抗浮设计通用12篇
伴随着我们国家的国民经济的加快速度进行发展，全国各地开展了大量的工程建设，建筑行业作为我们国家的国民经济的重要支柱之一，为我们国家的国民经济的发展做出了巨大贡献。但随着城市用地越来越紧张，以地下室为代表的地下建筑结构在建筑规划设计阶段越来越得到重视，从结构设计角度如何确保这类结构在满足结构安全及耐久性要求是相关设计人员应当注意的问题。其中地下室抗浮作为地下室结构设计的重要部分，更加需要设计人员在抗浮设计方法及对策方面有所认识。
工程桩，就是在工程中使用的，最终在建构筑物中受力起作用的桩，根据桩身材料可分为混凝土桩钢桩和组合材料桩等，按承载性状可分为摩擦型桩和端承型桩，工程桩基础大多是现浇大直径柱，整体性好，工程桩周围与土层间摩擦力大。但同时也应当注意工程桩在使用的过程中经常会出现的裂缝及耐久性较差的问题，因此在地下室结构抗浮设计中使用工程桩抗浮应当对于使用的过程中可能涉及到的桩体变形问题进行相对有效预估。
锚杆抗浮是建筑工程地下结构抗浮措施的一种，在建筑物采用天然地基且基岩或良好锚固土层埋深较浅锚杆长度较短等情况下，锚杆抗浮是地下室抗浮设计很好的选择，锚杆抗浮为抗拔桩体承受拉力，普通抗浮桩受力也是自桩顶向桩底传递，桩体受力大小随着地下水位的变化而变化，因此当地下水压力较大，松散砂层太厚，锚杆受到的拉力也随之发生变化，不宜采用锚杆抗浮，这样的一种情况下如果采用锚杆，就会产生较大的变形，不利于结构稳定，造成抗浮失效此外，当软弱土层较厚或锚杆自由段过长时，这种方案抗浮也是不合适的，锚杆自由段长其永久防腐蚀措施要求就较高，工程费用也会显著增加。
排水法抗浮主要是通过修建排水盲沟将地下室周围的地下水自流排到较低区域，这种方法只适用于建筑场地标高相对于周围地面较高或附近有较低水位的排水系统工程中，不能广泛使用当前比较流行的一种排水法抗浮是标准静水压力释放系统，该系统通过多孔聚乙稀排水管网将地下水位降到地下室底板以下，使地下室地板不受或受很小的水浮力，能够有效地防止地下室上浮。
有些设计人员对上述最基本的概念还不够清晰，例如，有些设计人员只对地下室底板的梁、板、墙在地下水浮力荷载作用下的强度计算，未做整体抗浮的认真分析，特别是独立地下室、水池等，造成地下室整体上浮，给地下室结构带来严重破坏，难以进行复原处理。又如有些设计人员利用上部结构自重抗浮，只计算上部结构总自重标准值大于总的水浮力设计值，就认为抗浮设计满足规定的要求。既不分析其上部建筑荷载的分布，又未计算局部抗浮，局部范围因抗浮力小于水浮力，底板隆起、造成地下室及上部结构局部范围内大面积破坏。再如，在地下室底板计算中只验算强度不进行变形的裂缝宽度的计算，造成底板产生裂缝，漏水严重，形成“地下游泳池”。
更值得一提的是，有些设计人员和实施工程人员对地表水作用认识不足，当地下室地基为不透水的岩土层、支护又严密的基坑，一般认为不存在水的浮力，因此造成施工期间或使用期间地下室上浮破坏的盲点，一旦暴雨来临，地面的地表水全流入基坑形成“脚盆”效应，即基坑为 “大脚盆”，地下室成为“小脚盆”。施工期间一旦未及时采取降水措施就会将“小脚盆”浮起，使用期间若不将四周的回填土采用粘性土分层夯实形成止水层，也同样会产生“脚盆”效应。
为防止地下室整体上浮我们一般采用两类做法，一类为“压”，一类为“拉”。 当采用“压”的做法时，利用建筑的自重（包括结构及建筑装修、上部覆土等，不含楼面活荷载）平衡地下室水的总浮力，当不能平衡时，必须增加“拉”的做法，即采用桩或锚杆等来抵抗地下水的浮力。无论是“压”还是“拉”的做法，都一定要进行整体抗浮验算，保证抗浮力（压重+抗拉力）大于水的总浮力。局部抗浮验算，除了梁板墙柱结构构件的强度验算、变形验算和裂缝验算，还应包括局部的抗浮验算，对于大面积地下室上建有多栋高层和低层建筑，建筑自重不均匀，当上部为高层或恒荷载较大时，该范围的整体抗浮能力可能较高，但上部没有建筑或建筑层数不多的局部范围，特别应进行分区、分块的局部抗浮验算，例如：柱、桩、墙的压力或拉力能否平衡它所影响区域里的水浮力总值。同时在进行工程的抗浮设计时，要做到以下三个步骤：（1）仔细研读勘察报告；（2）进行整体抗浮和局部抗浮验算，并提出施工期间的抗浮措施和降水措施；（3）对存在“脚盆”效应的结构可以进行分析。
经济的发展促进了建筑在向朝着高度持续不断的增加的同时，以地下室为代表的地下建筑也在持续不断的增加，其中地下水的存在是地下室结构设计中需要仔细考虑的重要问题。地下室抗浮设计是修建地下室时十分关键的问题，必须慎重对待在真实的操作中，必须仔细分析勘察场地条件周围环境和土层情况，准确计算出地下水浮力，根据不同工程的详细情况灵活运用各种抗浮设计方法。
随着社会经济、城市建设的发展，人们对地下空间的需求一直增长，地下工程在整个建设项目中所占的比重慢慢的变大。近几年来，有不少地下室因地下水的作用而造成工程事故，如有裂缝、漏水、地下室底板局部拱起甚至地下室上浮及结构破坏等，处理起来非常棘手且效果不好。在多个地下室因水浮力作用而引发的工程事故中，主要是由于设计人员对地下水的作用认识不足，抗浮设计的基本概念不清晰造成的。本文根据审查工程中地下室抗浮设计出现的一些问题，总结以下几方面在设计时需加以注意。
规范规定建筑物在施工及使用阶段均应符合抗浮稳定性要求。在建筑物施工阶段，应根据施工期间的抗浮设防水位和抗力荷载进行抗浮验算，必要时采取可靠的降、排水措施满足抗浮稳定要求；在建筑物使用阶段，应根据设计基准期抗浮设防水位进行抗浮验算。验算地下水对结构物的作用时，原则上应按勘察报告提供的设防水位计算水浮力。确定一个科学合理的抗浮设防水位对于地下室的结构设计是很重要的。抗浮水位、防水水位和设防水位这三个术语的意义不同，抗浮水位是指抗浮设计时控制浮力的水位，防水水位是地下水防水设计时控制设计的水位，对同一个场地而言，有些情况下水位是相同的，但有些情况可能不相同。设防水位的含义应该更具有严格的内涵，抗浮水位与抗浮设防水位严格程度不同，抗浮设防水位应该包含有多少年一遇的水位，或者超越概率，假如没有历史资料可以作概率分析，这个水位没多少年一遇的内涵，则只能通称为抗浮水位而不能说是抗浮设防水位。由于分析设防水位的超越概率需要长期观测的地下水历史资料，对于没有建立长期观测地下水位站网的城市和地区，仅凭勘察时观测的地下水位作为设防水位是不确切的。
抗浮设计首先应考虑采用增加自重或覆土的办法，即自重平衡法来平衡地下水浮力。无论采用增加结构自重，还是增设覆重，都是要按照经济合理的原则做处理的，是有限度的。通常在防水底板上增设回填土、灰土垫层、毛石混凝土、素混凝土层等，有的采用铁屑混凝土（不建议采用）；另外在地下室顶板增设覆土，局部也可采用地下室底板外挑，比较经济有效。
如果采用自重或覆土加覆重办法，抗浮计算仍不满足时，可采用抗拔桩和锚杆处理。采用抗浮桩或抗浮锚杆等措施，应在基坑开挖前确定抗浮设计的具体方案。以便于基坑槽、抗浮桩施工及本工程基坑降水与边坡支护、基础施工等后续工艺的衔接。抗浮桩或锚杆设计所需各岩土层相关参数可按岩土工程勘测考察报告提供值采用。采用配重加锚杆相结合的方案，锚杆的孔径150mm，200mm较为常用，具体设计可由抗拔试验数据确定。
（1）对于地下水位较低的情况，通常仅按构造要求，设构造防水底板，板厚不小于250mm，构造配筋即可满足规定的要求。但是，实际工程中，有的工程地下水位较高（在底板之上），也采用构造做法就不妥了，此时虽然整体抗浮满足规定的要求，但局部抗浮混凝土底板裂缝可能不满足，独立柱基与防水底板变形不协调，结果是因配筋过小导致防水底板开裂失效。
（5）高层地下室采用独立柱基或条基加抗水底板时，在抗水板下设褥垫，以保证实际受力与设计计算模型相同。高层建筑地下室设计时，当底板下的土质较好时，地下室底板自重、地下室隔墙和水池等荷载考虑由底板下的土层直接承受，应要求不扰动土层、对遇到软弱土时的处理方法，超开挖或者标高变化处的回填土的施工应提出明确的要求，回填土未加处理将引起底板开裂。
（9）抗拔桩计算问题：抗拔桩配筋计算时荷载分项系数取1.0有误（审查中发现，抗浮计算时水浮力和压重分项系数均取1.0计算，当水浮力大于压重时，抗拔桩桩身配筋按（水浮力一压重，钢筋强度计算，严重错误）。地下室底板的强度计算时（水位较高，总竖向荷载往上）（桩基时不同），板、覆土的自重的荷载分项系数取1.2有误，根据《建筑结构荷载规范）GB50009—2012第3.2.54条荷载分项系数应取1.0。抗浮计算时，板、覆土的自重的荷载分项系数应取0.9进行折减。
本工程水池下管道敷设，即在地下泥床上开挖一条基槽，进行抛砂、土工布等基础处理后，再将管道经过沉放至水下基槽，在管道胸腔以下抛砂，管道胸腔以上填砂、石袋并进行理坡处理等，完成水池下管道敷设。一般的水池下连接上面的管道有数倍于水下管道的长度。在管道运行时，大量上面管道内的空气因溢气阀来不及排气而被压送至水池下管段，在水池下的管段较容易积累大量气泡而形成空管。
水池下管道上浮造成管道折断或整体上浮的事故不断，管道抗浮措施大体上分为：(1)主动抗浮，就是控制空气被压送至水下管道，尽可能的避免形成水池下管道空管现象，从根本上解决水池下管道上浮问题。其措施主要有设置高位井、排气管、阀门控制排气管等。(2)被动抗浮：在会造成空管后，管道在上浮时增加向下的拉力，从而避免管道上浮。其措施主要有设置抗浮桩、钢砼压块、压翼结构、配重等
近几年来，随着城市的发展，地下建筑不断增多，其抗浮问题也就随之而来。笔者在辽阳新城购物中心地下室抗浮设计过程中，发现现行的各种锚杆规范、规程对土层抗浮锚杆的抗拔承载力特征值计算方式及抗拔力检测的新方法的规定不够明确。关于土层锚杆抗拔力的计算及检测的现行规范规程包括：《建筑边坡工程技术规范 GB50330-2002》、《岩土锚杆（索）技术规程 CECS22：2005》、《建筑地基基础设计规范 GB50007-2011》和《全国民用建筑工程设计技术措施（2009版）-结构专业（地基与基础）》。由于这些规范规程编写的年代和人员不同，造成了对土层锚杆抗拔力的计算及检测的各种规定不一样。鉴于目前土层抗浮锚杆设计及检测中存在的一系列问题，只参照一本规范规程可能没办法解决土层抗浮锚杆设计及检测中的所有问题。
从以上3本规范能够准确的看出：关于“抗浮锚杆竖向抗拔承载力的计算公式”均采用了“锚固段注浆体与地层间的粘结强度特征值或标准值”，这正是抗浮锚杆与抗拔桩之间的主要差异之一，按理应采用《岩土锚杆（索）技术规程 CECS22：2005》或《建筑地基基础设计规范 GB50007-2011》的公式来确定抗浮锚杆竖向抗拔承载力。但在辽阳新城购物中心地下室抗浮锚杆竖向抗拔静载测试中，现场试验得到的竖向抗拔承载力数值（D=400，Rt=180KN， La=4米）与按《岩土锚杆（索）技术规程 CECS22：2005》规定计算（D=400，Rt=230KN， La=2米）差别很大，却与按《全国民用建筑工程设计技术措施（2009版）-结构专业（地基与基础）》公式（7.3.2-2）计算（D=400，Rt=181KN， La=4米）吻合，其中固然与勘察单位提供的“锚固段注浆体与地层间的粘结强度标准值”取值不准有关，但与规范的不严谨亦有关系。
在与设计人员交流中发现，有一部分技术人员对土层锚杆（或桩）的静载基本试验和验收试验的概念不是很清楚。其实基本试验与验收试验的根本区别是试验目的不同，如《建筑边坡工程技术规范 GB50330-2002》规定：“基本试验最大的目的是确定锚固体与岩土层间粘结强度特征值、锚杆设计参数和施工工艺。”这是为锚杆的设计取得技术数据或确定施工工艺而进行的试验，其目的主要是确定极限抗拔承载力；“锚杆验收试验的目的是检验实施工程质量是否达到设计要求。”，其目的就是检测已经施工的锚杆质量是不是达到设计要求，也就是通俗意义上的锚杆验收检测。
对验收试验的试验荷载，各规范标准的表述也不尽一致，《建筑地基基础设计规范 GB50007-2011》中规定“试验最大荷载值按0.85Asfy确定”；《建筑边坡工程技术规范 GB50330-2002》中规定：“试验荷载值对永久性锚杆为1.1ξ2Asfy；对临时性锚杆为0.95ξ2Asfy”；《岩土锚杆（索）技术规程 CECS22：2005》中规定：“永久性锚杆的最大试验载荷应取锚杆轴向拉力设计值的1.5倍；临时性锚杆的最大试验载荷应取锚杆轴向拉力设计值的1.2倍”。由此看出，《地基基础规范》和《边坡规范》中规定的验收试验荷载只与锚筋抗拉强度有关；《锚杆（索）规程》规定的验收试验最大试验荷载，由锚杆轴向拉力设计值决定。
《建筑边坡工程技术规范 GB50330-2002》提出：“验收试验锚杆的数量取每种类型锚杆总数的5%，且均不得少于5根。”；《岩土锚杆（索）技术规程 CECS22：2005》中提出：“验收试验的锚杆数量不得少于锚杆总数的5%，且不得少于3根。”；《建筑地基基础设计规范 GB50007-2002》提出：“抗浮锚杆完成后应进行抗拔力检验，检验数量不得少于锚杆总数的3%，且不得少于6根”；但在修订后《建筑地基基础设计规范 GB50007-2011》提出：“验收试验的锚杆数量取锚杆锚杆总数的5%，且不应少于5根”。
笔者认为，《建筑地基基础设计规范 GB50007-2002》中专门提到了抗浮锚杆，而《边坡规范》、《锚杆（索）规程》和《建筑地基基础设计规范 GB50007-2011》中的锚杆应该指的是支护锚杆。所以，对于抗浮锚杆的检测，建议采用《建筑地基基础设计规范 GB50007-2002》的规定：“抗浮锚杆完成后应进行抗拔力检验，检验数量不得少于锚杆总数的3%，且不得少于6根”，希望再次修订《建筑地基基础设计规范》时重新把“抗浮锚杆的验收数量”作明确规定。
G/F≥1.05 其中：G表示水池内不盛水时水池自重等永久性荷载标准值；F表示水浮力标准值。图1为设置锚桩或锚杆水池整体抗浮受力示意图。其中G1表示池体自重，G2表示水池压重，G3表示池底外挑墙址上土压重，N1表示池底抗拔桩或锚杆的抗拔力，F1表示由抗拔桩或锚杆划分的每个计算单元内的水浮力，如图1所示。
目前，实际工程中常用的水池抗浮设计方案有：1） 自重抗浮；2） 压重抗浮；3） 打抗拔桩抗浮或者打锚杆抗浮等方法。其中自重抗浮和压重抗浮的设计方案适用于平面尺寸较小和地下水浮力较小的情况，一般水浮力为水池自重1.0~1.25倍时采用自重抗浮或压重抗浮是比较经济的。对于平面尺寸及水浮力较大的大型石油化工水池，一般情况下，地下水浮力可以达到水池自重的1.5倍左右，甚至更大，此时若通过水池自重或者压重是很难满足水池的抗浮要求的，并且水池底板的计算也将非常困难，因为，水池底板的计算原则是： 1）地基反力按直线分布，有水浮力的情况下，水浮力也应按直线）池底一般视为简支于池壁之上，按刚性地基板或弹性地基板。由此带来一个直接的问题是：
为了解决这个问题，可以考虑采用打抗拔桩或者设置锚杆来加以解决。此种设计方案对大型半地下池和地下池的抗浮是非常好有效的，不仅能满足水池的整体抗浮，还能通过抗拔桩或锚杆的合理设置解决水池的局部抗浮问题，同时，因为抗拔桩或锚杆抵抗了池底水浮力，当池底地基土的承载力特征值达到130kp以上时，可考虑水池池底板采用近似整体式构造底板的做法，从而为大型石油化工水池底板的计算提供了便利条件。
随着城市化进程的开展，地下空间开发越来越受到重视，且规模也越来越大。高层建筑的多层地下室、地下铁道及隧道、地下停车场、地下商场、地下仓库和地下市政设施都面临着抗浮设计的难题。目前采用的抗浮措施主要有加重法、降截排水法、抗浮锚杆和抗浮桩等[1]，各种方法及联合方法均有很多成功案例。抗浮设计的关键是准确地确定浮托力，这也是近年来专家学者研究和讨论的热点，主要表现在抗浮设防水位的确定和粘土浮力计算折减问题。地下结构受到地下水浮力的作用，导致建筑底板破坏、梁柱节点处开裂及底板的破坏等。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。
地下建筑的层数一般不高，但是建筑面积非常大，导致地下室处在地下水的浮力作用下，不能用自身重量来平衡这种浮力，导致地下建筑的顶板受到巨大力的作用，对于层数在3层以下或底板埋深
7m的地下室来说，永久抗浮安全度往往不够，导致地下室整体或局部上浮的工程事故时有发生，给国家和人民带来了极大的损失，随着地下空间的逐步利用，人们总结了出现这种问题的原因：
对于配重法，适用范围广，可以将增加的重量设置在底板上，通过抗浮计算得到需要配置的重量，然后再底板上设置回填层，用土、砂、石等密度大的材料进行回填，利用回填物的重量来增加地下工程的总体重量，达到抗浮的目的。有时可以利用底板外挑部分回填一部分配重，达到增加自身重量的目的；对于底板为板柱或梁板结构，可以利用底板柱帽或梁至地坪之间的空间设置回填土，这种方法可以解决地下工程抗浮问题，还可以作为底板的防水处理。综上，配重法作为一种简单可行的方法，不受地理条件、施工环境的影响，不但可以降低造价，还可以解决抗浮问题，常常作为基本方法予以采用。
若计算结果v
0，则应采取抗浮措施。在浮力计算过程中要注意：当地下建筑面积与上部主体结构面积相同时，可简单比较地下建筑水浮力与建筑总荷载的关系，来判断是否可能发生上浮；当地下建筑面积大于上不主体建筑±0.000层面积时，或按裙房楼层比较浮力与建筑总荷载，浮力大于建筑总荷载时，应以竖向受力构件为单元分析浮力的平衡状态。
（1）施工阶段的抗浮措施。地下建筑物若处于透水系数比较大的粉质粘土、粉土、砂土中，由于正值施工期间，地下建筑的顶板和覆土尚未完成，此时底板和外墙已施工完成。在地下水的作用下，形成了水浮力，当浮力不大时，可以利用排水明沟、集水井进行排水，以减少水浮力；当土质的渗透系数大，应在地下建筑底板中设置后浇带，利用板下的垫石作为倒滤层，排除水后，直到地下建筑底板的水排干净后，浇筑后浇带的混凝土。
（2）永久性抗浮措施。在上面提到利用配重法、抗浮桩法、抗浮锚杆等来平衡地下水浮力，工程中常用的永久性抗浮措施：抗浮锚杆，由于粘质粉土、硬塑状粘土或风化基岩适宜钻孔注浆，若地下建筑底板下是这些土层，可以利用注浆锚杆法。抗浮锚杆具有良好的底层适应性，易于施工，锚杆布置非常灵活，锚固效率高。由于其单向受力特点，抗拔力及预应力易于控制，有利于建筑构件的应力与变形协调，降低结构造价，在许多条件下，优于配重法和抗浮桩法。
近几年来我国的高层建筑开始逐渐的增多，这也就导致了我国现在的地下工程建筑的面积越来越大。为了更好的满足私家车的停车问题，在每一幢高层住宅区地下都与若干的高层建筑物设计了贯通的大型车库，这些地下车库的深度都是非常深的。同时为了更好的利用地下空间，不仅仅是在主楼或者是裙房下设置了地下停车场，在各个建筑物中间的空地下面也设置了地下的停车场。这些地下停车场一般情况下都是连到一起的，这就造成了施工设计不叫困难。而且深度的加深、面积的加大造成了地下水库的抗浮设计问题日益突出。抗浮设计是否合理直接关系到了地下工程的质量，关系到地下车库能否正常使用，关系到地下车库使用过程中的安全问题。本文介绍了抗浮力的计算方式以及在大型地下设施中常见的几种抗浮措施。
在进行抗浮设计之前，需要确定工程的抗浮设计水位。在工程开始之前对当地进行工程地质勘察的时候一般只是会对勘察期间的地下水位计其变化范围进行勘察，同时会提到的就是常年该地区的地下水最高水位。但是在大型的地下车库建设的过程中，需要对地下水水位有更加深刻的认识，需要在工程开始之前对地下水的水位进行更进一步的研究，从而针对此次工程，确定好工程建筑的防水设计水位以及抗浮设计水位。大型地下停车场的抗浮设计水位不是指常年的最高水位，也不是在勘察的过程中地下水的水位，需要对该地区地下水水位历年以来的变化进行综合分析，同时需要考虑到的因素还有地下水水位的补给、排泄，再充分的结合此次工程的重要性以及在工程完工之后地下水水位变化的可能性来准确的确定大型地下车库的抗浮设计水位。一般来说，选取的抗浮设计水位应该就是在工程建成使用的整个过程中，该地区地下水水位的最高水位。但是也有特殊的情况，比如说某个地区的最高地下水水位超过了工程施工的地面，那么就只能选取工程施工地面作为抗浮设计水位。
地下水在对地下停车场等地下建筑产生作用的时候是跟水直接作用于水中的物体是不一样的，作用机制比较复杂，所以说想要十分准确的确定地下水对于地下建筑物的压力还是比较困难的。在不用的地质条件之下，地下水对于相同的地下建筑物的作用力是不一样的，也就是说在计算水浮力的时候还需要考虑当地的地质状况。在一些透水性比较好的地方，地下水的水浮力是不应该进行折减的。而在透水性不好的地质条件之下就需要对水浮力进行一定的折减，如果当地岩层的透水性极差的情况下甚至于可以不考虑地下水浮力的作用。对于需要对地下水的水浮力进行折减的情况下，需要根据当地具体的地质状况进行详细的研究来确定。本文详细介绍一下不考虑水浮力折减的情况下水浮力的计算。
地下水对于地下车库的作用主要是浮力，当地下车库的总体质量小于地下水产生的浮力的时候，地下停车场就会发生上浮。从这个原理中我们可以想到，只要我们加大地下停车场的质量，使其超过地下水对停车场产生的浮力，就可以解决地下水浮力的问题。增重法主要可以通过对一下几种方法来实现：顶板覆土增载、地下车库底板增厚、室内堆载以及边墙加载。这种方法的优点是显而易见的，那就是施工过程简单，技术含量不高。但是缺点也同样明显，增加质量的同时，增加的质量可能被增加埋深造成的浮力完全抵消掉，这样就得不偿失了。
抬高地下室底板，一般有两种方法可以实现，第一种就是将建筑物的高度进行整体上的上移。第二种方法是降低地下建筑物的层高。这两种方法都能够有效的对地下室的地板进行抬高，从而实现地下水浮力对于地下建筑物的作用。这种方法的缺点十分的明显，降低地下建筑物的层高有可能会影响到地下建筑物的功能。增加建筑物的总高会增加施工的难度。
我国的人口数量正在逐渐增多，随着社会科技的不断进步，经济的不断发展，私家车已经开始越来越普遍，我国私家车的数量已经名列世界前茅了。但是私家车的普及也带来了一个问题，那就是停车位供不应求，为了提供更多的停车位，地下停车场慢慢发展起来，但是与很多的地下建筑一样，地下车库面临着抗浮问题。本文介绍了地下水浮力的计算，以及地下车库抗浮的几项措施。
砼的缺点之一是自重大，但事物均有两面性，抗浮时自重越大越有利。配重抗浮一般有三种方法，一是在底板上部设低等级砼压重；二是设较厚的钢筋砼底板；三是在底板下部设低等级砼挂重。一、二种方法的优点是简单可靠，当构筑物的自身重度与浮力相差不大时，应尽量采用配重抗浮，对工程造价的影响小,投产后亦没有管理成本。但构筑物的自身重度与浮力相差较大时,本方法将会增加工程量使土建造价提高，原因是配重部分要扣除浮力，导致配重部分的厚度增大；较大的埋深也将增加挖方量和排水费用，同时也会增大基底压力，引起较大的地基变形。如采用底板上设低等级砼压重的方法，将会使壁板的计算长度H加大，而壁板根部的弯矩值与H是平方关系,这样会使壁板根部的弯矩值增长较快，弯矩值较大时，板厚和配筋也会相应增大；如采用较厚的钢筋砼底板的方法，其工程量与设低等级砼压重相差不多，壁板的弯矩值虽小，但底板的钢筋用量会有些许增加；如采用底板下设砼挂重的方法，壁板的弯矩值小，底板的钢筋用量也不会增加，但底板和挂重部分砼须用钢筋连接，施工比较麻烦，当地下水对钢筋和砼具有侵蚀性时，设砼挂重的方法须谨慎。
a) 锚杆：锚杆是在底板和其下土层之间的拉杆，当底板下有坚硬土层且深度不大时，设锚杆不失为一种即简便又经济的方法；近年来，在饱和软粘土地基中，也有采用土锚技术的，也有采用短锚加扩大头技术的。锚杆的直径一般为150~180mm。锚杆抗浮有三个问题需要注意，一是受力问题，当构筑物内无水时，锚杆处于受拉状态，当构筑物满水时，锚杆又处于受压状态，锚杆的底端类似于桩端，锚杆在反复拉压状态下的工作性能有待进一步的实验研究；二是施工问题，锚杆的施工需有专门的机械，施工前要进行试验，同时，较细的锚杆在施工时有一定的难度，如何控制钢筋偏移，如何使灌浆饱满、如何避免断杆等都是施工难题，尤其是锚杆较长时，不如配重抗浮来得简便。三是适用性，当地下水对钢筋有侵蚀性时, 细锚杆的耐久性问题不易解决,这将在一定程度上限制其适用性。
3. 降水抗浮：这是抗浮设计的另一条思路，即不硬抗，而采用放的方法。具体做法是在构筑物底板下设反滤层，在构筑物周围设降水井，降水井和反滤层间用盲沟相连，当构筑物因检修设备而需要放空时，可在降水井内抽水使地下水位降至底板下，从而保证构筑物的稳定。降水抗浮的关键问题是反滤层的设计，当土的颗粒较细时，应采取可靠措施防止土粒随地下水的涨落而进入反滤层，引起反滤层堵塞而失去作用。降水抗浮的优点是工程造价低，因采取了抗浮措施，构筑物的设计可按无地下水时考虑。当地下水位很高且地基土较软时，采取降水抗浮措施可大大降低工程造价。但降水抗浮也有其缺点，第一是可靠性，虽然构筑物在设计使用年限内放空检修的时间很短，但每年也有一二次，如反滤层被堵塞，则水位很难降至底板以下；第二，如果遇到非正常排空，将会发生构筑物上浮事故。当然，在排水工程中，可采取适当的措施，在非正常排空时使地下水自动进入构筑物内，提高构筑物的可靠度。
下水的涨落安排构筑物放空检修的时间。方法也很简单，在构筑物周围设若干观察井，井内标示可放空检修的临界水位线，如在一个时期内地下水位低于临界水位，则可放空检修。应该讲，在地下水位涨落差较大的地区采用本方法，是所有抗浮方法中土建工程造价最低的。其缺点是检修时间不灵活，且有一定的管理成本，非正常排空亦有可能发生上浮事故。
1． 集中点状布置，此方法推荐用于坚硬岩。一般布置在柱下，此次的案例就是采用的这种方法。优点：可以充分利用上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力；由于锚杆布置集中，对于地下室底板下的外防水施工也比较方便；对于个别锚杆承载力不足的情况，由于有较多的锚杆分担，有很强的抵抗力。缺点：要求锚固于坚硬岩体中，不适用于软岩与土体，破坏往往是锚固岩体的破坏；由于局部锚杆较密，锚杆施工不方便；地下室底板梁板配筋较大。
2． 面状均匀布置，此方法可用于所有情况。在地下室底板下均匀布置；优点：适用于所有土体和岩体；地下室底板梁板配筋较小。缺点：不能充分利用上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力（个人认为考虑的话偏于不安全）；对于个别锚杆承载力不足的情况，由于能分担的锚杆较少，此情况抵抗力差；由于锚杆布置相对分散，对于地下室底板下的外防水施工比较麻烦。
3． 集中线状布置，此方法推荐用于坚硬岩与较硬岩。一般布置于地下室底板梁下；优点：由于锚杆布置相对集中，对于地下室底板下的外防水施工也比较方便；对于个别锚杆承载力不足的情况，由于有较多的锚杆分担，有较强的抵抗力。缺点：不能充分利用上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力（个人认为考虑的话偏于不安全，对于跨高比小于6的底板梁，可以适当考虑上部结构传来的竖向力来平衡掉一部分水浮力），要求锚固于较硬岩体中，不适用于软岩与土体；地下室底板板配筋较大。
随着城市建设的发展，地下空间得到越来越充分的利用。当地下室埋深大，地下水位高，而建筑自重相对轻的时候，就会存在水的浮托力大于建筑的自重，而使建筑整体上浮情况，也有可能出现地下室底板被水压力涌突破坏的情况。以往的抗浮方法主要以压重法为主，近年来抗浮桩的应用也越来越多，但抗浮桩的裂缝控制及耐久性设计、抗浮桩与基础的变形协调等问题并没有得到应有的重视。本文通过阳光新天地工程的抗浮设计，提供其土层抗浮锚杆的应用经验，供同类工程参考
阳光新天地位于德州市中心地段，根据山东省鲁北地质工程勘察院提供的岩土工程勘察报告，地下水位相对较高。本工程地下二层为地下车库，地下一层至地上六层为大型商场，七层至二十五层为非住宅类居住建筑，地下室范围较主楼（包括裙楼）大三到四跨。由于有两层地下室，地下水位相对较高，在纯地下室部分地下水的浮力大于建筑自重，为了增加基础的抗浮能力，拟用抗浮锚杆，在满足抗浮的同时也起到了减少底板配筋和厚度的作用。
基坑深约11.5m，室外地面以下地层依次为：1、素填土层，结构较松散，基本挖除；2、粉质粘土层，软~可塑，厚度0.70～4.10m；3、粘土层，可塑，层厚0.90～3.50m；4、粉土层，中密~密实，厚度2.00～5.00m；5、粘土层，可塑~硬塑，厚度0.70～2.80m；6、粉土层，中密~密实，厚度0.80～3.90m；7、粘土层，可塑，厚度0.50～2.40m；8、粉土层，中密~密实，厚度0.40～3.10m；9、粉质粘土层，可塑，厚度0.50～1.90m；10、粉土层，中密~密实，厚度0.70～3.60m；11、粘土层，软~可塑，厚度0.60～5.00m；12、粉土层，密实，厚度1.40～4.80m；13、粉砂层，密实，厚度10.80～13.80m；
抗浮设计中对压载抗浮、桩基抗浮和土层锚杆抗浮三种方案进行了比较。由于基坑较深，水浮力大，当采用压载抗浮时，势必增大基础埋深，且效果不明显，同时增加了基坑支护的难度。采用桩基抗浮虽然能够满足设计的基本要求，但需设置基础梁，且底板配筋较大，从经济方面比较，土层锚杆的造价远远低于桩基，受力均匀，在地基承载力满足的前提下，土层锚杆仅用于平衡水浮力。
土层锚杆是一种新型的受拉构件，它把来自外部的荷载，通过拉杆的拉结作用传递到锚固体，再由锚固体将荷载分散到周围稳定土体中去。它一端与结构物或挡土桩联结，另一端锚固在地基的土层中，以承受结构的抗拔水浮力。当它垂直于地面方向，通过锚固体对其周围土的摩擦力，将锚杆所受的抗拔力传递到周围稳定土体中去，便起到土层锚杆的抗浮作用。
（4）注浆：注浆管的出浆口应插入距孔底300-500mm处，浆液应自下而上连续灌注，且确保从孔内顺利排水排气；注浆设备应有足够的浆液生产能力和所需的额定压力，采用的注浆管应能在1小时内完成单根锚杆的连续注浆，注浆后不得随意敲击杆体；注浆浆液应搅拌均匀，随搅随用，并在初凝前用完，严防石块、杂物混入浆液
此外，设计人员对于下列一些特殊情况还应进行必要的分析和论证：一是地下水赋存条件复杂、变化幅度大、区域性补给和排泄条件可能有较大改动或工程需要时，应进行专门论证；二是对于斜坡地段的地下室或可能产生明显水头差的场地上的地下室进行抗浮设计时，应考虑地下水渗流在地下室底板产生的非均布荷载对地下室结构的影响，不要笼统的采用勘察报告所提供的远高于室外地坪的地下室抗浮水位来进行设计。三是在有水头压差的江、河岸边，且存在滤水层，应按设计期的最高洪水位来确定其抗浮水位。
2）设置抗拔桩、抗浮锚杆：这里着重引见一下抗浮锚杆的布置。抗浮力与水浮力均衡计算可分红两种区域：柱、墙、梁影响区域和纯底板抵御区域。纯底板抵御区域的计算办法应是抗浮锚杆设计承载力除以每平方米水浮力（减去每平米底板自重），得到抗浮锚杆的受力面积；而柱、墙、梁影响区域应充沛应用上部建筑自重停止抗浮，验算传送的上部建筑自重是否能均衡该区域的水浮力，此外，还应验算在水浮力作用下梁强度和裂痕满足请求。
地下室抗浮设防水位法律上应由地质勘察单位提供，结构设计单位依据岩土工程勘察报告提供的抗浮设防水位进行计算。结构设计单位无权自行选取抗浮设防水位。按《高层建筑岩土工程勘察规程》第2.1节术语中对“抗浮设防水位”的解释：“地下室抗浮评价计算所需的，保证设防安全和经济合理的场地地下水位”。这就要求岩土勘察单位提供的抗浮设防水位能确保建筑在使用期间安全，且要以区域水文地质条件为基础，根据地下水类型，各层地下水位及其变化幅度和地下水补给、排泄条件等因素对抗浮设防水位进行评价。地下室抗浮评价在《高层建筑岩土工程勘察规程》第8.6节作了具体的阐述，其中第8.6.2条对场地地下水抗浮设防水位的综合确定提出了具体的要求。但岩土勘察单位实际上很难按规范的要求提供抗浮设防水位，一是由于甲方对时间进度要求太紧；二是缺乏系统长期的水文资料；三是因为其它各种因素。这使得勘察单位提供的抗浮设防水位绝大部分为“室外地面标高”和“场地整平标高”。
目前讨论的地下室抗浮水位的确定均是在原始自然状态下场地的地下水位的确定，实际上由于地下室基坑的开挖，且开挖范围比地下室的范围会大一些，地下室施工完成后，地下室侧壁和基坑之间的施工空间回填部分不可能回到原始的自然状态。从目前中国的施工现场情况和管理水平看，地下室四周很难按设计图纸要求的土体回填，密实度不可能达到设计图纸的要求。基坑内填充大量的建筑垃圾及模板碎片等杂物。地下室基坑一般分两种情况，第一种情况为有混凝土支护的基坑（含桩加止水帷幕的支护结构，地下连续墙，钢板网混凝土护坡等），这种结构为防止地表水渗入基坑导致土体垮塌，地下室施工完成基坑封闭后，这种结构依然保留于土中，形成事实上的一个“聚水盆”。第二种情况为地下室四周场地开阔，采取纯自然放坡。在以上两种支护条件下，地下室的抗浮水位的标高取值均应参考以下几点：①历史最高水位或丰水期最高水位；抗浮设防水位若有长期水文观测资料或历史水位记录时，地下水作用力的计算可采用历史最高水位；若无长期水文观测资料或历史水位记录时，地下水浮力的计算可采用丰水期最高稳定水位。场地有承压水且承压水与潜水有水力联系时，应按承压水和潜水的混合最高水位计算地下水对地下室的浮力作用。历史最高水位或丰水期最高水位极有可能高于场地室外地面很多，此时整个场地及地下室均淹没在水中，这种情况下取历史最高水位或丰水期最高水位是不对的。②依据地质勘察报告提供的抗浮设防水位。这就要求勘察单位切实按《高层建筑岩土工程勘察规程》第8.6节的有关要求进行勘察工作。③室外水体自流进入地下室的最低处标高。对于地下室来说，应该是与地下室连成一体的人和车等出入口处的最低标高。正常的情况下车道等出入口处的标高比室外地面标高或场地整平标高低很多；若地下水位高于此标高，则水会从车道等出入口溢进地下室，许多地下室均属于这种情况。④室外地面最低处标高。若车道等出入口处的标高较高，则地下室的抗浮水位应取地下室四周室外地面标高的最低点处。以上4种情况是我们确定地下室抗浮水位的重要因素，我们应作出比较后取符合工程实际的最小值设计。这样取值既符合实际情况又遵守了勘察报告，设计人员也很好操作实施，这就使得地下室抗浮设防水位避免取值过高造成浪费。
苏州某小区单层地下室平时用作车库，柱网间距6mx8m，设计使用年限50年。地下室面积约20000m2，呈长方形布置，长约250m，宽约83m。地下室顶板面覆土厚度1.0m，地下室结构顶板面标高-1.500m(相对标高)，底板面标高-5.600m(相对标高)。场地地势呈北边高，南边低，地下室底板以下为硬塑状态的黏土层，分布于整个场区，强度高（fak=200kPa），中～低压缩性，工程性质良好，作为地下室的天然基础。若按地质勘查报告提供的抗浮设防水位为“场地整平标高”，设计人员一般会按建筑总图的室外场地标高取值，取抗浮设防水位为4.20m标高，则整个地下室要采取抗浮措施，整个地下室的抗浮成本估算约300万人民币。若采用基坑四周最低点3.200m标高的抗浮设防水位，则地下室不用采取抗浮措施。苏州市历史最高潜水位为2.63米，最低水位为-0.21米，均为56黄海高程（前两者地勘报告均未给出），抗浮设防水位若取2.63m标高地下室也不需要采取抗浮措施。从此例可以清楚地看到抗浮设防水位的选取是至关重要的，这就要求勘察单位提供科学的有依据的抗浮水位，着实承担起技术责任，让设计人员能清晰的使用抗浮水位。通过对地下室的场地条件进行分类后，结构设计人员能很清晰地对抗浮设防水位标高进行取值并进行一定的折减，这样设计做到有的放矢，既满足工程安全要求，又节省造价，节约社会资源。
目前地下室抗浮设计设防水位取值不合理造成社会资源的浪费。原始地貌下的场地地下水位和基坑开挖、支护、回填后的抗浮设防水位可能具有不一致性。勘察单位应提供科学合理的抗浮设防水位。设计应要求勘察单位提供基底下土层的各项物理力学指标及渗透系数。地下室抗浮设防要选取符合工程实际的设防水位和静水压力折减系数。
