肖 偉

(廈門合立道工程設(shè)計集團(tuán)股份有限公司 福建廈門 361006 )

0 引言

為了提高土地利用率，近年來的設(shè)計項目對于地下空間的建設(shè)要求越來越高，一方面是平面尺寸越做越大，地下室的平面尺寸長度、寬度可達(dá)到200m～400m，常見的商品房小區(qū)地下室布置方式為周圍布置一圈高層住宅，中間部位設(shè)置單層或兩層純地下室，純地下室上方地面為小區(qū)公共綠地或室外活動場所；另一方面，地下室的開挖深度越來越深，在大型商業(yè)綜合體或星級酒店或辦公樓等設(shè)置3～4層的地下室，深度達(dá)到16m～18m。南方地區(qū)地下水位的標(biāo)高都比較高，一般都在室外地面以下0.5m～1.0m，因此地下水水浮力對地下室的整體穩(wěn)定、底板和外墻的受力作用影響就越來越大，考慮地下室的抗浮問題成為結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一個重要因素。

由于對地下水的作用考慮不周而產(chǎn)生的工程質(zhì)量問題時常發(fā)生，主要表現(xiàn)在墻體或底板出現(xiàn)裂縫、滲水，甚至整個地下室出現(xiàn)上浮造成墻體和梁出現(xiàn)有害裂縫，一旦出現(xiàn)問題，所要采取的補(bǔ)強(qiáng)、補(bǔ)救措施則需要大量的費(fèi)用，同時對項目建設(shè)工期都造成巨大的影響。出現(xiàn)地下室抗浮設(shè)計失效的主要原因有：抗浮錨桿或抗拔樁的承載力滿足不了設(shè)計要求；地下水位超出設(shè)計預(yù)估的水位標(biāo)高；地下室底板的承載力不足；室外的排水措施失效，不能有效降低地下水位的標(biāo)高等。

此外，在施工期間，由于設(shè)計的使用荷載，如回填土、裝修荷載等可能還沒有施加到位就停止了地下室外的降水措施，一旦地下水位上升，就有可能造成抗浮能力不足，引起地下室上浮，地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)件開裂。

在進(jìn)行地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該把地下室的抗浮設(shè)計放在首要位置，認(rèn)真分析地質(zhì)勘察報告提供的地下水位標(biāo)高，水位變化的幅度范圍，同時熟悉掌握建筑總平面設(shè)計的室外場地及道路的標(biāo)高情況，分析可能發(fā)生的最高地下水位，以確定設(shè)計所要考慮的水頭高度?；诖耍P者探討大型地下室抗浮設(shè)計，施工全過程若干常見問題及其應(yīng)對措施。

1 地下水位取值

地下水位的取值主要依據(jù)工程地質(zhì)勘察報告,對于全埋式的地下室，在室外地面或道路的標(biāo)高基本一致的情況下，地下水位取值的方法相對比較簡單,一般情況下取室外地坪標(biāo)高以下0.500m～1.000m。當(dāng)室外場地及其道路的標(biāo)高有差異時，可以根據(jù)標(biāo)高的變化情況，分區(qū)域取值，通過線性插入的方式進(jìn)行抗浮水位高度的計算，如圖1所示。抗浮水位標(biāo)高的最終取值，需要取得勘查單位的認(rèn)可。

圖1 室外場地有高差時抗浮水位示意圖

對于坡地建筑，建筑物周邊室外高差較大，地下室設(shè)計成半開敞式，或者該建筑臨近場地有較大的高差時，也常采用通過設(shè)置排水盲溝的方法來降低抗浮設(shè)計水位。盲溝設(shè)置的標(biāo)高一般不低于室外市政管網(wǎng)的標(biāo)高，以保證室外排水管能夠直接通到市政管網(wǎng)中，并且，在建筑物正常使用期間內(nèi)通過重力作用即可排水，而非靠水泵長期抽水，除非出現(xiàn)特殊的暴雨天氣需要采用水泵進(jìn)行抽排水應(yīng)急。

當(dāng)?shù)叵率业装逅幍牡貙诱檬撬閴K狀強(qiáng)風(fēng)化或中風(fēng)化巖層時，在裂隙發(fā)育的風(fēng)化巖層中有可能存在承壓裂隙水的作用，其壓力大小較難預(yù)估，設(shè)計中應(yīng)采取有效的減壓措施以降低對地下室底板的作用力。

2 抗浮措施及驗算

(1)常用的抗浮措施有增加有效壓重、設(shè)置抗浮錨桿或抗拔樁等?？垢″^桿分為土層錨桿和巖石錨桿，按其受力狀態(tài)又分為預(yù)應(yīng)力錨索和非預(yù)應(yīng)力錨桿，當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的還是非預(yù)應(yīng)力錨桿?？拱螛斗譃楦邚?qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁、大直徑?jīng)_鉆孔(或旋挖機(jī)成孔)灌注樁、長螺旋鉆孔灌注樁等。

(2)錨桿的抗拔承載力以地勘報告提供的參數(shù)作為初步計算的依據(jù)，并通過現(xiàn)場的基本試驗進(jìn)行驗證。所有錨桿施工完成后還要進(jìn)行施工驗收試驗。無論是土層錨桿還是巖石錨桿，其承載力都受到施工工藝控制的影響，承載力的離散性較高。因此，對于錨桿的施工應(yīng)該有嚴(yán)格的要求，錨桿的長度及進(jìn)入的土層、灌注漿液的配置、注漿壓力、注漿量等都應(yīng)進(jìn)行實驗進(jìn)行驗證。

(3)采用預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行抗拔時，一般采用單節(jié)樁，如果需要兩節(jié)樁，則必須采用機(jī)械連接。

(4)地下室的抗浮驗算分為整體抗浮驗算和局部抗浮驗算[1]。整體抗浮驗算是指地下室及其上部結(jié)構(gòu)的恒荷載總值能否抵抗地下水浮力的作用，如果不能保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，則應(yīng)設(shè)置抗浮措施并計算所需抗浮措施的數(shù)量即錨桿或抗拔樁的總體數(shù)量；局部驗算主要是指地下室底板在地下水浮力作用下的強(qiáng)度驗算和裂縫寬度驗算。為使地下室底板的受力較為均勻，降低樓板配筋，一般可將錨桿布置在樓板跨中的中間區(qū)域；而抗拔樁一般是兼做抗壓樁，樁數(shù)取抗壓、抗拔2種工況下較多樁數(shù)進(jìn)行布置樁基。當(dāng)所需的抗拔樁數(shù)量較多時，也可以把部分抗拔樁布置在板塊中間區(qū)域。當(dāng)?shù)叵滤豢刂圃诘装宓讟?biāo)高以下時，則不需要考慮水浮力的作用。

3 構(gòu)造措施

按照所采用的抗浮措施的不同，應(yīng)當(dāng)做好相應(yīng)的構(gòu)造措施。

3.1 抗浮錨桿

抗浮錨桿的構(gòu)造應(yīng)包含錨桿體與底板的連接構(gòu)造、錨桿與巖層的構(gòu)造、錨桿與土體的構(gòu)造。錨桿的材料一般分為普通鋼筋、精軋螺紋鋼筋、高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索，錨桿頂部與地下室底板的連接方式應(yīng)滿足防滲防水要求。對于不同類型的錨桿應(yīng)提出相應(yīng)的漿液配合比、注漿壓力、注漿量的要求。高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索頂部錨具處應(yīng)特別注意防水構(gòu)造措施，避免在錨具部位滲漏水。

3.2 抗拔樁構(gòu)造

當(dāng)抗拔樁采用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁，樁長度大于單節(jié)樁(一般最長為15m)時，樁的連接必須采用機(jī)械連接，連接接頭的強(qiáng)度必須大于樁身的抗拉強(qiáng)度。如采用灌注樁，則應(yīng)驗算樁身的裂縫寬度。

4 施工驗收

抗拔錨桿的施工工藝較為復(fù)雜，每一個環(huán)節(jié)都影響錨桿的最終抗拔承載力，因此施工過程應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格監(jiān)督管理，對于每一根錨桿長度、注漿壓力、注漿量都應(yīng)當(dāng)進(jìn)行詳細(xì)記錄，確認(rèn)施工過程是否達(dá)到設(shè)計要求?？拱未胧┦┕ね瓿珊?，抗拔承載力都應(yīng)進(jìn)行試驗驗收，試驗檢測數(shù)量應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求[2]。

5 使用觀測

在主體結(jié)構(gòu)施工過程中，荷載是逐步施加的，在地下室抗浮計算中多考慮的荷載，沒有施加到位前必須對地下水位高度進(jìn)行觀測，并按計算要求控制水位，尤其在工程項目進(jìn)展過程中有臨時中斷施工的情況下，更加需要對地下水位的高度進(jìn)行控制。

6 事故處理

一旦地下室抗浮措施失效，將造成地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，如整體地下室上浮，底板開裂，墻體及梁開裂。

處理事故的程序：首先，應(yīng)當(dāng)檢查地下室的標(biāo)高觀察點(diǎn)，掌握地下室上浮位移變化曲線；其次，復(fù)核抗浮措施及上部荷載狀況，與設(shè)計工況的差別；第三，了解地下水位的變化情況，與設(shè)計抗浮水位的差別，及時降低超高的地下水位；第四，對地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫情況進(jìn)行全面的檢查，做好相關(guān)記錄，分析造成地下室抗浮失效的原因，評估原有抗浮措施的利用價值以及地下室結(jié)構(gòu)的安全性；第五，依據(jù)分析結(jié)果以及現(xiàn)場情況提出確實可行的補(bǔ)強(qiáng)加固方案；第六，對加固后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測、驗收。

7 結(jié)語

抗浮設(shè)計在地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)當(dāng)擺在首要考慮的內(nèi)容；抗浮設(shè)計水位應(yīng)依據(jù)地質(zhì)勘察報告、場地情況合理取值；采取的抗浮措施應(yīng)當(dāng)有效可行，施工過程必須進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督管理，確保施工工藝及控制指標(biāo)滿足設(shè)計要求；地下室及上部主體結(jié)構(gòu)施工過程中必須對地下水位進(jìn)行觀測，確保上部結(jié)構(gòu)荷載能夠滿足地下室抗浮的要求，地下水位的控制應(yīng)當(dāng)有應(yīng)急措施，一旦遇到特殊天氣情況能夠及時降水。