地下室抗浮设计若干问题探讨
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福建建设科技2017.No.2 ■施工与质量管理 地下室抗浮设计若干问题探讨 卢杨霖(福建嘉博联合设计股份有限公司 福建福州[摘35001 1) 要] 地下室抗浮设计首先应合理确定地下室抗浮水位标高,接着进行整体稳定性及局部稳定性的验算,当稳定性不 满足要求时,需根据工程具体情况合理选择抗浮措施。施工期间按设计图纸要求分阶段控制地下室水位标高,对地下室上浮引起 的结构变形进行分析判断。 [关键词] 抗浮设计;抗拔桩;抗拔锚杆;地下室上浮 Discussion about some problems on the anti——floating design of the basement Abstract:In anti—floating design,the first and foremost thing is to reasonably confirm the anti—floating gauge height of the basement, and then check the global and local stability.If the stability does not fit the demand,it is necessary to make appropriate choice of anti— lfoating measures according to the speciifcs of the projeets.Meanwhile,it is imperative to adopt a multi—phase control over the gauge height of the basement and make judgment on the deformation induced by the lfowing basement throughout the construction period. Key words:anti—floating desin;tension pig1e;tension anchor;floating basement 0引言 勘察报告提供的地下室设计抗浮水位相对较低,但作为建设 用地后结合城市规划道路标高,项目建成后场地地面标高有 了较大的抬高,如果还是盲目地依据勘察报告提供的地下室 设计抗浮水位进行地下室的施工图设计,水位明显偏低,可能 导致地下室抗浮能力不足而引起结构破坏,因此在这种情况 随着城市建设的迅速发展,城市用地日趋紧张,同时人们 对地下车库的要求逐步增多,带地下室的建筑将越来越多,并 且地下室层数也逐渐增多。地下室抗浮设计是地下室结构设 计中的重要内容,合理确定地下室抗浮水位标高、选择适当的 抗浮措施及施工期间地下室水位的有效控制,关系到地下室 工程的建设造价及使用与施工期间的安全,否则就有可能造 成地下室工程建设的投资浪费或可能导致地下室抗浮能力不 足而引起结构破坏,因此地下室抗浮问题应引起设计与施工 人员的高度重视。 1 合理确定地下室抗浮水位标高 下应结合项目建成后场地地面标高、地下室入口标高、项目四 周市政道路标高等综合因素确定地下室抗浮水位标高。 1.3位于斜坡地段场地上的建筑地下室进行抗浮设计时,应 考虑地下水渗流到地下室底板产生的非均布荷载对地下室结 构的影响…。当地下室一侧为敞开,其他三侧有覆土时,对 于整个地下室不能统一采用勘察报告所提供的高于敞开一侧 的地下室室外地坪的地下室抗浮水位进行设计,这种不合理 的水位取值将造成工程造价的投资浪费,而正确的做法应该 是对整个地下室沿着斜坡方向分成若干区段,每个区段分别 根据《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72—2004第 8.6.2条规定: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” 。目前个别勘察单位提供的 勘察报告中对地下室的抗浮水位标高不够严谨,有的设计人 员缺乏对勘察报告进行认真的分析,在确定地下室抗浮水位 采用不同的地下室抗浮水位进行设计。 1.4位于斜坡地段场地上的建筑地下室进行抗浮设计时,当 地下室外围一侧为敞开,其他三侧有覆土时,可在有覆土的地 下室三侧外墙的外侧位于地下室底板标高附近设置排水盲 沟,将土中的水引向地下室敞开一侧的室外地坪排水沟或市 标高时可能产生一些误区,设计人员在设计过程中应注意如 下几点: 政排水管网,从而达到降低地下室抗浮水位,节约建筑物造价 投资。 2地下室抗浮措施的种类及设计要点 1.1勘察单位在提供的勘察报告中描述了勘察期间的最高 水位及最低水位,场地最近3—5年的最高水位,最后提出以 最近3~5年最高水位作为地下室设计的抗浮水位。这种以 最近3—5年的最高水位作为地下室设计使用年限内的最高 水位明显是偏低的,可能会导致地下室抗浮能力不足而引起 结构破坏。 地下室结构一般为一个封闭的箱体,在地下水压力作用 下,受到向上的水浮力,地下室设计时一般需要进行整体抗浮 稳定性和局部抗浮稳定性验算。根据《建筑地基基础设计规 范》GB 50007—2011第5.4.3条,抗浮稳定性计算公式为: Qk/Nwk ̄>Kwk(即:建筑物自重及压重之和除以水浮力需大 于等于1.05),当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 。抗浮设计是地下室结构设 计中的重要组成部分,有时抗浮设计是地下室结构设计的控 1.2有些项目在建设之前或地质勘查期问的原有地形较低, 作者简介:卢杨霖(1965.1一 ),男,大专,工程师,一级注册结构工程 师,从事结构设计工作。 ■施工与质量管理 编建建设科技2()l7.No.2 2.3设置抗拔锚杆 制 素, 此 岳根 不 的抗浮水化采川小 的抗f’t.- ̄lt:施, 常Tf1的地下室抗浮措施 要订以卜儿种: 2.1结构自重抗浮 根据抗浮稳定件il 箅公式,祭休抗浮小满 求垃ff1于 当采用结构fI币=抗浮或 础为f』{ 堆利JI Jl 抗 桩兼做 抗拔韫使用还是无法满足地下 抗浮稳定 的 求f11f,可以 采用设置抗拔锚杆米满 地 事抗浮稳定性的要求、抗拔锚 :的布置彤式应综合号虑水浮 J人小、 板结构彤 、基础类 结构自身的重 小丁地 水刈地 市结十勾的水浮,J造成,主 要的解决方法有:增7J l1地1 率顶板l 的 t 度.既增『JI】结构 Fj蘑提高结构的机浮能 J,义能解决 外排水 顶板上的 及锚杆的数 等求确定,常 的肜 彳『: fl=f 卜力‘周边布 置、沿底板的梁值布氍,沿地 底板均 J . 3施工期间地下室上浮的判断及处理 3.1 设计图纸对施工期间地下室水位的要求 地卜窄没汁 『}】需明确说IW的内容f1’:地卜窄抗浮没计 敷没及景观对 土 度的甚求;地卜 板采ItIl C板没计, 存板面进j彳粗土.既增JJfI结构f{ 捉高结构的抗浮能力,又能 解决地面排水沟及建筑渗水层等构造做法的要求:通过各々 业之问的配合.对地卜市各t;-,k锊道的n 进仃优化,减少地 水位标高、施T地F室蜷础硬底板II,t心将地卜审水化降到 』 程底部最低高程500ram以下 、随着地I-"4 ̄施1 的进展分阶 段地控制地下室水位标高、以硬 地卜 顶板木 ㈠ 的地 下室水位控制标离 3.2施工期间地下室上浮原因 下室层高,从 降低地 事所受f10水浮 抗浮能力 达到捉高结构的 整体汁尊:满足抗浮稳定性要求 Jr 部 满址lllf,I・】‘采用 增加结构刚度 ,将地卜窄水浮力简裁拨“倒楼盖”的 式作 用在地下窜底板上,对地卜市结构按一个祭体 ^构f木系进行 强度及变形的复核 例如1:某厂程…I从j 20 的建筑及带曲 层满铺地卜室组成, 偻之 l仃 跨 L ̄,IA地卜 .两座 施l:期问地卜室l 浮 嘤 址 l 的水浮力大于向下 的结卡勾构件F1币、抗拔桩乐裁力及抗拔锚卡f r}毫找力的总和 施 期 f}{现后浇带_彳『超『ji『I卜水功能、 浇 }埘『刊 地下室 主楼其余的外 跨 层纯地r ,t偻及l从j 纯地下室 顶板授土木施I 、突遇大 或连续 水_火 等情况lIl『,没有及 时采用降水措施,水化超过没汁 求的控 标『矗,最容易导致 地下审上浮。 部分均为筏板恭础.陔r程的整体汁 满足抗浮稳定 琵求, 闪层纯地卜事部分i1 算/f 满 抗浮稳定性要求, 此llJ‘以采 用这种方法埘两层地下审结构按・个格 结构体系进仃强度 及变形的复核,:F1要削所,J 崽 2.2抗压桩兼做抗拔桩 l 3.2施工期间地下室上浮的现场判断 主楼以外纯地下空郎分㈠乎 结构构件n0变形规律是: 纯地下室部分梁板 结构构 :通过 高的观测会发脱有明 的抬高;纯地下室与{ 偻交接处 纯地卜 ・侧结构的梁底 I 程基钏为傩 ,抗浮稳定悱汁 0 满址 求N,J‘. 利 用I 抗JK桩兼做抗拔桩使州,从 达到满越地 ’ 抗浮稳 m现裂缝;L’j主楼卡II邻的纯地卜 筇一跨结十勾饭…脱 行与 主楼外墙的裂缝;与主偻l卡}{邻的纯地卜 第一排 拄柱底 及扯顶 l;现水 裂缝,儿性底及佳顶水平 缝分圳114,现在 (下转第64页) 口 定性的要求抗 桩兼做抗拔桩使川时,桃 j叶乏 的连接需 满足桩抗拔承载力及卡II臆的构造 求, {为多 预;li1机时,接 桩处的构造做法也需满 佻抗拔乐救力及f}I心的掬造 求 I :EO.000 I 士n000 1.200 . II 一 il r_ 主楼 fl _1] 7———一 l ll _l l图1地下室剖面示意图 主楼 , Z , Il lI ±0 0∞ ……一 ±0∞0 …… 主楼 r- f……琵 一r挂疆晨鼍 ttltt 】 #Hl Itltllt,,, j~ I§ …m一……… …喜 …- I# ll 一 =竺竺 别 『地下室负层 Iillt 一 ^It#Hl 一…………… m ’≮ 一 主楼 ………一厂I# 量l ttt11tt ………… …-I …………# 要鼍 一 … i,- liittlit 口 ∞ I 纩————‘— 幽 I地下室女=层 ………一 —I ̄t11t tiitt ∞ 图2地下室上浮裂缝分布示意图 福建建设科技2017.No.2 ●给水排水 (2)在卫生器具和瓷砖的材质方面,可以选择具有抗菌、防 [5]Kay D,Watkins J,Fewtrell L.An evaluation of public health issues associated with,or arising from,drainage—based infection spread 霉、净化空气及远红外效应等功能的新型卫生陶瓷。按作用 机理,抗菌陶瓷大致分为两大类,一类是银系缓释型抗菌陶 瓷,抗菌剂是含银、铜等金属离子与一定的载体结合,另一类 是纳米钛系光触媒型抗菌陶瓷,抗菌剂是纳米光催化半导体 [J].Building Services Engineering Research and Technology,2006, 27(2):119—125. [6]Anon.Inadequate plumbing systems probablycontirbuted to SARS transmission.Releve Epimiologique Hebdomadaire 2003;42:37 l一 72. 材料,如TiO ,ZnO等。(3)在设计施工采购等环节加强质量 的把控,比如材质的质量、水封的高度等等。 4结语 [7]LeungGM,Hedley AJ,H0 L—M,et a1.The epidemiology of severe a— cute respiratory syndrome in the 2003 Hang Kong epidemic:an analy— 大量文献表明,建筑排水系统中的微生物和疾病传播有 着一定的关系,且传播途径不仅依靠水封破坏,卫生器具表面 sis 0f all 1755 patients.Ann.1nt.Med.2004;141:662—73. [8]环境与健康杂志编辑部.世界卫生组织公布香港淘大花园SARS 和管口、水龙头,甚至卫生间空气和瓷砖都可能存在着致病菌 和条件致病菌。建筑排水系统微生物污染问题应引起足够的 重视,应大力完善建筑排水系统的卫生监测与评价体系。建 筑给排水行业不仅要在设计、施工(防止水封破坏)等环节进 行优化与改进,还应从材质、微生物学、医学、建筑使用性质、 空气湿度、清洁措施等多专业、多角度进行进一步探索。相信 随着新技术、新材料的发展,建筑排水系统将日益健康、安全、 舒适,卫生功能将不断完善。 参考文献 [1]Gerba CP,Wallis C,Melnick JL.Microbial hazards of household toi- lets:droplet production and the fate of residual organisms.App1.Mi— crobio1.1975;30:229—37. 传播的环境卫生报告[J].环境与健康杂志,2003,20(4):245. [9]徐凤,朱建荣.“现代杯”全国优秀建筑给排水论文集[c].天津: 天津大学出版社,2013:28~3O. [10]苏瑾,崔文广,张世新,等.上海市某区居室下水管道微生物污染 状况调查[J].环境与职业医学,2010,27(7):385—389. 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(上接第45页) 害情况采取适当的修补或补强措施。 4结束语 框架柱的两个相对的柱面上;框架柱柱角混凝土可能产生崩 裂;当为两层地下室时,地下室负一层的裂缝宽度及数量会比 地下室负二层大且多,具体裂缝分布详图2。设计人员可根 据上述描述的变形规律参与现场分析,对是否是地下室上浮 地下室已成为许多高层建筑中不可缺少的部分,地下室 抗浮设计已成为地下室设计中的重要内容,地下室抗浮设计 关系到地下室工程造价及使用安全,施工期间的地下室水位 控制关系到地下室施工期间的安全,因此应充分重视地下室 抗浮设计及施工期间的地下室水位控制。 参考文献 [1]机械工业勘察设计研究院.JGJ72—2004高层建筑岩土工程勘察 规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2004. [2]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50007—2011建筑地基基 础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2011. 而引起结构构件变形做出初步判断,为进一步判断可检测地 下室的实际水位标高是否超过设计要求的控制水位。当地下 室底板下的土层为透水层时,可以在地下室底板钻一个洞,根 据水喷出的高度来判断实际水位标高,否则需在地下室底板 钻的洞中塞进一根竖向水管,根据竖向水管中的静止水位来 判断实际水位标高。 3.3施工期间地下室上浮的处理 首先采取措施降低地下水位,待地下室结构下沉复位稳 定后,再对结构构件进行综合评估,根据构件的具体变形及损 [3]总参工程兵科三研.GB 50108—2008地下工程防水技术规范 [S].北京:中国计划出版社,2008.