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地下工程的抗浮设计和加固措施的探讨

作者：李海建
来源：《科技资讯》2012年第34期

摘要：本文针对在我国一些地下水位较高的地区，地下水浮力引起的地下工程结构的破
坏越来越多的问题，总结了地下工程水浮力计算方法和抗浮设计水位，在工程中常用的抗浮设
计措施，及在地下工程结构受地下水作用上浮时常用的控制措施和加固方法。

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。

地下工程抗浮设计1

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。

水浮力计算和抗浮设计水位1.1

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：×
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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。

抗浮设计1.2

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。
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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。

地下工程抗浮加固措施2

控制结构上浮的措施2.1

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