抗浮设计范文1
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2
关键词: 泵房；抗浮设计；配重井
Abstract: Anti-floating design is one of the most important factors influencing the pumping house structure. This article introduces the methods and thinking for anti-floating design of the pumping house according to the practical example.
Key words:pumping house; anti-floating design; counter weight well
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1 前言
泵房作为取水构筑物或送水构筑物，由于工艺处理水或净化水的需要，一般处于河边或江边，地下水位较高。因此当泵房平面尺寸较大，埋置深度较深时，抗浮问题往往成为泵房结构设计中的重要制约因素之一。目前我们常用的抗浮方式主要有自重抗浮、配重抗浮、嵌固抗浮及锚固抗浮等[1]。其中后两种方式主要用于泵房底板坐于基岩的情况下。本文以广州某城区第三水厂送水泵房的结构设计为例初步探讨抗浮设计方法的选择和使用。
2 工程概况
该送水泵房送水规模为10万m3/d，加压扬程为50m。送水泵房与吸水井、阀门井连为一体，平面尺寸为26.5m*20.5m。泵房高8.8米，埋深为6米，吸水井埋深7.5米，阀门井为5.3米，泵房的平面尺寸及剖面如图1所示。地质情况由上而下为素填土、粉细砂、中粗砂、粉质粘土、细中砂和全风化花岗岩。泵房及吸水井底板坐落于中粗砂层，由于该层地基承载力为160kPa，结构设计将该层作为持力层。采用天然地基，底板采用梁板式结构。经计算，上部结构自重为19362.8kN。根据抗浮设计水位同地面标高，泵房及吸水井的总浮力为37009.5kN。显然，该泵房结构自重抗浮不满足要求，需要进行抗浮设计。
图1 泵房平面图和I-I剖面图
3 抗浮设计方案对比与选择
3.1方案一 —— 配重抗浮
当不影响底部空间时，可在底板增加较厚的素混凝土作为配重。按照《给排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）[2]规定的抗浮系数1.05，若采用配重抗浮，需要17646.7kN的配重。因此若在地板上增加素混凝土配重，则会使得泵房底板结构埋深更深，产生更大的浮力，需要更多的配重。当地下水位较高时，这种方案的抗浮效果较差。
3.2方案二 —— 悬挑底板上覆土+配重井
底板悬挑抗浮一般是指在泵房外底板挑出部分上的填土或砌体作为配重。在考虑该种土压力的抗浮作用时，只考虑了悬挑板以上部分的土重。而土的内摩擦角范围内的土压力和土颗粒间的剪切力虽对抗浮起到有利作用，但在计算时将该部分作用力作为安全储备而不考虑在抗浮力之内。该工程当底板悬挑1.5米时，所得的配重为17545.7kN，此时抗浮安全系数 =0.9971.05，满足抗浮要求。另外，配重井的设置，同时也增强了底板和侧壁的稳定性并减小了其配筋。如壁板扶壁柱的计算模式由原来承担梯形荷载转变为与配重井壁共同承担外水压力、土压力以及地面汽车荷载，如图2所示。考虑其共同受力的模式采用有限元计算的扶壁柱和侧壁配筋较原来减少1/4。因此，悬挑底板加配重井的方案可以有效解决只悬挑底板无法满足抗浮要求的问题。这种方法施工方便，无需增加结构底板埋深而导致增加基坑开挖深度和增大基坑平面尺寸。
图2 扶壁柱计算模式的变化 图3 抗浮锚杆大样
3.3方案三——抗浮锚杆
抗浮锚杆是一种竖向受力构件, 是通过钢筋与注浆体之间, 注浆体与周边土体之间的摩阻力来提供抗拔力的。设计中确定抗浮锚杆截面积采用的抗力分项系数 为1.6，而确定抗浮锚杆锚固长度采用的抗力分项系数 为2.2，主要考虑岩体锚固力随岩体不同的分布情况变化，离散性大，因而取较大抗力系数，而钢筋强度则离散性较小，因而抗力系数取小值。抗浮锚杆截面积和长度分别由式 、 或 [3]确定。式中：Kt、K为抗力系数； 为抗浮锚杆轴向拉力设计值； 为钢筋强度标准值； 、 为抗浮锚杆锚固段长度和钻孔直径， 、 为锚固段注浆体与地层间、注浆体与筋体间的粘结强度标准值，抗浮锚杆大样如图3所示。
3.4方案四——设置抗拔桩
在底板下施打钻孔灌注桩，利用桩与地基土之间的摩擦力提供抗浮力。这种桩同时兼有两种作用：一是作为结构的支承桩，即在水位较深时，作用在桩上的荷载是向下的，需按照群桩基础考虑，使其承受上部荷载；二是在丰水期，即地下水位较高时，浮力成为构筑物的主要外力，此时灌注桩受到向上的外力，需要起到抗浮的作用。灌注桩抗拔计算采用公式[4] 和 ，式中各符号物理意义详见文献[4]。因此灌注桩的桩径、桩长、间距按以上两种工况根据现场水文地质情况进行设计。灌注桩的造价高，但因其同时兼有承载和抗拔两种作用，可提供的抗拔力较大，一般适用于地质条件差的超深泵房或水下泵房。
3.5方案比较
我们对以上四种方案进行了比较，如表1所示。通过计算可知本工程所需的抗拔力不大，地基土持力层为中砂层，地基承载力特征值达到160kPa，能满足承载力要求，同时，悬挑底板上覆土重以及结构自重已使抗浮安全系数接近于1，还需再增加的抗拔力较小，因此不再适合采用灌注桩或抗浮锚杆来达到抗拔的目的。另外，继续增大悬挑底板宽度或增大底板埋深对基坑开挖不利且影响临近原有配电房，因此本工程采用适当悬挑底板加配重井的抗浮方法既达到了抗浮的目的，同时也增强了壁板和底板的约束，减小了其原有配筋。
表1 抗浮方案对比
方案 适用范围 优点 缺点
自重与配重抗浮 构筑物平面尺寸不大，埋深不大，地下水位较低 设计计算简单，施工方便 增加结构底板埋深，增大基坑开挖深度，从而增加浮力，抗浮效果不明显
悬挑底板+配重井 构筑物平面尺寸较大，埋深较大，地基土质良好 施工方便，配重井同时具有抗浮与增加底板和壁板稳定性并减小其配筋 减小了泵房内部可用空间
抗浮锚杆 构筑物平面尺寸大，埋深大，地下水位浅，地基土质良好 可提供较大的抗浮力 施工较复杂，锚杆的抗拔力受地质条件的影响较大
抗浮桩 构筑物平面尺寸大，埋深大或整于水下，地基条件差或有液化土层 结构安全可靠，桩间距小时可减小底板厚度，抗浮效果明显 工程造价高，设计计算量大，施工较麻烦
4 结语
通过该送水泵房的抗浮设计，可得到如下结论：
（1） 当构筑物平面尺寸不大，埋深不大，地下水位较低时，采用自重与配重抗浮比较经济，设计简单，施工方便。
（2） 构筑物平面尺寸较大，埋深较大，地基土质良好时，采用悬挑底板加设置配重井的方案能有效解决抗浮问题并增强底板和侧壁的约束，从而可减小其原有配筋。
（3） 构筑物平面尺寸大，埋深大，地基土质差或有液化地基时，采用抗浮锚杆或灌注桩抗浮能较好的解决泵房的抗浮问题。
参考文献
[1] 给水排水工程结构设计手册编委会. 给水排水工程结构设计手册（第2版）[M]. 中国建筑工业出版社社, 2007
[2]国家标准. 给排水工程构筑物结构设计规范(GB50069-2002)[S ]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2002
[3] 中国工程建设标准化协会.岩土锚杆技术规程(CECS 22:2005) [S ].北京: 中国计划出版社, 2005
抗浮设计范文3
关键词:抗浮锚杆；设计
中图分类号：U455.7+1文献标识码： A 文章编号：
一、工程概述
某建筑工程3栋，楼层数28层，设两层地下室，鉴于场地地处沟谷内，周边地下水位较高且向该低洼处渗流补给，抗浮设防水位统一取27．0m，地下水水头差为9．7m，则地下水浮力为97kPa。根据结构自重不同，将场地需采取抗浮措施的区域分为I、Ⅱ两个区，为便于抗浮设计，根据中风化岩体埋深又分为若干个小区，见图l所示。其中场地西北部消防车回车场为I区，结构自重为39kPa，地下水净浮力为58kPa；其余区域为Ⅱ区，结构自重为53．45kPa，地下水净浮力为43．55kPa。因此，需考虑抗浮措施。
图1 地下室抗浮锚杆设计分区图
二、抗浮技术措施的选取及设计
（一）抗浮技术措施选取
抗浮技术措施一般采用降排截水、压重、抗浮桩、抗浮锚杆(索)以及联合措施。该工程抗浮技术措施的选取经历了曲折过程，曾经先后论证了设置排水盲沟+压重方案、人工挖孔桩方案、抗浮锚杆方案，以及人工挖孔桩与抗浮锚杆联合方案。
排水盲沟+压重方案：在地下室周边及底部设置排水盲沟，将地下水向西南角低洼处的市政雨水井中自溢，使地下水位稳定地控制在高程24．0m，然后在纯地下室的顶板上(即广场区)覆土来抗浮。排水盲沟方案在星河丹堤E区F区等项目中有成功采用。但考虑到本工程若采用覆土又需加深地下室埋深，造价将增高，因此该方案被放弃。
人工挖孔桩方案：该地块内的3栋高层建筑物采用人工挖孔桩基础，因此抗浮措施也可采用人工挖孔桩方案。挖孔桩作为抗拔桩，入岩需有一定深度才能保证提供足够的抗拔力，但鉴于本场地基岩埋深起伏大挖孔桩施工需采取爆破措施，经爆破松动的桩周岩体难以提供较高的摩阻力，而且地下水量较大，因此该方案被放弃。
人工挖孔桩+抗浮锚杆联合方案：基本设想是在场地西北部基岩埋深大的区域采用挖孔桩抗浮，其余区域采用抗浮锚杆抗浮。这种联合方案的作用效果很难理论上分析清楚，因此这个方案也被放弃。
经过多次专家论证，最终采取较成熟的抗浮锚杆方案。
（二）抗浮锚杆设计
(1)土层锚杆的加固机理
土层锚杆是一种新型的受拉构件，它把来自外部的荷载，通过拉杆的拉结作用传递到锚固体，再由锚固体将荷载分散到周围稳定土体中去。它一端与结构物或挡土桩联结，另一端锚固在地基的土层中，以承受结构的抗拔水浮力。当它垂直于地面方向，通过锚固体对其周围土的摩擦力，将锚杆所受的抗拔力传递到周围稳定土体中去，便起到土层锚杆的抗浮作用。
(2)抗浮锚杆设计与计算
场地内中风化岩体埋深(从地下室底板底起算)，除场地西北角外一般小于12．0m，特别是场地东南角中风化岩体已出露，因此采用岩石抗浮锚杆，要求锚杆均进入中～微风化岩体中，以利于变形协调。按地区经验，锚固体直径不小于150mm，锚杆抗拔力特征值不小于 400kN，配筋为3根HRB400型直径28mm钢筋点焊成束。纯地下室柱网间距一般为7．9mX7．9m，各柱网内锚杆问距2．0m X 2．0m，两柱间地梁下布设2根锚杆。I区面积11 l1m2，布设222根锚杆；Ⅱ区面积5397m2，布设904根锚杆。
①整体稳定性验算
整体稳定性验算按下式计算：
(1)
式中w——结构自重及其上作用的永久荷载标准值的总和(kN)；
N——锚杆数量
n——锚杆数量；
Nth——单锚抗拔力标准值(kN)；
F——地下水浮力。
对于I区，结构自重总和W为43329kN，地下水浮力F为107767kN，抗浮锚杆提供的总抗拔力为71040kN，则整体稳定性系数为1．06，满足要求。
对于Ⅱ区，结构自重总和W为288469．65kN，地下水浮力F为523509kN，抗浮锚杆提供的总抗拔力为289280kN，则整体稳定性系数为1．10，满足要求。
②裂缝控制验算
关于抗浮锚杆裂缝控制的验算，国标或行标中暂未明确要求。在地方规范中有提及：广东省标准中要求，对锚固杆件应有可靠的防腐措施；对抗拔桩应验算桩身裂缝宽度，其最大裂缝宽度不应超过0．2mm；上海市标准中规定，土锚锚固体根据所处地下介质腐蚀情况，可分别按轴心受拉构件验算其强度及裂缝开展宽度，在一般情况下，永久性锚杆锚固体轴心受拉最大裂缝宽度不超过0．2mm。
因此，按上海市标准计算锚固体最大裂缝宽度为0．1 1mm，满足规定要求。另外，若按“混凝土结构设计规范”，最大裂缝宽度计算值为0．26mm，两者的区别在于计算公式及参数取值略有不同。
③设计原则及设计参数
根据水质分析、土的易溶盐分析报告，场地地层对永久性锚杆无腐蚀性，采用Ⅱ级简单防腐措施。锚杆为全长粘结型砂浆锚杆，灌注 M30水泥砂浆；锚侧土层(含砂粘性土、砾质粘性土、全风化及强风化花岗岩)综合摩阻力特征值大于25kN／m，中～微风化岩体综合摩阻力特征值大于90kN／m，微风化岩体综合摩阻力特征值大于l 50kN／m。锚杆非锚固段长度取2．5m，考虑到基岩裂隙发育且锚侧岩土层厚度变化大，锚杆须锚人中～微风化岩体中。
根据结构设计要求，抗浮锚杆在设计荷载作用下位移量应小于l5mm。锚筋伸入底板中35d(d为锚筋直径)取1．0m。在锚头与底板接合处，待砂浆体凝固后凿一深l50mm槽，填充S 的防水砂浆。
④抗浮锚杆长度分区
场地西北部I1区，含砂粘性土残留厚度0．21～0．26m，砾质粘性土厚4．6～5．3m，全风化岩体厚1．5～2．5 m，强风化岩体厚 1．8～2．2m，中风化岩体厚0．0～0．4m。中风化岩体埋深8．16～10．21m。锚杆须进入中～微风化岩体中不少于3．0m，锚杆长度为12．0m。
场地西北部I2区，含砂粘性土和含粘性 土砾砂的厚度0．87～1．5m，砾质粘性土厚2．0～7．4m，全风化岩体厚2．8～6．7m，强风化岩体厚4．1～8．0m(其中zk18钻孔为钻穿强风化岩体)，中风化岩体埋深大于l5．8m。锚杆须进入中～微风化岩体中不少于1．5m，锚杆长度20．0m．
抗浮设计范文4
关键词：局部抗浮；配重；不透水层；变形协调
中图分类号：TL353+.2 文献标识码：A 文章编号：
引言
水池一般由底板和壁板组成，有些水池设有顶板。当平面尺寸较大时，为了减少顶板的跨度，可在水池中设中间支柱。设计要求：在水压及其他荷载的作用下，池体的各部分应有足够的强度、刚度和耐久性；贮存水的渗透量应在允许的范围内；水池的材料应能防腐和抗冻，对水质无影响。结构计算：水池所受的荷载除自重外，还有水压力、土压力和下述各种荷载。在地震区，地震时可能引起自重惯性力、动水压力及动土压力；在寒冷地区，如无防寒措施，有可能产生冰压力。此外，水池内外的温湿度差及季节温湿度差，也在水池中产生温湿度应力。
二、水池局部抗浮设计中的处理措施
规范规定．设计中间立柱或隔墙等支撑构件的水池．局部区格或局部单元的抗浮设计应满足下式要求：Gn/(Yw X Hd×An)≥Km．且计算抗浮力时不应计入池内贮水重，上部设备重、池内物料重及池壁与土之间的摩擦力等。水池局部抗浮简图如下：
从局部抗浮设计计算公式可以看出，解决局部区格单元抗浮措施主要有两种途径。一是增大Gn值，即增加局部区格单元的有效自重：二是减小Hn值．即减小地下水位。具体措施如下：
1、增加池体自重．如增大顶板．底板构件的厚度。
该项措施适用于水池埋深浅、上浮力较小或者池体白重与水浮力相差不多的情况。工程实例统计表明，当池体自重与水浮力相差
2、池顶上部回填覆土，底板上部增设毛石混凝土配重层或底板下部增设素混凝土配重。
增加局部区格单元配重是解决局部抗浮的一个有效措施．但也存在一定的弊端。池顶上部覆土会导致顶板荷载增加，底板上部增设毛石混凝土会导致壁板计算高度增大．底板下部增设毛石混凝土需要在底板和素混凝土之间设置拉结锚筋。为解决池壁高度因增设毛石混凝土配重增大的问题，一般在毛石混凝土配重层顶面按构造要求设置刚性地坪作为池壁受力计算的水平向约束。增加池顶配重常用于埋地式或半埋地式水池．如自来水厂的清水池、吸水池和一些埋地式生活污水处理池．污水集水池等。采用此法可充分利用池顶覆土作为绿化区、活动场地和停车场等。增加池底配重常用于竖井等结构中．利用封底混凝土重量来平衡上浮力。一般情况下增加池底配重相对于增加池顶配重更为经济，但若池内配重可在工程所在地区就地取材．则工程造价可能比基底配重更低。
3、局部区格范围内设抗拔桩或抗拔锚杆．利用摩擦力抵抗上浮力。
抗拔桩和抗拔锚杆对池体的受力情况相似．都是通过桩或者锚杆与土体的摩擦力来平衡水浮力。桩一般采用预制桩或现场灌注桩。为增加状体摩擦力，桩径越小则同体积状体的表面积越大．摩擦力越大。另外采用小直径桩密布方案对于水池底板受力更加均匀。
抗拔锚杆分为土层锚杆和岩层锚杆。当池底落在基岩上时．由于锚杆直接插入基岩灌浆．岩石锚杆抗拔力较大．因此该类工程较多采用岩石锚杆抗浮。土层锚杆的抗拔力依赖于锚杆与锚固体之间的粘结强度．受土层影响因素较多．对设计和施工的要求也较高．该类工程较多采用抗拔桩来平衡水浮力。
4、采用加固地基的方法将池底下一定深度范围内的土层加固成超压密难透水层或者不透水层．以减小或者消除水浮力。
渗透系数小于0．001米，昼夜的土层．称为不透水层。渗透系数大于0．001米，昼夜且小于1m，昼夜的图层称为弱透水层。该措施是利用灌浆法或者高压旋喷注浆技术等地基处理方法将水泥类硬化剂注入到土层当中使其形成水泥土体．达到不(弱)透水层的要求。池体垫层与不透水层之间缝隙通过垫层中埋设注浆管注入硬化剂加以封堵防止水渗漏。其原理为水池置于隔水层土当中，若隔水层在水池使用期间可始终保持非饱和状态，且下层承压水不可能冲破隔水层．则水池底板不受上层滞水浮力作用；若加固土层为弱透水层．则水池底板应考虑水浮力作用．考虑到水渗流作用的影响，水浮力应予以折减。
5、结合工程实际情况．充分利用池内贮水重抗浮。
该措施需要结合使用单位的具体使用情况．征得使用单位认可。在水池使用过程中不得出现空池工况．检修时应选择低水位或者枯水季节进行。如某污水处理站的沉淀池即使不运行常年都是满水工况．只有检修期间而且地下水位高的时候局部抗浮才不满足．水池2～3年检修一次。设计时可以利用这个工程特点巧妙避开水池抗浮问题。丰水季节检修时在水池周边设置降水井结合反滤层、盲沟等措施，采取人工降水．将地下水位降至安全水位．检修完毕后再停止降水，或者将检修日期安排在枯水季节。这样解决局部抗浮节省的工程费用足够水池使用年限内的降水费用。释放水浮力：根据工程实际情况．池底下铺设反滤层作为静水压力释放层．配合盲沟、渗流管等透水系统．将地下水导入到专用集水井中排出，从而释放部分水浮力。主要用于池底位于不(弱)透水且土质较坚硬的土层。该措施配合水压检测系统、排
水系统实施．一般在技术可行、安全可靠，节约投资的条件下选用。静水压力释放主要系统构造如图2所示：
6、在整体抗浮满足局部抗浮不满足时．可采用增大结构构件刚度的措施。
三．结语
解决水池局部抗浮的措施较多．汇总起来如下表所示：
水池局部抗浮措施
增大Gn(增大自重或配重) ①增大底板或顶板厚度
②池顶增设覆土
③底析上部或下部增设毛石混凝土
④设抗拔桩或抗拔锚杆
减小Hn（降低抗浮设计水位） ①结合工程实际情况充分利用池内贮水重量，水池检修或者使用过程中不能出现空池现象或者超过安全水位。
②采用加固地基的方法，将池底下一定深度范围内土层加固层超压实难透水层或者不透水层，以减小或消除水浮力。
③根据工程实际情况，池底下铺设反滤层，配合盲沟或者渗流管，用以降排地下水位。
增大结构刚度 ①整体抗浮满足而局部抗浮不满足时，可采用增大结构构件刚度的措施。
具体工程设计时须结合工程实际情况．进行多方案比选．选用安全可靠、经济合理的技术措施。
参考文献：
[l]《给水排水工程构筑物结构设计规范（GB50069-2002）》
抗浮设计范文5
【关键词】地下室；抗浮设计；抗浮验算
随着改革开放以来我国现代化建设的不断发展，土地资源日益紧缺，因此人们将目标逐级转移到地下空间，地下空间的利用不断增多，越来越多的地下室工程涌现出来，地下室的面积、层数和深度也有增多的趋势。因此在进行结构工程的设计中，不可避免的会遇到地下室抗浮问题，特别在是多雨的地区，地下水位较为，往往需要对地下室抗浮问题加强重视。
1.抗浮设计方法
1.1抗浮计算公式
根据我国建筑地基基础设计规范规定，当在建筑物的修建中，存在地下室的上浮问题时，应进行抗浮验算。在工程中，对于地下室抗浮设计应对设防水位进行确定，用于地下水位浮力的计算。规范中给出了计算公式：GK/NW，K≥KW。
其中，KW为抗浮稳定安全系数，通常情况下，取值为1.05。根据规范规定，在抗浮稳定性无法符合设计要求时，可以采取相应的措施进行处理，通常可采用增加压重和设置抗浮构件的方式，本工程采用的抗浮设计是采用抗浮桩。当整体抗浮验算满足要求，而局部抗浮验算不能满足要求时，可以采取措施提高结构刚度。
1.2抗浮验算内容
（1）整体抗浮验算。当地下水的浮力超过建筑物的自重时，建筑物会出现不稳定的状态，此时应采取相应的抗浮措施，并进行整体抗浮验算。在地下水位较高的地区，某些形式的建筑物，由于地下室层数多，而上部层数较少，因此往往会出现整体抗浮稳定不能满足要求的情况。提高整体抗浮稳定性的措施有三种，配重法是在建筑物的地下室的底板或顶部上用各种材料进行压水回填，这种措施较为简单，可靠，当水的浮力与建筑物的自重相差不大时，采用配重法较为经济，而相差较大时，采用配重法的话工程造价会有所提高，此时应采用抗拔桩或者抗浮锚杆。抗拔桩多是在工程桩基中结合使用。抗浮锚杆具有施工简便、造价低等优点，在工程中广泛应用。
（2）局部抗浮验算。在工程实践中，当遇到上部结构荷载分布不均匀的问题时，往往会出现局部抗浮稳定不满足要求的情况。在地下室抗浮设计中，有些设计人员只对建筑上部总荷载和水的总浮力进行计算和对比，而忽略了局部抗浮验算。局部抗浮如果不满足要求，会出现底部局部隆起的问题，甚至出现开裂破坏。此时可以采取措施提高基础刚度以解决局部抗浮稳定问题。当建筑物的局部区域自重与浮力相差不大时，采用配重法或提高基础刚度较为适宜，当两者的相差较大时，考虑到施工和经济，采用抗浮锚杆较为适宜，当基础的方案为桩基时，采用抗拔桩结合桩基则更为合适。
（3）施工阶段抗浮验算。除了进行整体和局部的抗浮稳定验算之外，还应对施工阶段的抗浮稳定进行验算。通常情况下，如果水的总体浮力大于施工荷载时，可以采取降水的方式以提高施工阶段抗浮稳定。当建筑物的地基为不透水的土层时，可以采用地表水倒灌基坑的方式，这样可以达到地下室的抗浮效果。在采取措施进行抗浮时，都应考虑浮力对地下室底板可能产生的作用，应保证底板有足够的强度和刚度，同时应采取措施保证构件的抗裂性。
2.抗浮验算实例分析
2.1工程概况
本工程由两个建筑单体组成，分别为17层的主楼和4层的附属楼，并有1层的地下室。主楼的结构形式为钢筋混凝土框架剪力墙，附属楼的结构形式为钢筋混凝土框架。本工程所在地区为6度抗震设防区，场地类别为Ⅱ类，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组。本工程地基基础设计等级为乙级，经过多因素的综合考虑，本工程的基础决定采用钢筋混凝土冲钻孔灌注桩。在进行地下室设计时，涉及到抗浮问题。
2.2抗浮桩的验算
目前，抗浮计算还没有统一的计算公式，本工程设计人员采用的计算公式为：G+nRa>1.1Fw
采用此公式进行计算时，对建筑物抗浮力的验算并不考虑就建筑物的活荷载。在建筑物的设计中地下室的抗浮设计是一个非常重要的内容，如果抗浮设计不当的话，可能会出现非常严重的问题，通常情况下，抗浮验算的安全系数可以取为1.1。实际上，对于抗浮验算有应影响因素还有很多，比如说粘性土的阻水作用，底板与地基土之间的粘结力等，这些在计算公式中都予以忽略了，这些有利因素都可以作为抗浮能力的安全储备。
本工程抗浮桩验算时，涉及到柱下抗浮桩和非柱下抗浮桩两种情况。对于柱下抗浮桩，其建筑物的自重的标准值取为G=1755kN，而总的水浮力的标准值取为Fw=1037kN，根据公式G=1755>1.1 Fw=1140.7kN，符合要求，说明柱下满足抗浮要求，无需设置抗浮桩，只需满足竖向抗压承载力即可。
对于非柱下抗浮桩，其建筑物的自重的标准值取为G=489kN，而总的水浮力的标准值取为Fw=1037kN，根据公式G=489>1.1 Fw=1140.7kN，不符合要求，说明柱下不满足抗浮要求，应设置抗浮桩。根据地质勘察报告结果，本工程抗浮桩的单桩竖向抗浮承载力特征值Ra应取为680kN，根据计算公式，G+nRa=1169kN>1.1 Fw=1140.7kN，在抗浮桩的作用下，抗浮稳定验算满足抗浮要求。
3.抗浮设计中几个重要参数的探讨
3.1抗浮设计地下水位标高的确定
此参数是用于计算地下室水浮力，当有水位的长期实测数据时，可以采用最高水位作为抗浮设计地下水位标高，当没有实测数据时，应根据各方面因素综合进行考虑，包括地址勘察期间最高水位、地形地貌、地下的情况等。在工程中，如果抗浮设计地下水标高高于地下室基础底板标高时，则应进行地下室抗浮计算。在本工程中，为了满足双层机械停车的需要，地下室的层高较大，为6m，因此本工程地下室的底板标高为-6.7m，换算到黄海高程中则为5.150m，而在黄海高程中本工程抗浮设计地下水位标高为10.8m，大大高于地下室的底板标高，因此本工程结构设计中应考虑抗浮计算，在本工程中总的水浮力大于地下室自重，经过综合考虑采取抗浮桩的措施。
3.2抗浮桩的布置
在本工程中，中间一部分为纯地下室，而在两端分别有主楼和附属楼的存在，在这两端，地下室部分的建筑总自重较大，能够满足抗浮力的要求，因此在这两部分，不需要设置抗浮措施，仅依靠本身的自重即可满足抗浮要求。而在中间纯地下室部分，由于该部分建筑物自重较小，依靠自身自重是无法满足抗浮要求的，因此需要在该部分设置抗浮桩。设置抗浮桩时，应满足设计简单、力的传递路径最短的原则。在本工程中，采用板内均匀布桩的形式，同时在桩为你上修建承台和地梁。这种形式的布桩，可以使力的传递简单直接，同时地梁和地下室底板的跨度都可以相应的减小，不仅节省了材料，同时降低了工程造价。
4.结语
文章通过结合笔设计工作实践经验，同时结合工程实例，对当前建筑地下室抗浮设计所采用的设计方法以及抗浮设计的一些关键问题进行分析；同时结合工程实例，针对地质条件采取抗拔桩抵抗地下室水浮力问题，给出抗浮措施合理选用的基本思路，为同行提供参考借鉴。
参考文献
[1]李泽兴.地下室抗浮设计施工的综合运用[J].广东建材，2013，（04）：30-31.
抗浮设计范文6
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）
