
式中：W为地下建筑自重及其上作用的永久荷载标准值的总和；
F为地下水浮力。
当地下建筑自重及地面上作用永久荷载标准值的总和不满足（1）式要求时，应进行地下建筑抗浮设计。
在具体设计时当建筑物的地面上结构外边线与地下建筑外边线基本重叠时，地下建筑的抗浮设计按以下原则进行：
1）当结构重量大于地下水的浮力且满足（1）式时，不必考虑地下水对地下建筑整体浮力作用，但应在设计中提出施工中必须采取隔水或降水措施降低地下水位；
2）当结构重量小于地下水浮力时，地下建筑肯定要设置永久性抗浮构件或采取其他有效措施以平衡地下水对整体结构的浮力；
3）上述两种情况还必须考虑地下水浮力对地下建筑底板的反向作用，保证地下建筑底板构件在地下水反向作用下应具有足够的强度和刚度，并满足构件的上拱抗裂要求。
3.2 水浮力计算
一般情况下，水浮力可以由岩土工程勘察报告提供的用于计算地下水浮力的设计水位，根据阿基米德定律依照公式：
（2）
其中，V0为水浮力；F3为地下建筑重力；F4为覆土重力；A为承重地下水浮力作用的竖向受力单元的地下室柱网面积；F1为桩柱重力；F2为承台重力；F5为±0.000以上主体垂直荷载。
若计算结果v＞0，则应采取抗浮措施。在浮力计算过程中要注意：当地下建筑面积与上部主体结构面积相同时，可简单比较地下建筑水浮力与建筑总荷载的关系，来判断是否可能发生上浮；当地下建筑面积大于上不主体建筑±0.000层面积时，或按裙房楼层比较浮力与建筑总荷载，浮力大于建筑总荷载时，应以竖向受力构件为单元分析浮力的平衡状态。
3.3 抗浮设计
当计算所得的浮力V>0时，应采取抗浮措施，在选择抗浮措施时，要做到经济合理，首先要分析工程地质和水文地质条件，并分别区别施工阶段和竣工后使用阶段的不同情况。
1）施工阶段的抗浮措施。地下建筑物若处于透水系数比较大的粉质粘土、粉土、砂土中，由于正值施工期间，地下建筑的顶板和覆土尚未完成，此时底板和外墙已施工完成。在地下水的作用下，形成了水浮力，当浮力不大时，可以利用排水明沟、集水井进行排水，以减少水浮力；当土质的渗透系数大，应在地下建筑底板中设置后浇带，利用板下的垫石作为倒滤层，排除水后，直到地下建筑底板的水排干净后，浇筑后浇带的混凝土；
2）永久性抗浮措施。在上面提到利用配重法、抗浮桩法、抗浮锚杆等来平衡地下水浮力，工程中常用的永久性抗浮措施：抗浮锚杆，由于粘质粉土、硬塑状粘土或风化基岩适宜钻孔注浆，若地下建筑底板下是这些土层，可以利用注浆锚杆法。抗浮锚杆具有良好的底层适应性，易于施工，锚杆布置非常灵活，锚固效率高。由于其单向受力特点，抗拔力及预应力易于控制，有利于建筑构件的应力与变形协调，降低结构造价，在许多条件下，优于配重法和抗浮桩法。
4 地下建筑上浮后处理措施
当发生地下建筑上浮后，应尽快采取措施增加配重和降低地下水水位，以减小水浮力，再检查地下建筑上浮是否造成建筑结构的破坏，破坏过程是否可以修复。常用的几种地下建筑上浮处理方法：1）加载。设法迅速增加地下建筑的重量，以克服水浮力及地下建筑侧墙与土体之间的摩擦力，使卡在土层中的地下建筑沉回原位；2）抽水。可以在现场重新启动原有的抽水井或另行打设抽水井以降低水压；3）解压。在地下室底板上钻孔，以宣泄地下水，此外如果地下建筑外侧有足够的场地，可以考虑将周边塌方部分挖除，可以使地下建筑较易于下沉。
5 结论
地下室的抗浮设计是结构设计中的一个重要组成部分。设计人员应根据地下工程具体情况进行认真分析，正确计算水浮力与抗浮力，处理好工程整体抗浮与局部抗浮的关系，选择合理的抗浮措施，既保证地下工程的安全，又节省投资。
参考文献
[1]裴豪杰.地下结构的抗浮设计探讨，2004.
【关键词】地下室；抗浮设计；问题
随着社会经济、城市建设的发展，人们对地下空间的需求不断增长，地下工程在整个建设项目中所占的比重越来越大。近几年来，有不少地下室因地下水的作用而造成工程事故，如出现裂缝、漏水、地下室底板局部拱起甚至地下室上浮及结构破坏等，处理起来非常棘手且效果不好。在多个地下室因水浮力作用而引发的工程事故中，主要是由于设计人员对地下水的作用认识不足，抗浮设计的基本概念不清晰造成的。本文根据审查工程中地下室抗浮设计出现的一些问题，总结以下几方面在设计时需加以注意。
1、确定科学合理的抗浮设防水位
规范规定建筑物在施工及使用阶段均应符合抗浮稳定性要求。在建筑物施工阶段，应根据施工期间的抗浮设防水位和抗力荷载进行抗浮验算，必要时采取可靠的降、排水措施满足抗浮稳定要求；在建筑物使用阶段，应根据设计基准期抗浮设防水位进行抗浮验算。验算地下水对结构物的作用时，原则上应按勘察报告提供的设防水位计算水浮力。确定一个科学合理的抗浮设防水位对于地下室的结构设计是很重要的。抗浮水位、防水水位和设防水位这三个术语的意义不同，抗浮水位是指抗浮设计时控制浮力的水位，防水水位是地下水防水设计时控制设计的水位，对同一个场地而言，有些情况下水位是相同的，但有些情况可能不相同。设防水位的含义应该更具有严格的内涵，抗浮水位与抗浮设防水位严格程度不同，抗浮设防水位应该包含有多少年一遇的水位，或者超越概率，如果没有历史资料可以作概率分析，这个水位没有多少年一遇的内涵，则只能通称为抗浮水位而不能说是抗浮设防水位。由于分析设防水位的超越概率需要长期观测的地下水历史资料，对于没有建立长期观测地下水位站网的城市和地区，仅凭勘察时观测的地下水位作为设防水位是不确切的。
2、抗浮计算
局部抗浮，一般按照1.05F（浮力）—0.9G（自重+覆重）
3、抗浮设计
抗浮设计首先应考虑采用增加自重或覆土的办法，即自重平衡法来平衡地下水浮力。无论采用增加结构自重，还是增设覆重，都是要按照经济合理的原则进行处理的，是有限度的。通常在防水底板上增设回填土、灰土垫层、毛石混凝土、素混凝土层等，有的采用铁屑混凝土（不建议采用）；另外在地下室顶板增设覆土，局部也可采用地下室底板外挑，比较经济有效。
如果采用自重或覆土加覆重办法，抗浮计算仍不满足时，可采用抗拔桩和锚杆处理。采用抗浮桩或抗浮锚杆等措施，应在基坑开挖前确定抗浮设计方案。以便于基坑槽、抗浮桩施工及本工程基坑降水与边坡支护、基础施工等后续工艺的衔接。抗浮桩或锚杆设计所需各岩土层相关参数可按岩土工程勘察报告提供值采用。采用配重加锚杆相结合的方案，锚杆的孔径150mm，200mm较为常用，具体设计可由抗拔试验数据确定。
4、抗浮设计的问题及处理
（1）对于地下水位较低的情况，通常仅按构造要求，设构造防水底板，板厚不小于250mm，构造配筋即可满足要求。但是，实际工程中，有的工程地下水位较高（在底板之上），也采用构造做法就不妥了，此时虽然整体抗浮满足要求，但局部抗浮混凝土底板裂缝可能不满足，独立柱基与防水底板变形不协调，结果是因配筋过小导致防水底板开裂失效。
（2）地下水位较高时，应特别注意只有地下室部分和地面上楼层不多时的抗浮计算。地下室车道、地下水池的抗浮验算常常容易漏掉。
（3）地下室外墙（土压力及水压力）与防水底板（水压力、上部荷载）不仅要满足受力要求，还应进行裂缝宽度的计算，裂缝宽度不得大于0.2mm，并不得贯通。
（4）需要明确地下工程防水混凝土迎水面钢筋保护层厚度，有的设计取值偏小。应注意防水底板与墙柱基础，以及防水底板与主楼基础的连接，受力钢筋的锚固与搭接要求。
（5）高层地下室采用独立柱基或条基加抗水底板时，在抗水板下设褥垫，以保证实际受力与设计计算模型相同。高层建筑地下室设计时，当底板下的土质较好时，地下室底板自重、地下室隔墙和水池等荷载考虑由底板下的土层直接承受，应要求不扰动土层、对遇到软弱土时的处理方法，超开挖或者标高变化处的回填土的施工应提出明确的要求，回填土未加处理将引起底板开裂。
（6）当采用抗浮桩时，桩基不能既作抗拔桩，又同时作为承压桩来设计，因为桩只有变形才发挥作用，相反方向的变形会导致桩基失效而不安全。
（7）抗浮设计时，后浇带应有措施保证抗水板不出现薄弱点及漏点。
（8）抗拔桩设计时，桩身配筋量不能仅按强度要求进行计算，往往缺少裂缝宽度验算。按裂缝宽度控制计算结果的配筋量远大于按强度要求计算的配筋量。采用预制桩作为抗拔桩时，往往只注意桩身的抗拉强度要求，桩基与承台间连接钢筋的强度要求接桩段的裂缝宽度要求常常被忽视。
（9）抗拔桩计算问题：抗拔桩配筋计算时荷载分项系数取1.0有误（审查中发现，抗浮计算时水浮力和压重分项系数均取1.0计算，当水浮力大于压重时，抗拔桩桩身配筋按（水浮力一压重，钢筋强度计算，严重错误）。地下室底板的强度计算时（水位较高，总竖向荷载往上）（桩基时不同），板、覆土的自重的荷载分项系数取1.2有误，根据《建筑结构荷载规范）GB50009—2012第3.2.54条荷载分项系数应取1.0。抗浮计算时，板、覆土的自重的荷载分项系数应取0.9进行折减。
（10）有些设计人员往往忽视施工对地下室抗浮的重要性，在结构设计说明中必须明确降排水要求，包括停止降水的时间（不留降水盲点，雨季必要时应另有要求和措施），主楼及地下室施工完成的进度，必须具备的条件，如基础底板及顶板上覆重完成等；另外还要明确荷重要求，垫层的密度、压实系数等要求。
[关键词]地下空间；抗浮设计；水浮力；抗浮锚杆；
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0224-01
引言
随着城市化进程的开展，地下空间开发越来越受到重视，且规模也越来越大。高层建筑的多层地下室、地下铁道及隧道、地下停车场、地下商场、地下仓库和地下市政设施都面临着抗浮设计的难题。目前采用的抗浮措施主要有加重法、降截排水法、抗浮锚杆和抗浮桩等[1]，各种方法及联合方法均有很多成功案例。抗浮设计的关键是准确地确定浮托力，这也是近年来专家学者研究和讨论的热点，主要表现在抗浮设防水位的确定和粘土浮力计算折减问题。地下结构受到地下水浮力的作用，导致建筑底板破坏、梁柱节点处开裂及底板的破坏等。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。
1.存在的问题
地下建筑的层数一般不高，但是建筑面积非常大，导致地下室处在地下水的浮力作用下，不能用自身重量来平衡这种浮力，导致地下建筑的顶板受到巨大力的作用，对于层数在3层以下或底板埋深>7m的地下室来说，永久抗浮安全度往往不够，导致地下室整体或局部上浮的工程事故时有发生，给国家和人民带来了极大的损失，随着地下空间的逐步利用，人们总结了出现这种问题的原因：
（1）没有考虑到地下水浮力的作用或没有对水浮力作用机理有足够的认识，导致在建设地下工程时没有做抗浮验算；
（2）没有做好施工现场的地下水勘察工作，导致抗浮设计中地下水水位的取值不当，没有考虑到极端天气下出现的最高水位；
（3）设计人员忽视了抗浮计算中的一些因素，导致抗浮措施不当；
（4）施工单位在地下工程建设过程中对于抗浮措施没有引起足够的重视。
2.地下工程抗浮措施的选择
下水浮力的作用机理，可以采取配重法来平衡水浮力，这种方法简单有效，主要可以通过增加自身的重量来抵御水的浮力；工程上也采用设置抗浮桩的方法解决抗浮问题，其原理和配重法一样，只不过设置抗浮桩是利用桩侧面和土体的阻力来平衡浮力的。
对于配重法，适用范围广，可以将增加的重量设置在底板上，通过抗浮计算得到需要配置的重量，然后再底板上设置回填层，用土、砂、石等密度大的材料进行回填，利用回填物的重量来增加地下工程的总体重量，达到抗浮的目的。有时可以利用底板外挑部分回填一部分配重，达到增加自身重量的目的；对于底板为板柱或梁板结构，可以利用底板柱帽或梁至地坪之间的空间设置回填土，这种方法可以解决地下工程抗浮问题，还可以作为底板的防水处理。综上，配重法作为一种简单可行的方法，不受地理条件、施工环境的影响，不但可以降低造价，还可以解决抗浮问题，常常作为基本方法予以采用。
采用抗浮桩进行抗浮设计，主要是利用抗浮桩侧面与土体的摩擦来抵消地下水浮力的，抗浮桩的效果与桩长、桩径、桩型以及周围的地质条件都有很大的关系，因为制造抗浮桩的造价高，所以一般使用在柱、墙下等抗浮面积较大、受环境条件、施工条件影响大的地方。
抗浮锚杆是利用锚杆与砂浆组成一个锚固体，保证锚固体和岩土层的结合力，可以提高地下建筑的抗浮能力。抗浮锚杆具有造价低、施工方便、受力合理等优点，广泛的用于地下空间抗浮施工。在实际施工中，施工人员要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。
3.地下工程的抗浮设计
3.1设计流程
对于地下工程抗浮设计总原则，应该满足下式要求：
（1）
式中：W――地下建筑自重及其上作用的永久荷载标准值的总和；
F――地下水浮力。
当地下建筑自重及地面上作用永久荷载标准值的总和不满足（1）式要求时，应进行地下建筑抗浮设计。
在具体设计时当建筑物的地面上结构外边线与地下建筑外边线基本重叠时，地下建筑的抗浮设计按以下原则进行：
（1）当结构重量大于地下水的浮力且满足（1）式时，不必考虑地下水对地下建筑整体浮力作用，但应在设计中提出施工中必须采取隔水或降水措施降低地下水位。
（2）当结构重量小于地下水浮力时，地下建筑肯定要设置永久性抗浮构件或采取其他有效措施以平衡地下水对整体结构的浮力。
（3）上述两种情况还必须考虑地下水浮力对地下建筑底板的反向作用，保证地下建筑底板构件在地下水反向作用下应具有足够的强度和刚度，并满足构件的上拱抗裂要求。
3.2水浮力计算
一般情况下，水浮力可以由岩土工程勘察报告提供的用于计算地下水浮力的设计水位，根据阿基米德定律依照公式：
（2）
其中，为水浮力；为地下建筑重力；为覆土重力；为承重地下水浮力作用的竖向受力单元的地下室柱网面积；为桩柱重力；为承台重力；为±0.000以上主体垂直荷载。
若计算结果v>0，则应采取抗浮措施。在浮力计算过程中要注意：当地下建筑面积与上部主体结构面积相同时，可简单比较地下建筑水浮力与建筑总荷载的关系，来判断是否可能发生上浮；当地下建筑面积大于上不主体建筑±0.000层面积时，或按裙房楼层比较浮力与建筑总荷载，浮力大于建筑总荷载时，应以竖向受力构件为单元分析浮力的平衡状态。
3.3抗浮设计
当计算所得的浮力 时，应采取抗浮措施，在选择抗浮措施时，要做到经济合理，首先要分析工程地质和水文地质条件，并分别区别施工阶段和竣工后使用阶段的不同情况。
（1）施工阶段的抗浮措施。地下建筑物若处于透水系数比较大的粉质粘土、粉土、砂土中，由于正值施工期间，地下建筑的顶板和覆土尚未完成，此时底板和外墙已施工完成。在地下水的作用下，形成了水浮力，当浮力不大时，可以利用排水明沟、集水井进行排水，以减少水浮力；当土质的渗透系数大，应在地下建筑底板中设置后浇带，利用板下的垫石作为倒滤层，排除水后，直到地下建筑底板的水排干净后，浇筑后浇带的混凝土。
（2）永久性抗浮措施。在上面提到利用配重法、抗浮桩法、抗浮锚杆等来平衡地下水浮力，工程中常用的永久性抗浮措施：抗浮锚杆，由于粘质粉土、硬塑状粘土或风化基岩适宜钻孔注浆，若地下建筑底板下是这些土层，可以利用注浆锚杆法。抗浮锚杆具有良好的底层适应性，易于施工，锚杆布置非常灵活，锚固效率高。由于其单向受力特点，抗拔力及预应力易于控制，有利于建筑构件的应力与变形协调，降低结构造价，在许多条件下，优于配重法和抗浮桩法。
地下室的抗浮设计是结构设计中的一个重要组成部分。设计人员应根据地下工程具体情况进行认真分析，正确计算水浮力与抗浮力，处理好工程整体抗浮与局部抗浮的关系，选择合理的抗浮措施，既保证地下工程的安全，又节省投资。
关键词：地下室；抗浮设计；锚杆；注浆
引言
近年来，随着城市用地的日益紧张，建筑物地下室的埋深亦愈来愈大，部分地下室上部结构为裙房，如果地下水较浅，裙房结构自重不足以抵抗地下水浮力，地下室抗浮设计成为结构设计的重点问题。
对民用建筑工程地下室的抗浮验算，国家规范和各种地方规范提出了不同的要求，主要有四种：
（一）《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）第3.2.4条第4点规定：对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，荷载的分项系数应按有关的结构设计规范的规定采用。
（二）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）第5.4.3条，建筑物基础存在浮力作用时应进行抗浮稳定性验算，应符合下列规定：
1 对于简单的浮力作用情况，基础抗浮稳定性应符合下式要求： ，式中：Gk――建筑物自重及压重之和（kN）
Nw，k――浮力作用值（kN）；
Kw――抗浮稳定性安全系数，一般情况下可取1.05.
2 抗浮稳定性不满足设计要求时，可采用增加压重或设置抗浮构件等措施。在整体满足抗浮稳定性要求而局部不满足时，也可采用增加结构刚度的措施。
（三）《广东省标准《建筑地基基础设计规范》》（DBJ 15-31-2003）（简称广东标准）第5.2.1条规定，地下室抗浮稳定性应满足下式的要求：W/F≥1.05，式中：W为地下室自重及其上作用的永久荷载标准值的总和；F为地下水的浮力的标准值。
（四）《北京市建筑设计技术细则（结构专业）》第3.1.8条第5款规定：在验算建筑之抗浮能力时，应不考虑活载，抗浮安全系数取1.0.
以上四种计算要求中，国家规范和广东标准的抗浮要求是一致的。目前，常用的抗浮措施有加大结构尺寸或增加结构压重抗浮、抗拔桩抗浮、锚杆抗浮等。其中抗浮锚杆以其经济性、施工周期短等优点，在地下室抗浮设计中应用越来越多。但抗浮锚杆设计目前尚无统一的规定和计算方法，如何保证抗浮锚杆设计的安全可靠性、经济合理性就显得尤其重要。下面结合工程实例，主要论述了锚杆在地下室抗浮中的设计的应用，以供大家参考。
1 工程概况
某住宅小区，一共6幢，建筑面积108500，地上25～28层，地下1层。地下室底板面标高-4.9米，基础部分采用人工挖孔桩，持力层为中风化花岗岩层，计算沉降量为15～18mm，单层地下室部分采用天然筏板基础，基础持力层为残积砾质粘性土层，计算沉降量为5mm，为调整沉降差，地下室间设置沉降后浇带方可浇筑；场地较稳定，不存在岩溶作用；地基稳定性好，地下水丰富。
2 抗浮设计
3 锚杆设计
由于锚杆抗拔设计无明确的规范条文，设计时参考《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）和《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）内容进行计算和构造措施。
（1）土力学参数
（2）锚杆抗拔承载力特征值计算
锚杆设计直径为D=130mm，基底以下土层性质良好，按全粘结锚杆设计，根据土层及施工情况，设计锚杆锚固长度la为8m。根据《建筑地基基础设计规范》第6.8.6 条，对永久性锚杆的初步设计，可按下式估算：
Nak=ζ?furhr=112kN
式中：Nak为锚杆抗拔承载力特征值；ur为锚杆周长，为0.408m；hr为锚杆锚固段锚入岩层的有效锚固长度
本工程按各土层平均高度取值，即土层③5m，土 层④1.75m，土层⑤1.25m；?为水泥砂浆与岩土层的粘结强度特征值；ζ为经验系数，对于永久性锚杆取0.8。
设计取Nak=100kN。
（3）锚杆钢筋截面积计算
锚杆体选用三级钢，?y=360N/mm2
根据《建筑边坡工程技术规范》第7.2.2条
As≥Y0Na/ζ2?y= 523mm2
式中：
As为锚杆钢筋面积；Na为锚杆抗拔承载力设计值，Na=1.3Nak；ζ.....2为锚筋抗 拉工作条件系数，对于永久性锚杆取0.69；Y0为工程重要性系数，取1.0。
设计选用 1Ф28（HRB400级钢）
（4）锚杆钢筋与锚固砂浆的锚固长度计算
根据《建筑边坡工程技术规范》第7.2.4条
l≥Y0Na/ζ3πd?b=1.17m
式中：l为锚杆钢筋与砂浆间的锚固度；d为锚杆钢筋直径；?b为钢筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值，设计砂浆为M25时，?b= 2.1MPa；ζ3为钢筋与砂浆粘结强度工作条件系数，对于永久性锚杆取0.60。
（5）锚杆布置
（6）注浆设计
锚杆注浆采用425#普通硅酸盐水泥，细砂搅拌而成，砂浆的强度为M25，坍落度约75 mm左右，注浆压力应≥1.0MPa；且应采用二次注浆，二次注浆选用水灰比0.45～0.5的纯水泥浆，注浆压力≥2.0MPa。
4 锚杆验收
锚杆验收试验的锚杆数量取锚杆总数的5%，本工程共检测60根；最大试验荷载取锚杆设计特征值的二倍。根据《锚杆检测报告》的试验结果显示，全部样品在200kN荷载作用下，锚头位移稳定，未出现破坏现象，均满足设计要求。
5 结语
综上所述，本工程采用了锚杆抗浮技术，不但保证了工程的质量，而且在工期和经济上都取得了显著的效果；锚杆抗浮较其它技术抗浮有显著的优点。由于土层的不确定性，锚杆全面施工前应进行基本试验。
参考文献：
[1]建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）
[2]建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）
[3]岩土锚杆（索）技术规程（CECS22-2005）
[4]建筑结构荷载规范（GB 50009-2012）
关键词:地下工程；地质条件；抗浮设计；优化工作
中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号：
随着国民经济建设步伐的加快，城市建筑行业得到蓬勃的发展，许多建筑工程开始对地下空间进行开发及利用，这对地下工程结构的质量安全也提出了更好的要求。我国沿海地区地下水文普遍较高，地下水浮力较大，传统结构的抗浮桩由于自身具有一定的缺陷，已无法满足当前地下工程建设的需要，若建设单位不进行抗浮优化设计，很可能会出现地下室上浮、地下结构被破坏等情况。而将钢筋混凝土支护桩作为抗浮桩具有成本低、抗浮承载力高、施工工期短等优点，能够较好弥补传统抗浮桩的不足之处，并降低工程基坑开挖和支护结构的风险及难度，目前在城市地下工程中得到广泛的应用及推广。本文通过探讨地下工程抗浮优化设计研究工作，希望为类似工程设计研究工作提供借鉴依据。
1工程概况
某地下人防工程位于该市中心某商业繁华地段，按照平-战结合原则设计，地面为车辆交通道路，地下人防平时用作步行商业街。
该工程的结构类型为现浇钢筋混凝土梁板、柱、墙结构，基础采用现浇钢筋混凝土筏板基础，下沉式广场为桩筏基础;工程类型为甲类人防地下室工程(掘开式)，抗力系数为6，防核武器抗力级别为6、7，地基基础设计等级为甲级。支护桩采用钻孔灌注桩，沿基坑周边布置，桩径d为900mm，桩长为12～16.5m，桩中心距s为1400mm，所用混凝土强度为C30。基坑内支撑采用平面钢桁架，支护桩桩顶冠梁兼作围囹。基坑四周桩间土用三重管高压旋喷桩竖向加固，与钻孔灌注桩联合作业，形成止水帷幕。基坑开挖时采用对地表水和上层滞水设置排水沟和集水井的方法进行明排，下部砂层承压层采用管井群疏降水。
2场区水文地质条件
该工程场区的水文地质条件较为复杂。场区域自中更新世末期至晚更新世中期堆积了近百米厚的砂卵(砾)石层，勘探深度内的卵石层属其上部，地层层位为上更新统洪积、冲积层，之上为全新统粉质黏土、粉土、粉砂、沙层。
场区孔隙潜水动态变化受大气降水影响明显，枯水期水位埋深0.5～1.5m，丰水期水位与地面平齐，勘探期间测得水位埋深0.55～1.12m。孔隙承压水水位呈水文型自然动态变化，即随江河水位变化而变化，态势明显，如图1所示。全年中，1、2、3、11、12月份为孔隙承压水的枯水期，勘探期间测得地下水位埋深1.85～2.05m，7、8月份为地下水丰水期，其他为地下水平水期。
图1地下水位和江河水位动态曲线图
3原设计抗浮验算及分析
原设计考虑到地下结构自重作用下抗浮稳定性不足，采取了如下措施:①街道下采用增加抗浮混凝土配重垫层(厚1400mm)，如图3所示;②沉入式广场采用有扩大头的钢筋混凝土灌注桩(直径为800mm)作为抗拔桩。
根据我国相关规范要求，结构的抗浮稳定性应满足下式:
Kw=Gk/Nw，k (1)
式中:Kw为抗浮稳定安全系数;Gk为底板单位面积抗浮力，即建筑物自重及压重之和，kN;Nw，k为浮力作用值，kN。
抗浮稳定安全系数Kw一般情况下可取1.05，考虑本工程的工程线路较长、水文地质情况较为复杂，Kw按1.10设计。
根据“安全、经济、合理、科学”的设计原则，单位面积板底浮力作用值w，k为
w，k=γw(h1+h2)(2)
式中: w，k为单位面积底板浮力作用值，kN/m2;γw为地下水的重度，γw=10kN/m3;h1为地下结构的高度，m;h2为最大动水位离地下结构顶面的距离，m。
由图2中可知，原设计中地下结构顶面标高±0.000，相当于绝对标高30.000m。根据地下水位动态曲线分布规律(见图1)，取抗浮承压水水位绝对标高为32.00m，则h2=2m，由图2所示，h1=4.9+1.4+0.5=6.8m，故w，k=10×(6.8+2.0)=88kN/m2。
图2原设计方案
以街道下23m宽(3跨区)区域为例进行验算，底板单位面积抗浮力在计算上覆土及路基路面、混凝土顶板、底板、抗浮混凝土配重垫层、柱(柱帽)、墙、基础底板自重及压重并考虑外挑影响后为92.64kN/m2。
按公式(1)计算可得Kw=Gk/Nw，k=92.64/88=1.05，不满足设计中抗浮稳定安全系数大于1.1的要求，可见原设计中23m宽(3跨度)区域抗浮承载力(未考虑活荷载抗浮)略有差欠。
进一步对其他位置进行分析可知，39m宽(5跨度)区域等更宽的位置，因为侧墙、底板外挑作用的当量均布抗浮力计算值会减小，不能满足抗浮设计要求;有楼梯的位置，因为上覆土、顶板等的抗浮力计算值大大减小，更不能满足抗浮设计要求。
4抗浮优化设计
4.1街道下主体结构利用支护桩抗浮设计方案
为了提高原设计的抗浮承载能力，提出了街道下主体结构抗浮优化方案，如图3所示。新方案与原方案相比，主要区别如下:
(1)利用支护桩参与街道下人防主体结构的抗浮。
(2)减少原设计的室内抗浮混凝土配重垫层厚度。
(3)尽可能地减小底板外挑长度，为基坑开挖施工提供方便。
图3 利用支护桩抗浮方案
4.2优化后方案抗浮验算
利用支护桩作为抗浮桩时，单桩抗拔承载力除了考虑桩自重外，还应考虑支护桩侧旋喷混凝土等侧阻的有利影响。由计算分析并经抗拔承载力试验确定本方案中抗拔承载力特征值按350kN计算。分别按混凝土配重垫层厚度减除0.7m和0.5m来计算，街道下主体结构利用支护桩抗浮的验算结果如表2所示。
根据表1计算可知，利用支护桩抗浮后，混凝土抗浮配重层减除一定厚度的方案是可行的，其中在23m宽(3跨度)区域，可减除0.7m厚混凝土抗浮配重垫层，减除后抗浮稳定安全系数Kw为1.12，满足设计要求;而在39m宽(5跨度)区域，宜将混凝土减除厚度控制在0.5m或采取在跨中增设抗浮桩等其他处理措施，减除配重层厚度0.5m后相应的抗浮稳定安全系数Kw等于1.10，满足设计要求。
表1利用支护桩抗浮验算结果
4.3沉入式广场抗浮桩桩型优化
原设计中沉入式广场抗浮桩采用有扩大头的钢筋混凝土灌注桩(直径为800mm)，虽然其抗拔力学性能占优，但存在当地施工困难、成本太高的问题。从成桩可能性、节约费用，尤其是施工时间等考虑，建议取消沉入式广场抗浮桩的扩大头，直接采用钢筋混凝土灌注桩。
4.4新方案实施效果
优化后的方案可减少室内混凝土抗浮配重垫层厚度0.7m或0.5m，同时减小了基坑开挖深度，缩小基坑边缘距离(沿街道缩进约1000mm)，在大大减少基坑开挖土方量的同时，也对周边管网的保护和利用提供了极大的便利。新方案中提高了基坑降水水头，减小了降水的风险和难度;沉入式广场抗浮桩取消扩大头，直接采用钢筋混凝土灌注桩节约费用明显，效果良好。据统计，以上各项合计节约工程总造价达1016.7万元以上。由于本工程要求必须在枯水期和平水期间一次性连续开挖施工完成，因此，相对于工程造价，确保施工工期按时完成更为重要，实践证明，优化方案对缩短施工工期起到了非常好的作用。
5结语
综上所述，地下工程抗浮设计是影响工程整体质量安全的重要因素。因此，加权抗浮优化设计的研究工作就显得十分必要了。本工程通过利用废弃的钢筋混凝土支护桩作为抗浮桩，大大提高了地下工程主体结构的抗浮承载力，同时减少了基坑开挖及抗浮工程的成本，降低了工程的施工难度，并取得了较好的经济效益。
参考文献
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
关键词：地下工程 抗浮设计 加固
中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（a）-0163-01
目前在我国现行的建筑结构规范当中，对于有关浮力问题只有定性的描述，而没有详细的规定，本文主要对地下工程的抗浮设计和加固措施进行一些探讨。
1 地下工程抗浮设计
地下工程抗浮设计可以使用如下公式进行表示：≥。
式中，为结构抗浮力；为结构的自重；为结构的抗浮安全系数，一般取1.05～1.10；为结构的静水浮力。
地下工程的抗浮设计一般要首先进行水浮力的计算，选择合理的抗浮设计水位，然后确定地下工程结构是否满足抗浮要求，对不满足抗浮要求的结构进行结构的抗浮设计。
1.1 水浮力计算和抗浮设计水位
对地下工程而言，水浮力的计算时进行抗浮设计的前提，首先要确定工程的抗浮设防水位，它不是工程所处地理位置的历年最高水位，也不是目前水位，而是综合考虑根据工程的重要性和工程建成之后地下水位的变化而确定的抗浮设计的设防水位。
地下工程所承受的水浮力是作用在工程基础底板上的底板面积和静水压强的乘积，如下式表示：×
式中，为地下工程所承受的水浮力，为作用在基础底板上的静水压强；为基础底板的面积。
一般来说，基础底板的静水压强按照下式计算：×
式中，为水的重度；为抗浮设计水位，一般在设计过程中取：；为地下工程抗浮设防水位标高；为基础底板标高。
从上可以看出，地下工程抗浮设防水位的高低直接决定了水浮力的大小，决定在下面抗浮设计中抗拔桩的数量和基础底板的配筋和厚度。
在实际的工程当中，地下水的作用十分复杂，在不同地基环境当中的水浮力是在不断变化的。当工程位于粉土、沙土、碎石土等地基上时，计算得出的地下水浮力可以不进行折减，当工程底板和岩石地基紧密结合的时候，可以不考虑水浮力的作用。设计人员应根据实际情况，选择合理的设防水位。
1.2 抗浮设计
对地下工程而言，在确定了结构的尺寸、形式和埋深之后，就要根据设防水位，计算地下工程的自重和净水的浮力，判断在结构的施工和使用过程中是否需要进行抗浮设计，采取抗浮措施。根据施工阶段、竣工后工程使用情况的不同，应当进行不同的抗浮设计，采取不同的抗浮措施。
1.2.1 施工阶段抗浮设计措施
地下工程在施工期间，一般顶板的覆土都没有完成，但是底板和外墙都已经完成，地下水的作用下会形成一定的浮力。在水浮力较小时，可以利用集水井、排水明沟等排出基坑内的水，减小结构承受的水浮力。在水浮力较大时，应当在地下工程的底板中设计后浇带，将底板下的块石垫层当做倒滤层，在后浇带里面插入轻型井点立管进行降水。在后浇带的浇筑过程中，应当在井点的立管上焊置环形止水环，继续降水，直到地下工程地下部分顶板及顶板覆土完成，再去掉井点立管。如果设置后浇带比较困难，也可以使用深井点降水的方法，原理和轻型井点立管降水相同。
1.2.2 永久性抗浮设计措施
目前，地下工程的永久性抗浮设计措施主要有：增加自重、锚杆设计和抗浮桩设计等。
增加自重是最传统和可靠的方法，包括顶板压载、边墙压载和基板压载等，增加自重就是要保证结构本身的重力大于地下水的浮力，使得结构不上浮。
锚杆设计就是通过设计抗浮锚杆，利用锚杆的抗浮力抵抗水浮力。即当地下工程建在粉质粘土、风化基岩等适宜钻孔灌浆的土层上时，可以利用这些土层，使用锚杆抗浮。抗浮锚杆易于施工、布置灵活，主要形式有：预应力锚杆和非预应力锚杆两种。但是目前国内对抗浮锚杆的设计没有明确的规范，限制了抗浮锚杆的设计和应用。
抗浮桩设计指通过设计抗浮桩，利用桩体的自重和桩的侧摩擦阻力来抵抗水浮力。目前在我国的抗浮桩设计过程中主要采用经验参数法，即利用桩的侧阻力值导入抗拔系数后作为抗浮桩的侧阻力值，抗拔系数一般取0.5～0.8。抗浮桩按照轴心受拉构件进行承载力计算，桩的配筋要求满足最小配筋率的要求。
2 地下工程抗浮加固措施
2.1 控制结构上浮的措施
地下结构发生上浮事故之后，常用的处置方法有加载、洗砂和排水。
加载就是通过增加结构的自重来抵消水的浮力，最终使得结构回归原位。一般将重物放在上浮量大的地方，但是要注意楼板的极限承载能力。值得注意的是受到淤积在底板和基地间泥沙的影响，加载并不一定能够达到所需的效果。
排水就是通过水泵将结构所在位置的地下水排出，以降低水压力使地下结构回归原位。在地下水头较高且排水量小的地方，要在底板下增加倒滤层，既可以使地下水在水头作用下能够正常流出，还能够保护回填土中的细颗粒不会被冲走流失。
洗砂的方法有两种：一种是利用高压水枪扰动地下结构侧墙边上的土壤，降低它的摩擦力，这种方法容易造成底板下淤泥沉积，不利于后续作业；另一种方法是用高压水枪冲洗基础底板下的泥沙，使结构顺利下沉。总之，洗砂作业之前要事先评估底板下泥沙淤积的范围，耐心观察，持续作业直至结构稳定而缓慢的下沉。
2.2 抗浮加固
当控制住结构物的上浮之后，就要进行结构的抗浮加固，考虑到基础底板上钢筋布置较密，补桩的孔不宜太大，否则会有较多的底板钢筋被截断，而使用钢锚杆在底板上钻孔的直径比较小，能够大大的减少底板钢筋被截断，是工程中首选的加固方法。
抗浮锚杆加固设计计算按照《岩土锚杆技术规程》对锚杆进行计算。
首先确定锚杆的拉力设计值，采用钢绞线（7股）时，取为100 kN。
然后按照下式确定钢索截面积和直径：≥；
式中，为钢索截面积；为钢索直径；为抗拉安全系数；锚杆轴向拉力设计值；为钢绞线轴向拉力设计值。
最后确定锚杆的锚固长度，下面两式中的较大值：
；
式中，为锚杆抗拔安全系数，锚杆轴向拉力设计值，为锚杆锚固段长度，为锚固段注浆体和地层之间的粘结强度标准值，为锚杆锚固段的钻孔直径，为钢绞线的数量，为钢索直径，为界面强度降低系数，为锚固长度对粘结强度的影响系数。
3 结语
随着建筑结构向地下的发展，地下工程抗浮设计和加固将会成为结构设计的一个重要组成部分。地下工程的抗浮设计和加固应当根据具体工程结构的特点、地质条件和环境、施工因素等等，综合考虑选择抗浮和加固措施。在设计和施工当中，选择合理的设计参数，重视结构构造措施，才能使工程安全可靠。
参考文献
[1] 贾金青.软岩地区抗浮锚杆的试验与施工[J].施工技术，2003（1）.
[2] 国家标准.《土层锚杆设计与施工规范》CECS22：90[S].
【关键词】地下工程；抗浮结构设计；抗拔桩
1引言
一般情况下，地下水对主体工程的破坏主要包括局部破坏和整体破坏，其中局部破坏指的是地下结构底板因为受力不均匀导致局部出现了拱起和开裂，使地下水渗入到地下室中，影响地下结构的安全性。整体性破坏指的是地下结构出现了上浮，不仅会破坏底板，同时还会导致梁柱节点位置出现开裂。在地下工程的实际施工过程中，水浮力对建筑物造成的破坏一般是无法避免的。一旦地下结构受到地下水浮力的破坏，会导致地下工程结构的功能和作用无法正常发挥，当出现较大的事故时还会造成非常大的经济损失。所以，地下工程设计和施工过程中，进行抗浮设计是至关重要的一个环节，需要施工人员和设计人员足够重视。
2工程概况
某地下工程为地下明挖4层双跨架结构，工程标准段宽度为19.3m，长度为21.6m，埋设深度为26.7m。地下工程基础结构使用现浇钢筋混凝土筏板基础进行施工，工程设计人防等级为6级，支护桩使用钻孔灌注桩进行施工，并在基坑的四周布置，设计桩体直径为900mm，设计桩长为26.7m，桩中心距离为1400mm,使用C30混凝土。本文以此工程为例，对地下工程抗浮设计进行探讨。
3工程地质条件
本工程从下到上分别为全风化中强微风化层、硬质粉质黏土、可塑粉质黏土层、冲积黏性土层、冲积中粗砂层、冲击粉细砂层、人工填土层，地下水主要为层状基岩裂隙水和第四系松散岩类孔隙水，稳定水位埋设深度为1.8~5.2m，平均水位埋设深度为2.9m。地下水位的变化情况和地下水的补给、排泄等有紧密的联系。每年的5~10月份进入雨季，地下水水位会显著提升，水位最大值会达到15.5m，场地中的地下水不会对混凝土结构造成腐蚀，但是会对钢筋造成腐蚀。
4地下工程抗浮设计
通常情况下，地下工程结构上浮主要是因为水浮力大于地下工程侧壁摩擦力和结构重力值，地下室上浮有可能在各种类型的地层中出现，例如比较稳定的卵石层和透水性非常小的黏土层中等。一旦地下水浮力大于结构物重力和侧壁摩擦力便会出现上浮的情况，为了保证建筑的安全性，需要及时采取相应的处理措施。在设计过程中，需要根据工程的地质情况、工程特点、场地因素、环境情况等进行全面、详细的考虑，结合工程的具体情况选择合理的抗浮方案。4.1抗浮方案的选取本地下工程结构底板以微风化岩层作为持力层，对于地面埋深大、地下水位高的地下工程，如果只靠覆土荷载和结构自重是无法达到抗浮要求的。因此，需要结合工程的具体情况设计抗浮措施。常用的抗浮措施主要包括抗浮锚杆和抗拔桩。因为当前抗浮锚杆的耐久性得不到控制，并且底板和锚杆结构位置防水比较薄弱，而地下工程设计使用年限为100a，使用抗浮锚杆不能满足该地下工程的抗浮要求，因此，本工程使用抗拔桩来解决该地下工程的抗浮问题，并选用人工挖孔桩作为围护结构，在围护桩上布置压顶梁和主体结构结合到一起，使支护结构也成为抗浮的一部分。按照地质勘测结果，将设计水位地面以下1m（城建标高15.6m）作为抗浮设计水位，并以此为标准进行抗浮验算[1]。4.2布置抗拔桩本地下工程主体结构以底板支撑到弹性地基平面框架分析结构内力，使用弹簧模拟底层作用。由于该地下工程为双跨设计，在底板跨中会纵向对抗拔桩进行布置。在计算抗浮时，主体结构会承担所有的水压力，为了对抗拔桩所承受的抗拔力进行计算，对地下室纵向1m范围中的长度进行分析。根据《建筑地基基础设计规范》中的规定要求，在验算地下室抗浮稳定性时要可以达到下述公式的基本要求:（1）式（1）中，W为地下室上部作用荷载和地下室自重的和值；F为地下水浮力。在不对结构侧摩擦阻力大小进行考虑时，（2）式（2）中，R为抗拔桩需要提供的抗拔力特征值。标准段上部荷载总重W=覆土重+围护桩自重+（装修层+柱+侧墙+各层楼板）=4343.6kN/m。水浮力：F=258×1×19.4+π×1.352÷4×15×10÷1.35×2=5323.2kN/m（3）R≥1.05F-G=1.05×5323.2-4343.6=1245kN/m（4）一般情况下，抗拔桩都是在柱下布置的，受力模式也是一致的，因此,可以将计算简化为：单根抗拔桩的抗拔力=柱跨长度×每延米需要的抗拔力，但是,对于该工程来说，柱跨9~10m，抗拔桩单根需要承受的抗拔力不会太大。因此,抗拔桩桩距取值为柱跨的一半。（5）式（5）中,up为桩的周长，up=πd，对于桩底桩（扩地直径为D），在桩长/桩径≤5时，up=πD；qsia为桩侧土摩阻力特征值，微风化岩qsia=400kPa；λi为抗拔桩的摩擦阻力折减系数，微风化岩λi=0.7;li为抗拔桩长度；G0为桩自重，地下水位取有效重度。本地下室工程设计扩地直径为1.8m，抗拔桩直径为1.3m，桩长为5.5m，经计算，单桩抗拔承载力特征值大小为：Rω=π×1.8×0.7×400×5+0.9×119=8020kN（6）在布置抗拔桩时，本工程采用两种方式进行布置，一种布置在两柱中间梁下以及柱子下，见图1a;另一种是均匀布置在两柱之间的梁下，见图1b。4.3计算地下工程抗浮情况使用壳单元对各层楼板进行模拟，底板、柱子、抗拔桩和梁使用杆单元进行模拟，因为本工程抗拔桩底部做了扩大，使用抗拔桩底部对边界条件进行固定和约束，在结构四周布置土弹簧模拟约束周围土体结构。水浮力分项系数取值为1.05，结构自重分项系数值为1.0，以围护桩自重作为荷载在顶板侧墙进行加载。使用这种方式进行模拟，不仅考虑了底纵梁和抗拔桩共同受力下变形协调性，同时也考虑了抗拔桩混凝土弹性模型，不会出现传统计算方法中将抗拔桩作为底梁不动支座的情况，计算后得到的底纵梁内力和抗拔桩拉力和实际情况更加符合。4.4计算结果分析根据计算结果可以证明，在使用图1a的方式进行布置时，桩下和桩间抗拔桩的抗拔力分别为4400kN和7000kN，后者为前者的1.6倍，这两种桩型配筋存在非常大的差异。底纵梁柱下负弯矩大约为4600kN•m。如果使用图1b的桩基布置措施，那么抗拔力为5700kN，抗拔桩可以均匀受力，底纵梁柱下部的负弯矩为3100kN•m，受力更加的合理。4.5抗拔桩配筋在进行配筋时，要保证抗拔配筋的受力度可以达到要求，此外，由于桩身长时间位于地下水位下，地下水会对钢筋造成一定的弱腐蚀。因此，要求桩身裂缝宽度不能超过宽度限制，以免桩身钢筋被腐蚀[2]，因此,接缝的宽度要控制在0.2mm以内。经过计算证明，桩身配筋主要是为了控制裂缝，因此，配筋量一般情况下会比较大。一般可以根据桩径的3倍确定桩距，尤其是当抗拔桩处在底纵梁下部时，在确定桩截面后需要对钢筋笼的具体情况进行考虑，为了防止底纵梁和抗拔桩之间产生冲突，需要控制好配筋率。
5结语
综上所述，在进行地下工程设计时因为水位变化比较大，一般会将抗浮桩布置在纵横墙交叉处、柱子下面等位置，同时，抗拔桩也会发挥承压桩的效果。本工程在进行抗浮设计时，在柱距比较大且抗拔力比较大时，抗拔桩一般对称分布在柱子的两边，以保证抗拔桩可以受力均匀，在对抗拔桩裂缝进行控制时，需要将单根桩的抗拔力控制好，防止配筋密度过大。
【参考文献】
【1】高海.地下水对某已建地下结构的浮起作用分析[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.
关键词：清水池;抗浮设计;抗浮锚杆
Abstract: In the structural design of the clear water tank, anti-floating design often becomes one of the most important factors influencing structure design. This paper briefly introduces the anti-floating design method of water pool is different, and in combination with the project example to be calculated in detail.
Key words: clear water pool; anti-floating design; anti-floating anchor
中图分类号：TU991.34+3文献标识码：A文章编号：
1、概述
清水池为储存水厂中净化后的清水，以调节水厂制水量与供水量之间的差额，并为满足加氯接触时间而设置的水池。同时，清水池还具有高峰供水低峰储水的功能。
因为清水池的储水作用，所以一般清水池的容积和面积较大，因此清水池抗浮设计往往成为制约结构设计的重要影响因素之一。GB50069-2002《给水排水工程构筑物结构设计规范》中5.2.3条指出：抗浮验算属于承载能力极限状态计算的强制性条文。因此本文简要阐述清水池的抗浮方法及其相关的抗浮计算。
2、清水池的抗浮方法
清水池的抗浮设计主要有抗和放两个方向。所谓抗，就是利用配重，锚固等方法进行硬抗；所谓放，就是用降水等方法，降低水位从而减少水的浮力。常用的抗浮方法有配重抗浮、锚固抗浮、降水抗浮等。
2.1配重抗浮
配重抗浮就是给水池附加其它重量以用于抗浮，一般有4种方法。
1）在底板上部设低等级混凝土压重；
2）加厚底板；
3）在底板下配重；
4）在顶板上部覆土压重。
配重抗浮的优点是简单可靠，当构筑物自重与浮力相差不大的时候应尽量采用配重抗浮，这样对工程造价影响较少，投产后也没有管理成本。
2.1.1在底板上部设低等级混凝土配重
使用该方法，混凝土配重将加大水池的埋深，将导致增加挖方、排水及基坑支护的费用，配重也增加了基底应力，引起较大的地基变形，见图1。
图1在底板上部设低等级混凝土压重
2.1.2加厚底板
加厚底板也增加池体的总体埋深，增加挖方、排水及基坑支护的费用。虽然壁板的计算长度不会增加，但是很多情况下底板的受力较少，按构造配筋即可。这时候增加底板的厚度按最小配筋率设置的构造配筋将会增大，增加造价。
2.1.3在底板下配重
底板与挂重部分混凝土需要用钢筋连接，施工比较麻烦，当地下水对钢筋和混凝土具有腐蚀性时在底板挂混凝土的方法需谨慎使用，见图2。
图2在底板下配重
2.1.4在顶板上部覆土压重
在顶板上部覆土压重不会加厚底板，效率较高。但是覆土压重会加大顶板的荷载，增加顶板配筋及板厚，所以覆土压重的重量不宜过大，见图3。
图3在顶板上部覆土压重
2.2锚固抗浮
2.2.1锚杆
锚杆是在底板与其下土层之间设置拉杆，当底板下有坚硬土层且深度不大时，设置锚杆较为经济方便；但有机质土、液限WL>50%和相对密度Dr
2.2.2抗拔桩
抗拔桩是利用桩与土的摩擦力来抵抗浮力，可以采用灌注桩或预制桩。抗拔桩的设置可以与池体的基础受力模式总体考虑。在淤泥层较厚的地区，可以采用桩基础作为清水池的基础形式，桩基础同时起到抗拔桩的作用。
2.3降水抗浮
降水抗浮的思路是不硬抗浮力，而是通过降低地下水位从而减少浮力。具体的做法是在构筑物的底板下设置反滤层，在构筑物周边设降水井，降水井与反滤层之间用盲沟相连。
降水抗浮的优点是工程造价低，但也有其明显的缺点：
1)可靠性差，反滤层很容易被堵塞，使水位难以下降到底板以下；
2）如果遇到非正常排空，将会发生构筑物上浮，出现工程事故。
3、抗浮计算
3.1抗浮验算的安全系数
基础抗浮稳定性应符合下式要求：
Gk——建筑物自重及压重之和（只计入永久作用且采用标准值）
Nw,k——浮力作用值（地下水对建筑物的浮托力标准值）
Kw——抗浮稳定系数，一般情况下可取1.05
在进行整体抗浮验算的同时，应对结构自重较小的区域进行局部验算；在地下水作用下，底板构件应具有足够的强度和刚度，并应进行水浮力作用下的抗弯、抗剪和抗冲切承载力验算；当抗浮力验算不满足要求时，应采取抗浮措施。
3.2.抗浮锚杆的计算
3.2.1抗浮锚杆的轴向抗拔承载力
粘结型锚杆
qsia——第i土层的锚杆锚固段侧阻力特征值
li ——第i土层的锚杆锚固段有效锚固长度
3.2.2抗拔锚杆体的横截面面积As
式中As——抗拔锚杆钢筋或预应力钢绞线横截面面积；
Ntd——荷载效应基本组合下的锚杆轴向拉力设计值；
Rt ——锚杆竖向上拔力；
fy ——钢筋或钢绞线的抗拉强度设计值；
ξ2 ——锚筋抗拉工作条件系数，永久锚杆取0.69。
3.2.3锚杆钢筋与砂浆体之间的锚固长度还应满足下式验算要求
式中n——钢筋或钢绞线根数；
D——单跟钢筋或钢绞线直径；
fb——钢筋或钢绞线与锚固注浆体之间的粘结强度设计值
ξ3——钢筋与砂浆粘结强度工作条件系数，对于永久性锚杆取0.60，临时性锚杆取0.92
3.3抗拔桩的计算
基桩抗拔承载力特征值可按下列公式计算
式中Rta——基桩抗拔承载力特征值；
Tuk——基桩抗拔极限承载力标注值；
Gp——基桩自重，地下水位以下取浮重度，对于扩底桩按表确定桩、土柱体周长，计算桩、土自重；
ui——破坏表面周长，对于等直径桩取ui =πd；
qsik——桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标注值；λi——抗拔系数
4、工程实例
4.1工程概况
广东省从化市某水厂清水池，平面尺寸48米×30米，池总高度6.38米，见图4。其中地下部分4.1米，地上部分2.28米（包括1米覆土）。因该厂区靠近流溪河，根据地质资料显示，地下水位取室外标高。结构采用无粱楼盖式，柱距4.2米×4.3米。
图4清水池平面图
4.2抗浮验算
根据该工程场地地质条件，清水池采用天然筏板基础，基础持力层为粉质粘土层。因地下水位高，采用在底板上部设低等级混凝土压重、加厚底板、在底板下配重等形式，需要加大开挖深度，且浮容重部分才可用于抗浮。因此拟采用池顶覆土1米用于配重抗浮且用作绿化土壤，（见图5）抗浮不足部分，采用锚杆抗浮。
图5清水池剖面图
4.2.1抗浮计算
本清水池为无梁楼盖式底板，应计算局部抗浮。经计算，单根柱子区域池体自重+池顶1米覆土产生的总抗浮力为598.40kN。按池体的抗浮设计水位为地面±0.00计算，单根柱子分摊的池体浮力为740.46kN。则局部抗浮系数为598.4/740.46=0.85
4.2.2锚杆设计
按每2.10m×2.15m范围布置一条锚筋，则单根柱承重区域4.2m×4.3m范围内布置4条锚筋，取锚杆直径D=150mm，长度10米，主要地层为可塑粉质粘土层。
单条锚筋抗拔力：
锚杆钢筋截面面积
取2Ф25，则 As=982mm满足要求。
锚杆钢筋与锚固砂浆间的锚固长度
取la=10000mm满足要求，按Nak=90KN计算。
4.2.3局部抗浮验算
则局部抗浮满足要求。
5、结语
清水池的抗浮设计应结合地基土层及构筑物的埋深、平面尺寸等实际情况选择使用，从而达到安全可靠，节省造价、管理维护方便的目的。本工程综合运用顶板上部压重，锚杆等方式抗浮，节约了工程造价。项目现已建成投入使用，运行效果良好。
参考文献
[1] 给水排水工程设计手册.第二版.中国建筑工业出版社
[2] GB50069-2002《给水排水工程构筑物结构设计规范》
[3] GB50007-2011《建筑地基基础设计规范》
摘要：随着我国城市化进程的加快，城市建筑日新月异，建筑规模越来越大，基坑的面积和深度也逐渐加大，因此对建筑工程中地下水的处理显得尤为重要，本文对建筑地下水的相关问题进行探讨。
关键词：地下水 建筑处理
一、引言
地下水浮力对地下室和地下构筑物结构设计施工的影响日显突出。地下水作为不可避免的承载体，其浮力或水压力优先于地基反力作用在结构上，给结构设计施工带来了不容忽视的影响。讨论与地下水有关的工程问题应先了解地下水的埋藏条件、存在状态及与土的关系，设计中需注意下属几种水对结构的影响：上层滞水（大多是雨季地标积水）主要对施工期间的抗浮、结构支撑于地基的抗倾稳定验算等得主要地下水；承压水主要通过每封堵或没封堵好的勘探孔渗透压力水浮托地下室，较容易被疏忽，应注意建筑场地周围的地势和土层的走向。
二、建筑施工中地下水的利用和保护
（一）减少抽取地下水。在选择基坑施工方案时，尽量选择降水量较少的施工设计方案。在基坑边抽取地下水，同事在离基坑稍远处回灌抽取的地下水，在保持基坑内地下水位较低的情况下，保持基坑外较高的地下水位。
（二）合理利用施工中抽取的地下水。对于施工中抽取的地下水的利用，主要有两个利用方向，一个是本建筑施工中的利用，如建筑施工用水、养护用水、现场临时消防用水、场地除尘和清洗用水等；另一个是本建筑施工外用水，如建筑施工周边的绿化用水时，要先进行水质分析，合理使用地下水，避免出现不利影响。地下水质的分析在工程地质勘查报告中一般都有说明。
三、地下水分浮力问题的解决方案
抗浮设计需结合结构单元抗浮验算的结果选择或调整结构抗浮方案及措施。常用抗浮方案及措施有：
（一）主体工程采用桩（挖孔桩除外）基础时，单层地下室或裙房地下室可用桩（可以适当调整桩）径协助抗浮因为受地下水变化的影响，该桩可能抗拔也有可能承压。
（二）主体工程采用天然地基时，单层地下室或裙房地下室可采用加大恒载（如覆土）抗浮，或将单层地下室和裙房及裙房地下室的结构处理成垂直荷载作用下的子框架结构支撑于主体结构上，由主体结构协助抗浮。后者需修正原设计对应于子框架的梁柱内力与配筋和主体结构中支撑载力大的配筋和截面。主体结构离支撑子框架节点较远的梁柱端内力受影响较小，一般可以不必修正。另外若选用子桁架传来的轴力，要再作偏拉或偏压修正验算。
（三）抗浮锚桩协助抗浮。抗浮锚桩的施工方法基本上同锚杆，使用范围比较大。常用于大空间，大面积的单层地下室或裙房地下室及地下结构物抗浮，当水压力较大时，用分布抗浮锚桩无梁地下室底板的方案易于设计且比较经济。抗浮锚也可替代上面的结构抗浮方案。
（四）地下罐体的抗浮设计应注意其基础或基墩在地下水的影响下可能受压也可能受拉，要做两个方向受力的强度验算。
（五）施工阶段的抗浮问题是设计和施工双方都要考虑的。设计方主要考虑地下室的设计能否施工的大原则。如高地下水位的多层地下室采用逆施工设计，当主体结构的自重满足抗浮要求后施工地下室底板满足承载要求后，封堵其上的降水井。施工方主要考虑地下室的施工细则如基坑降水、排水、意外补水的基坑水位控制措施或排水应急措施，基坑回填土后的地下室抗浮措施和必要的抗浮和结构验算，回填土的透水性与基底水压力变化程度的关系对意外补水的地下室的抗浮影响等。
（六）位于高地下水位的淤泥地基上的地下构筑物主要是考虑抗浮稳定，而不是处理地基承载力。采用抗拔桩或抗浮锚桩加覆土的抗浮方案同事解决了这两个问题。但应注意在必要时要做抗拔桩或抗浮锚装的拔和压的双向受力验算承压验算，宜考虑桩土协同工作，桩主要起抗倾斜作用；注意抗浮验算单元应与协助抗浮的方案吻合；位于地下水位以下的室外抗浮覆土要扣除地下水的浮力；悬挑出室外的地下室底板可以适当考虑上面覆土的内摩擦角按倒梯形截面计算抗浮力；抗拔桩和抗浮锚尽量布置在柱、墙下或对称布置在柱下，共同形成基础梁的支座，可以使抗拔桩和抗浮锚桩的受力均匀，当基础梁的刚度较小时，要避免跨中抗拔桩和抗浮锚桩弹性约束系数难以确定而影响基础梁的内力计算；因基础梁的竖向位移刚度从柱下至跨中各点不相同，所以布置在基础梁跨中的抗拔桩和抗浮锚桩对基础梁跨中是新约束，应注意计算简图的处理，调整基础梁的配筋；工程地质勘查应考虑协助抗浮的抗拔桩和抗浮锚桩的布置方案对桩长的影响。
四、地下水控制中的其他问题以及解决方案
（一）地下水的其他问题。在基坑工程施工过程中，地下水要满足支护结构和挖土施工的要求，并且不因地下水位的变化，对基坑周围的环境和设施带来危害。
（二）地下水控制方法。在软土地区基坑开挖深度超过3m，一般就用井点降水。开挖深度浅时，亦可边开挖边用排水沟和集水井进行集水明排。地下水控制方法有多种，其使用条件大致如表I所示，选择时根据土层情况、降水深度、周围环境、支护结构类等综合考虑后优选。当因降水而危及基坑及周边环境安全时，宜采用截水或回灌方法。
表I：地下水控制方法适用条件
当基坑底为隔水层且层底作用有承压水时，应进行坑底突涌验算，必要时可采取水平封底隔渗或钻孔减压措施，保证坑底土层稳定。否则一旦发生突涌，讲给施工带来极大麻烦。
参考文献：
关键词：高层建筑、地下室、结构设计、基础、顶板、侧壁、底板
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
某住宅建筑高度为 53.6m，主体结构为18 层，采用钢筋混凝土框架剪力墙结构，地下室为 1 层，主要当车库使用。该工程采用了预应力管桩，持力层为强风化岩或中风化岩，单桩承载力特征值为1700kN，地下室底板采用平板式筏，抗浮水头 5m。该建筑的抗震设计类别为丙类，抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.10g。主体结构中框架和剪力墙的抗震等级都是三级，框支柱、框支梁为二级抗震等级。地下室平时用于车库使用，战时可为人防工程，人防设计等级为6级。
2 地下室结构设计
2. 1 地下室基础设计
根据本工程地质报告的情况，本工程采用预应力管桩基础，持力层为强风化岩或中风化岩，500mm直径管桩单桩承载力特征值1700kN，岩层承载力较高，可满足沉降的要求。
2. 2 地下室顶板设计
本工程地下室顶板上设计了园林景观，需覆土0.5m，同时考虑到设备管线的高度及其保护土层厚度，最后确定覆土厚度为1.1m。
1）主楼室内部分地下室顶板设计
主楼室内部分的地下室顶板适宜考虑施工阶段的承载力验算，因此考虑施工荷载后楼板荷载取为5kN/m2。
2）园林景观顶板设计
园林景观部分除考虑覆土的重量外，尚需考虑景观、道路及附属设施的荷载；本工程景观部分荷载取值为 4kN/m2，消防车道部分荷载较大，按照规范的要求应为 35kN/m2，但考虑到本工程地下室顶板上有1.1m 的覆土，荷载经过扩散后实际传导到梁板上的荷载已大大减小，经计算扩散后消防荷载取值可按 20kN/m2考虑。
3）人防地下室的荷载取值
由地下室一层为人防地下室，所以对于本工程中的露天顶板要考虑到爆动荷载影响，但鉴于人防地下室顶板的爆动等效荷载要比消防车作用的板面等效荷载大，因此人防地下室顶板的荷载按照六级人防顶板的等效荷载考虑，取750kN/m2，但在设计中不同时考虑这两种荷载的组合，仅需按人防爆动等效荷载进行地下室顶板计算。
2. 3 地下室侧壁设计
1）进行地下室侧壁设计时，侧壁主要考虑的荷载有：结构自重、地面堆载及活载、防核爆等效静荷载、侧向土压力、地下水压力等，由于侧壁受有多种荷载共同作用，受力较为复杂，为了简化计算，在设计中可作如图 1 所示的合理的简化。
本工程地面活荷载取为q=10kN/m2，则折算土的厚度应为h= 10/18=0.56m，等代土压力采用公式σ0=γ1h1ka计算。侧向土压力对于地下水位以上的土压力采用公式 σs1=γh2ka，对于地下水位以下的土压力则采用公式σs2=γh3ka计算。经计算地下室 1 层的侧壁板厚取为 350mm。
2）侧壁的构造要求是，在与土壤接触的侧壁混凝土保护层取为40mm，地下室内部的混凝土则取为 15mm。把地下室侧壁的水平钢筋配置在外侧，而竖向钢筋配置在侧壁内侧。为了有效控制本地下室的侧壁混凝土开裂，混凝土强度等级并不宜取得高，以减小混凝土的收缩应力，工程混凝土强度等级取为 C30。同时，本工程还设置了多道后浇带，有效的减小了地下室混凝土开裂。
2. 4 地下室底板设计
1）地下室底板主要以抗渗和抗浮计算为主，地下水位按50a 一遇考虑取在室外地坪，抗浮水头 5m，抗渗等级 P6。地下室底板所处土层为淤泥及淤泥质土，承载力较低不能作为持力层，故本次设计地下室底板按倒楼盖设计，采用无梁楼盖的方法计算，采用经验法，经计算地下室底板厚 600mm。
2）地下室底板的钢筋布置要合理。地下室底板同一方向的梁板面筋应布置在相同标高上，没必要把两个方向的板面筋布置在梁面筋以下。这是由于基础梁两个方向的面筋本身就存在高差，而若把底板双向的面筋都布置在基础面筋下，则会造成底板面筋的面筋保护层过大，造成窝顶情况出现。
3）抗浮桩的验算与设计
抗浮计算无统一的计算公式，该工程抗浮计算按下式：
G+nRa＞1.1Fw
式中，G 为柱底传来恒载标准值即建筑物自重包括覆土自重(向下)；n 为柱下抗浮桩的桩数；Ra 为抗浮桩的单桩抗浮承载力特征值；Fw为与柱对应的受荷范围内地下水浮力标准值(向上)。
该公式中荷载标准值对应于桩的特征值，相当于基础地耐力计算式，概念较为明确，且在验算建筑物之抗浮能力时不应考虑建筑物上的活荷载。水浮力标准值 Fw= Hw×10×A，Hw为水头高度，即抗浮设计水位与地下室底板底之间的高度；A 为水浮力的作用面积。因地下室抗浮是一个十分重要的问题，若考虑不当将会带来严重的后果，且补救较为困难，所以抗浮验算时安全系数取 1.1。另外，在设计中有许多对抗浮有利的因素在公式计算中无法体现，且均未予以考虑。如黏性土的阻水作用，地下室侧壁的侧阻作用，底板与土壤的粘结力和吸力均未记入，上部建筑物及地下室的整体刚度很大，上部建筑物的压重在地下室部分的扩散作用均未考虑，这些有利因素均可作为安全储备。
该工程桩基抗浮验算时分两种情况，一种为柱下抗浮桩，另一种为非柱下抗浮桩。对于柱下抗浮桩(取⑥轴交 F 轴处柱下桩计算)建筑物自重及覆土自重的标准值 G=1755kN，而该处承受的向上的水浮力标准值Fw=1037kN，G＞1.1Fw，说明在有柱子的情况下，建筑物的自重及覆土自重比受到的水浮力大很多，足以满足抗浮要求而无需抗浮桩。因此，对于柱下桩可不考虑抗浮要求，仅需满足竖向抗压承载力就可以了。对于非柱下抗浮桩 (取⑥轴～⑦轴交 F 轴～G 轴中间处非柱下桩计算)，由于其承受的建筑物自重较小，G=489kN，Fw
=1037kN，G＞1.1Fw。因此，非柱下桩必须考虑抗浮要求。根据工程地质勘察报告提供的数据及土层情况，经计算确定该工程抗浮桩的单桩竖向抗浮承载力特征值Ra=680kN。因此，根据上述抗浮计算公式G+nRa＞1.1Fw，89kN+680kN=1169kN＞1.1×1037kN，满足抗浮要求。
3结语
地下室作为整个建筑结构的重要组成部分，其决定着整个建筑结构是否具有稳固的基础，在一些高层建筑中，地下工程的造价甚至还比上部结构造价要高。而由于地下室的特殊位置，其结构设计是较复杂的设计问题，要考虑以及涉及的内容繁多，甚至对于一些关于地下室结构的设计问题目前还没得到思想一致，如基础与地基的相互作用、上部结构刚度对地基基础的影响程度等。鉴于地下室的复杂设计因素，这要求我们设计人员在进行地下室结构设计时应把握安全可靠、经济合理的协调原则，从技术以及经济方面去深入研究地下室结构的设计技术问题。
参考文献：
[1] 顾晓鹏.SATWE 计算软件在地下室结构设计中的应用[J].山西建筑，2008，34（15）：53-54.
[2] 都军花，梁丽芳.建筑工程中地下室结构设计探讨[J].中国高新技术企业，2009，25（9）：179-180.