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摘要：一般而言，当地下结构物自身重力小于基础下方地下水对其产生的浮托力时，结构物将可能会出现上拱或上浮失稳破坏现象。基于此，本文以我市某商住建筑为例对地下结构抗浮设计进行简要分析。
关键词：商住建筑；地下结构；抗浮设计；
1地下室抗浮设计
对于抗浮稳定计算，采用的主要规范或标准有JGJ476—2019建筑工程抗浮技术标准以及GB50007—2011建筑地基基础设计规范。抗拔桩或锚杆计算主要参考JGJ94—2008建筑桩基技术规范，GB50330—2013建筑边坡工程技术规范等规范。设计时需要注意以下内容：1）恒载取值需切合实际，不可盲目放大。一般在主体结构计算时，恒荷载有时或许会适当放大。但对于抗浮来说，恒荷载是有利的荷载，计算时需要输入准确的荷载。2）地下水一般可按恒荷载输入。因为对于地下室来说，水位变化大多比较缓慢，计算可按恒荷载考虑。3）水浮力需要考虑高水位和低水位。高水位用于抗浮计算，低水位用于不考虑浮力作用时地基承载力计算。4）设计中应注明地下室停止降水的条件，如完成地下室外墙填土、完成顶板覆土、主楼施工至哪一层等，地下室停止降水的条件应该与计算相符。
2工程概况
我市某商住建筑（以下简称本工程），距离河边200多米，抗浮水头12.30m，地下水丰富。该建筑地下3层，层高从上到下分别为4.6m，3.4m，4.3m；地上有2栋30层高层，带局部商铺；地上商铺部分有0.5m～1.0m的覆土。根据初步计算，地上商铺及纯地下室仅靠自重无法满足抗浮要求，必须采取有效的抗浮措施。
3 地下结构抗浮设计的影响因素
地下水位及其变化范围是影响地下结构抗浮设计的重要因素及依据。在计算浮力作用值时，关键是确定结构的抗浮设防水位。抗浮设计水位选定的合理与否直接影响抗浮设计的质量，对结构抗浮的造价影响很大。在我国最新的高层建筑岩土工程勘察标准（JGJ∕T72—2017）中对于抗浮设防水位的相关规定为：抗浮设防水位宜取施工期间至全寿命使用期间可能遇到的最高水位。在确定最高水位时，应该综合考虑地势地貌、地层机构、地下水类型与补给及其排泄条件等因素；同时也可按照勘察实测的最高水位进行确定，同时应考虑季节对水位的影响以及浮力对结构的不利影响。在确定抗浮设防水位时，应当充分利用水文观测记录。
4 抗浮措施
4.1降排截水法
降排截水法的原理为在抗浮结构范围内布置系统性的盲沟以及降排水等设备，使地下水位保持在一个相对较低的水平，从而降低地下水对于底板产生的浮力，以此来达到抗浮的目的。采用降排截水法可有效降低工程抗浮的造价，适用于地下埋深不是很大，地下水浮力相对较小的工程结构。由于其投入较低，现广泛应用于地下水浮力相对较小，且满足降排截水条件的建筑物。如深圳宝安中旅大酒店与安徽某人防工事均采用了降排截水法抗浮技术。
4.2压重法
压重法抗浮又被称为压载抗浮或配重法抗浮，其抗浮原理为通过增加结构的自重及压重（边墙加载、基板加载、顶板压载以及在地下结构的顶板上增加覆土或延伸底板来实现）来抵抗地下水产生的浮力，通常作为基本的抗浮方法进行应用。压重法抗浮能够有效降低设计及施工的难度，适用于地下结构顶板及底板设计尺寸相对较大且结构自身重量较大的结构物。
4.3 抗浮桩
抗浮桩属于抗拔桩的一种特殊形式，其抗浮原理是利用桩体自身重量和桩侧摩阻力来提供抗拔力，以抵抗地下水产生的浮力。抗浮桩受力平衡方程见式（1）~（4）：
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（1）
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（2）
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（3）
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（4）
其中，Qk—单根桩承载力的标准值；qik—i层土的抗拔极限侧阻力标准值；Ui—抗拔桩长度；
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—桩周
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层土的厚度；λi为抗拔桩的抗拔系数；FG—结构底板自重对抗拔桩的作用力；Ppcp—混凝土的容重，Ap—桩的直径。目前，经常应用到的抗浮桩的种类较多，其应用时受地质条件的影响较大。一般而言，沉管灌注桩通常被应用于淤泥质黏土、黏土类地基当中；而对于砂土、粉土、硬可塑类黏土以及风化基岩地基则通常采用人工挖孔扩底桩的形式。如南京太阳宫广场采用了钻孔灌注桩，广东奥林匹克体育场选用了预应力管桩，南京月牙湖花园君安苑则采用了人工挖孔桩作为地下室抗浮桩。这主要是因为在以上的建筑物中，抗浮桩同时兼具抗压桩或围护桩的作用，更有利于控制工程造价，而降排截水法等虽能有效进行抗浮，但是在降低成本方面不具有优势。在应用抗浮桩抗浮时，应着重注意由于水位变化而产生的抗浮桩反向受力及耐久性问题。抗浮桩虽然具有后期维护简单的优点，但其前期投资较大，低水位工况下容易受到反向压力以及发生桩身开裂引发耐久性问题。为此，应对其进行低水位工况下的承载力验算，通过控制桩身高度、施加预应力和添加除锈剂来控制桩身的裂缝宽度及提高钢筋抗锈蚀能力，提高抗浮桩的耐久性。与其他抗浮方法相比，抗浮桩抗浮虽然前期的建造成本较高，但是其主要优势在于后期维护管理问题相对较少，有利于结构后期施工的进行。
4.4抗浮锚杆
抗浮锚杆是一种深埋入土体的受拉杆件，由锚固体、拉杆以及锚头三部分组成，承受由于土压力、水压力以及其他荷载所产生的拉力。自20世纪90年代以来，随着锚固技术的迅速发展，抗浮锚杆逐渐广泛应用于地下工程。其锚固机理与抗浮桩类似，均为利用杆体和灌浆形成的锚固体与锚固岩土层之间的摩阻力来提供抗拔力以此来达到抗浮的作用。
在地下水丰富的沿海及沿江城市，由于其造价低廉、施工便捷，抗浮锚杆技术得到大规模推广利用，如大连市体育场东外场、深圳罗湖体育馆地下室、大连市人民体育场、三亚亚龙湾污水处理池、厦门嵩屿电厂煤码头、上海市新华路改建立交地道以及上海龙华污水处理池等工程均采用了抗浮锚杆技术进行抗浮。目前来看，以上应用抗浮锚杆的项目，抗浮效果相对较好，有效的削减了地下水浮力对建筑物的不利影响。其他抗浮措施相比，抗浮锚杆具有成孔直径较小，布置速度快，耗用时间短，对于施工技术设备的要求相对较低，施工过程相对比较简单的特点。但由于抗浮锚杆自身工作所处的环境及它的受力特点，抗浮锚杆的耐久性问题一直尚未得到很好的解决。近些年，国内外学者对于新型纤维增强复合材料抗浮锚杆开展了多方面的研究，与传统材料相比，纤维增强复合材料抗腐蚀性能力强。因此，可借助新型纤维增强复合材料良好的耐久性能，来解决传统抗浮锚杆存在的腐蚀问题。
4.5齿槽抗浮
齿槽抗浮技术是一种在地下结构的围护结构外增加部分齿槽的抗浮方法。齿槽抗浮技术的原理是通过在结构板外增加局部外挑形成一种齿槽结构，利用外增齿槽与围护结构的嵌固作用使围护结构与主体结构共同作用进行抗浮。采用齿槽抗浮有利于结构与围护桩系统整体受力效果良好，多应用于带有围护结构的大型地铁车站的抗浮设计。
结束语
综上，通过以上对工程结构的抗浮设计及抗浮措施做了简要的介绍，分析归纳了相关措施的优缺点以及适用范围，以供技术人员参考。但由于工程地质条件的复杂多变性，在进行抗浮设计具有不确定性，需要充分考虑地下水位、地质条件、施工技术、成本造价的等各方面因素，选择最佳有效的抗浮方案。
参考文献：
[1]李景文，乔建刚，付旭，等.GFRP锚杆在抗浮工程中的研究现状与展望[J].玻璃钢/复合材料，2019（01）：99-105.
[2]郭建强.大型地铁车站结构齿槽抗浮技术[J].铁道建筑，2019（05）：186-188.
[3]曾国机，王贤能，胡岱文.抗浮技术措施应用现状分析[J].地下空间，2004（01）：105-109+142.