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地下工程的抗浮措施及抗浮设计

摘要：地下水的浮力对基础的稳定有不利的影响。本文根据地下工程的特点，
分析了几种常用抗浮措施的适用条件，提出了地下工程抗浮设计的步骤和方法。

关键词：地下工程；抗浮措施；抗浮设计；浮力

Abstract:Thebuoyancyofgroundwatermakesadverseeffectstostabilityof
foundation.Inthispaper,basedonthecharacteristicsoftheundergroundengineering,
theappliableconditionsofseveralmeasuresforbuoyancyresistingareanalyzed,and
thestepsandmethodsofbuoyancyresistancedesignareputforward.

Keywords:undergroundengineering;buoyancyresistance；measuresdesignof
buoyancyresistance;buoyancy

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