導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇抗浮設計論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

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（1）自重抗浮

自重抗浮荷載計算時不包括設備重、使用荷載及安裝荷載。自重加大后，泵房體積也隨之加大，浮力相應增加。因此自重抗浮只能在不具備其他抗浮條件或自重加大不多即可滿足抗浮要求時采用。

（2）配重抗浮

配重抗浮也有一定的局限性。由于泵房埋于地下，常用的配重方法是在泵房底板外挑部分的填土，底板向外延伸會使支護范圍加大，且當泵房較深時，基坑回填壓實難度較大，不易滿足設計要求。也可在泵房頂板增加配重，但會加大結構承載量，對抗震不利。

（3）錨固抗浮

錨固抗浮是一種有效的技術手段，錨桿靈活布置、錨固效率高、適應性較廣，易于施工。在許多條件下優于自重抗浮和配重抗浮。由于抗浮錨桿的工作環境和受力特點，錨桿受拉后桿體周圍灌漿開裂，使桿體極易受地下水侵蝕，影響其耐久性。同時，抗浮錨桿與底板的節點可能成為防水的薄弱環節。

（4）抗浮樁

抗浮樁是一種主動抗浮設計，前期施工費用較高，但后期維護簡單，結構受力合理，不影響泵房的使用功能。當地下水位較高，泵房平面尺寸較大，基礎埋置較深時多采用此種抗浮方法。此外，工程中還有其他抗浮方法。例如通過改變結構形式，泵房池壁與土體的黏結抗剪力抗浮。實際工程中，應根據泵房的尺寸大小，水位高低，埋置深度選用合理的抗浮方式，以達到設計要求。

2抗滑移、抗傾覆驗算

當采用嵌固或錨固抗浮時，泵房周圍填土較深且土面大體一致時，可不做抗滑移、抗傾覆驗算。當泵房建造在軟弱土層上，有可能出現連同地基土一起滑動而失去穩定時，尚應采用圓弧滑動條分法進行整體穩定驗算。

3施工方法選擇

當泵房埋深較淺，地下水位較低，且土質較好時，可選擇開挖基坑。當泵房埋深較深，地下水位較高，且土質較差時，可選擇沉井施工。基坑開挖較為簡單，本文重點介紹沉井施工方法。沉井的施工方法對沉井的設計計算有著直接關系，應根據場地的地質條件結合施工條件決定。

（1）排水下沉

當地下水位不高，或是雖有地下水但沉井周邊的土層滲水性不強，涌入井內的水量不大且排水不困難時，可采用排水下沉法，此種方法施工費用較低，工期較短。

（2）不排水下沉

在下沉深度范圍內存在粉土、砂土或其他強透水層而排水下沉有可能造成流砂或補給水量很大而排水困難時，可采用不排水下沉。當沉井場地附近有已建建構筑物及其他設施，排水施工可能導致其沉降及傾斜而難以采取其他有效措施防止時，也可采用不排水下沉。

（3）分次下沉

根據沉井的高度，地基承載力、施工條件和設計需要，沉井可沿高度方向一次澆筑下沉，或分段澆筑一次下沉，或分段澆筑分次下沉。

4結構設計中應注意的問題

（1）池壁厚度的選擇

當泵房較淺、采用開挖施工方法時，池壁厚度只要滿足受力要求、防水要求即可。當泵房較深，采用沉井施工時，應優先考慮沉井依靠自重克服土層的摩擦力下沉，因此，池壁要有適當的厚度。反之，當池體過重時，下沉系數過大或地基承載力不足時，應適當減小池壁厚度。當地下水位較高時，沉井必須滿足抗浮要求，因此依靠自重沉井的泵房各部分也要有適當的厚度。

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中圖分類號：TU198文獻標識碼： A 文章編號：

一.前言

隨著城市和建設進程逐步加快，各種地下建筑逐漸出現，這些建筑在進行設計施工和正常的運行中，由于一直基本處于下下，很容易受到來自各種地下水的侵蝕，地下水對整個地下建筑有著十分重要的影響，因而，在建筑施工和竣工后的使用中，要做好各種抗浮措施，如此，可以更好的防止地下墻體發生裂縫或者是軟化坍塌，對確保整個地下建筑的安全和工程質量有著十分重要的作用。

二.地下水對地下建筑的危害探究

1.地下水水位變化對建筑工程的危害。地下水的水位一般會受到降水，季節變化等因素的影響而產生水位的升降，地下水位的上升下降，會對整個建筑結構的設計產生極其消極的影響，。首先，當水位上升的時候，不僅僅會造成地震沙土液化速度加快，規模擴大，更會使得建筑結構下的巖土發生斷裂，變形扭曲，滑坡，崩塌等多種地質災害，嚴重降低了整個建筑結構中基礎地基的承載能力，不利于整個建筑結構的穩定，不利于整個建筑結構抗震性能的增強。其次，地下水的過大下降，常常誘發地裂、地面沉降、地面塌陷等地質災害以及地下水源枯竭、水質惡化等環境問題，對巖土體、建筑物的穩定性和人類自身的居住環境造成很大威脅。最后，地下水的凍脹也會對建筑結構的設計產生消極影響，主要表現在，當凍脹的地下水升溫使得水浸濕和軟化巖土時候，會使得地基土質的強度會大幅度降低，使得建筑物的沉降幅度變大，地基容易發生很大幅度的變形，造成建筑結構的穩定性差。

2.地下水會對建筑物的建筑構件造成很大的侵蝕性。地下水會對建筑構件中的混泥土，可溶性石材，和建筑主體中的管道，金屬構件等造成很大的腐蝕和侵蝕，不僅僅會加快各種構件的老化，壽命縮短，更大幅度降低了整個建筑結構的穩定性和剛度。

3.地下水的水力狀態容易發生改變，會使得在飽和的砂型土質的建筑結構設計變得更為艱難。當水力發生變化時候，土質的效應力大幅度降低，容易形成流砂，使得建筑結構下的土體發展流動，造成地表地基的坍塌，威脅建筑結構的穩定。

三.地下水對地下建筑結構設計的受力影響

1，地下水對地基基礎設計中應力計算的影響

在地下建筑結構設計中，最關鍵是要確保地基的穩定，進行地基設計時候，首先要做到的就是要精確計算出自重應力和附加應力。在計算地基任意深度的自應重力時候，要以地下水位為分界線，地下水上面的土質，一般采用的是土質的自重應力。如果地基位于地下水的下面，那么，地基在水下的砂性土需要綜合考慮到地下水的浮力作用。如果還是粘性土質則變得更為復雜，需要根據不同的情況而定，一般認為，如果在地下水下面的粘性土質的液性指數不小于零，那么，此時土質會是一種流動的狀態，每個土質顆粒之間有很多自水，這種情況下，土體便受到了地下水的浮力作用。因此，在進行地下水位之下的自重應力的時候，要根據實際情況，綜合考慮，分析確定是否需要將地下水的浮力納入其中。如果液性指數在零之下，那么土質會保持在固體的狀態，土質就不會受到地下水的浮力，在實踐操作中，一般都會按照不利的狀態來進行綜合考慮分析。

2.地下水對天然地基承載力的影響

在建筑結構地基的設計中，要做好天然地基承載力的計算，地下水對地基有著十分重要的影響作用，一般而言，都會表現在兩個方面，其一，位于地下水位之下的土質，會很容易失去表觀凝聚力，而這種凝聚力多半是由毛細管和弱結合水所形成的，當失去凝聚力的時候，會使得土質的凝聚力大幅度降低。其二，當受到地下水的浮力時候，土質將會很大程度的降低了自身的凝聚力，也因此會使得建筑結構設計中地基的的綜合承載力變弱。在實際建筑結構設計中，都會假設地下水水位上下的土質強度都是一樣的，只是單一的考慮到地下水的浮力對土質的承載力產生的影響，當建筑結構設計的地基持力層在地下水位下面，而且不具有透水性，那么，不管基底上層的土質是否具有透水性，都統一使用保護重度，當地基的持力層具有透水性的時候，可以將有效重度納入范圍。

五.抗浮設計方案與具體措施

除箱形基礎和內部無柱的地下構筑物外，采用片筏基礎的地下室的結構一般難以滿足整體抗浮的剛度和強度要求，故將地下室劃分為若干結構單元進行抗浮驗算是合理的，抗浮設計需結合結構單元抗浮驗算的結果選擇或調整結構抗浮方案及措施。抗浮方案及措施有：

1.主體工程采用樁(挖孔樁除外)基礎時，單層地下室或裙房地下室可用樁協助抗浮，因為受地下水變化的影響，該樁可能抗拔也有可能承壓。

2.主體工程采用天然地基時，單層地下室或裙房地下室可采用加大恒載(如覆土)抗浮，或將單層地下室和裙房及裙房地下室的結構處理成垂直荷載作用下的子框架結構支承于主體結構上，由主體結構協助抗浮。后者需修正原設計對應于子框架的梁柱內力與配筋和主體結構中支承子框架的節點的梁柱端的內力和配筋，修正的原則是取二次設計中承載力大的配筋和截面。主體結構離支承子框架節點較遠的梁柱端內力受影響較小，一般可以不必修正。

3.抗浮錨樁協助抗浮。如圖1，抗浮錨樁的結構設計方法基本上同錨桿，適用范圍比較大。常用于大空間、大面積的單層地下室或裙房地下室及地下構筑物抗浮，當水壓力較大時，用分布抗浮錨樁無梁地下室底板的方案易于設計且比較經濟。

4.地下罐體的抗浮設計應注意其基礎或基墩在地下水的影響下可能受壓也可能受拉，要做兩個方向受力的強度驗算。

5.在必要時要做抗浮樁或抗浮錨樁的撥和壓的雙向受力驗算，承壓驗算宜考慮樁土協同工作，樁主要起抗傾斜作用，注意抗浮驗算單元應與協助抗浮的方案吻合，位于地下水位以下的室外抗浮覆土要扣除地下水的浮力，懸挑出室外的地下室底板可以適當考慮上面覆土的內摩擦角按倒梯形截面計算抗浮力，抗拔樁和抗浮錨盡量布置在柱、墻下或對稱布置在柱下，共同形成基礎梁的支座，可以使抗拔樁和抗浮錨樁的受力均勻。

如圖2，當基礎梁的剛度較小時，要避免跨中抗梁的內力計算，因基礎梁的豎向位移剛度從柱下至跨中各點不相同，所以布置在基礎梁跨中的抗拔樁和抗浮錨樁對基礎梁跨中是新約束，應注意計算簡圖的處理，調整基礎梁的配筋，工程地質勘查應考慮協助抗浮的抗拔樁和抗浮錨樁的布置方案對樁長的影響。

五.結束語

地下建筑的抗浮設計施工關系到整個建筑工程的后續施工，關系到整個建筑工程的工程進度，工程成本控制和工程質量的保證。加強地下水對建筑結構設計影響的研究，找出地下水浮力對地下室和建筑物結構施工設計的重要影響方式，和發生原因，有助于地下建筑結構設計的科學化和合理化。地下水是建筑結構設計中無可避免的載體，水壓力和地下水的浮力都會優先于地基對建筑物的結構產生反力作用，因此，在建筑結構設計中，要對地下水這一最重要的影響因素做出深入研究，這是保護地基穩定的關鍵環節。同時，通過探究發現，地下水主要還是通過影響到建筑結構設計中的基礎設計的受力，主要是建筑結構的自應重力和建筑結構的承載力，要從建筑結構設計中的抗浮力上面加以改善和修正，盡力保證建筑結構設計的合理性和科學性，保證工程的質量。

參考文獻：

[1]楊建浩 王永裕 地下建筑的抗浮技術措施 [期刊論文] 《西部探礦工程》 -2004年1期

[2]楊方勤 段創峰 吳華柒 袁勇 上海長江隧道抗浮模型試驗與理論研究 [期刊論文] 《地下空間與工程學報》 ISTIC PKU -2010年3期

[3]賴澤金 李濤 彭星新 地下建筑物的抗浮設計 [期刊論文] 《中國房地產業》 -2011年8期

[4]賈金青 陳進杰 大型地下建筑抗浮工程的設計與施工技術 [期刊論文] 《建筑技術》 ISTIC PKU -2002年5期

篇3

 

0.前言

在寸土寸金的今天，開發地下工程已是大勢所趨。隨著地下工程的增多、加深，地下建筑物的抗浮也越來越得到人們的重視。由于地下水的賦存、補給關系存在很大的不確定性，基巖裂隙水的流動及補給方式更是復雜，大量帶有純地下室的高層建筑、地下車庫及下沉式廣場的興建，使得抗浮問題非常突出。主要問題表現在：①正確確定抗浮設防水位成為一個牽涉造價、施工難度的關鍵問題，②對孔隙水壓力的考慮不周全，影響到建筑沉降分析、承載力驗算、建筑整體穩定性驗算等一系列問題[1]。

目前工程中常用的建筑物抗浮措施有：采用底板設置抗浮錨桿、抗浮樁，壓載之類的方法來被動的抵抗水浮力。本文主要介紹一種能利用擬建場區的地理優勢，采用盲溝疏導地下水，達到結構自重抗浮的目的，并在青島多個項目中得到成功運用，根據已竣工項目的成本核算，該工藝能比傳統的抗浮錨桿、抗浮樁降低至少50％以上的成本，而且從根本上解決了建筑物的抗浮問題。

1.與傳統抗浮工藝的對比

壓載抗浮[2]的原理是增加結構的自重，利用結構自重來抗浮。這就要求增加覆土厚度或增加底板厚度，這種做法簡便直接，對地下結構的抗浮也很有效。但基礎埋深勢必會增加，地下水浮力也會相應增加，于是部分所增加的結構自重與增加的水浮力所抵消，所以在抗浮設計時應認真核算。

抗浮樁[1]是利用樁體自重和樁側摩阻力來提供抗拔力，以起到抗浮的作用，是一種常用的抗浮技術措施，不過抗浮樁大多與主體結構中的柱子相連，使抗浮樁的間距較大，需要很厚的底板才能抵抗抗浮力所產生的附加彎矩和剪力，因此造價很高。

抗浮錨桿[2]是通過錨側巖土層的摩阻力來實現抗浮的。由于抗浮錨桿采用高壓注漿工藝，漿液能更好的滲透到巖體中的孔隙與裂隙中，與抗浮樁相比，錨桿側摩阻力較樁側摩阻力大，更有利于抗浮，而且造價低，施工便捷，在工程建設中已迅速推廣。

降排截水技術[2]是在條件許可的前提下，采用降水、排水或截水等處理措施直接排除隱患。在地下水豐富、土體滲透系數較大的地區進行深基坑開挖時，為防止降水造成的地面塌陷或臨近建筑物沉降而常使用截水措施，如止水帷幕截水法。科技論文。永久性盲溝排水降壓法是一種主動抗浮方法，盲溝排水使地下水位一直維持到某一標高，使底板不受或僅受很小的水浮托力，在滿足抗浮要求的同時還能適當減少底板厚度。為避免和減少地下水浮力對深基礎施工的各階段帶來的不利影響或破壞,降排水或截水方案是常用的技術措施。

本文介紹的就是降排截水技術中的盲溝排水降壓法。科技論文。排水盲溝疏導地下水工藝是在地下建筑外墻四周或底板下部，系統的布置永久性的排水盲溝，形成無阻礙的地下水滲流通道，從而有效的減小甚至消除地下水對建筑物的影響。只要能確保盲溝通道內的水能流出，盲溝的標高可隨意調低，從而可有效的減小地下水賦存方式不確定所帶來的風險。與壓載混凝土抵抗浮力的工藝相比，施工難度小、造價低、進度快；與抗浮錨桿、抗浮樁相比，造價低、進度快，并可與土方回填同步施工，不單獨占用工期。

2.排水盲溝的使用條件

系統的布置排水盲溝，疏導地下水工藝目前在抗浮工程并未得到廣泛的運用，它受到場區地理條件、賦水大小、上部結構及地下室占地面積等限制，需要同時具備以下條件：

1）地層賦水及土體滲透系數不宜太大，較適用于基巖地區及滲透系數較小的粘土、粉質粘土地區。

2）排水盲溝頂標高應在臨界水位以下（可滿足結構自重抗浮時的水位標高），且場區四周有順暢、永久的出水口。

3）地下建筑物占地面積不宜過大，占地面積過大水阻勢必加大，易造成盲溝堵塞，水流不暢.

4）如建筑物底板標高高于出水口，可在底板下同時增加排水盲溝，結合外墻四周的盲溝可更有效控制地下水。

3.成功案例分析

3.1工程概況

青島市中心某工程共3個樓座，1#、2#樓為24層高層，3#樓為地上4層的商場，整體下設2層地下室。建筑面積74633m2，基底絕對標高42.8m，其中1#、2#樓采用樁基礎形式，3#樓利用天然地基做為持力層。

3.2建筑場地周邊環境

整個場區地勢呈北高南低。北側為一條小區規劃路，規劃路絕對標高55.5m；南側為已經通車的交通要道，絕對標高48.0m～51.0m，南側人行道下有一條4.0m*1.8m的永久性泄洪暗渠，暗渠頂標高46.5m。（見標高關系圖）

3.3水文地質條件

場區地層揭示主要為：新近回填土、粉質粘土、強度較高的角礫層、風化基巖，其中局部有煌斑巖脈。地下水主要為第四系孔隙潛水，主要賦存于填土及角礫層中。從勘察報告中看，水位呈北高南低狀，常見水位標高47.11m～48.65m，勘察建議地下水抗浮水位按51.0m考慮。

結合建筑、結構設計，對水頭浮力進行了計算，計算結果為只要地下水位能保持在47.5m以下，即可利用結構自重來解決抗浮問題。

3.4排水盲溝設計要點

3.4.1設計思路

車庫開挖未回填前，地下外墻與基坑坡面間會形成一道無側限的地下水通道，四周的地下水絕大多數會匯集到基坑內。回填后，如回填骨料滲透系數大，依然會形成滲流通道，對建筑物的抗浮極其不利。因此如何有效的截流并保證使用年限是疏水抗浮設計的關鍵。

a、利用場地高差及基坑大放坡開挖的優勢，在地下室墻外側設置一道永久性疏水盲溝，并與南側的地下泄洪暗渠相連。

b、阻隔場區環境水的垂直入滲路徑，減小地下水及降雨對樓座的影響。疏水盲溝標高以下采用滲透系數小的粘性土分層回填并夯實。

c、為保證在使用年限內，疏水盲溝能保持順通，每50m設置一沉砂池及檢修井。

3.4.2盲溝設計（見疏水盲溝剖面圖）

a、布置于地下外墻與坡面之間，盲溝頂絕對標高47.50m，通道尺寸500*500，自北側中間位置向兩側分流，坡度0.1～0.2％。

b、盲溝采用磚砌，頂部采用預制板覆蓋。磚及預制

蓋板預留滲水孔，孔徑小于1cm。

c、盲溝外側鋪設一道土工膜布，土工膜布外采用粒徑

1～2.5cm的級配石子做為反濾層。

d、石子反濾層外再鋪設一道土工膜布。

e、疏水盲溝底部采用粘土分層回填并夯實，夯實系數不小于0.94，并鋪設厚度不小于100mm的素凝土墊層。出水口設置濾水蓖子，防止碎石流失。

f、每50m設置一沉砂池和檢修井，檢修井以不影響室外景觀和管網為宜，盡量布置在建筑拐角處。

4.結語

目前，該項目已經封頂，排水盲溝的使用也歷經了2個雨季，地下室未出現開裂、隆起等現象，排水盲溝內水流順暢，未出現淤堵、損壞等情況。采用排水盲溝疏導地下水進行結構抗浮，為該工程節約了近200萬的投資。

排水盲溝由于其工程造價低、施工簡單并能從根本上解決地下建筑物的抗浮問題而得以成功運用，但由于缺少更多的成功經驗及使用的局限性并未得到大的推廣。科技論文。因此對該工藝的使用應慎重，要因地制宜，針對具體工程項目，認真分析場區的水文、地質、周邊環境，確保抗浮方案合理、有效、經濟適用。

【參考文獻】

[1]張在明,孫保衛,徐宏聲.地下水賦存狀態與滲流特征對基礎抗浮的影響[J].土木工程學報.2001;34(1):73-78

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【工程概況】

筆者在深圳做的某工程為大底盤帶多塔的結構。塔樓下的地下室由于塔樓自身的重量能夠滿足抗浮的要求，現著重討論上部沒塔樓的地下室的抗浮問題。本項目地下室的概貌及抗浮水位如圖所示。現取中柱(8mX8.15m)進行討論。

水浮力： 6x10＝60KN/m2

負二層底板、地下一層及地下室頂板自重： 25x0.5+6+6.3=24.8KN/m2(由廣廈軟件中計算結果求得)

地下室頂板覆土自重：16x0.8＝12.8KN/m2

地下室底板建筑做法自重：22x0.1＝2.2N/m2

抗浮總重：24.8+12.8+2.2=39.8KN/m2

參考廣東省標準《建筑地基基礎設計規范》DBJ 15-31-2003第5.2.1條規定，地下室抗浮穩定性驗算應滿足式6.1.6的要求：

W/F≥1.05 （6.1.6）

所需抗浮力：1.05x60-39.8=23.2KN/m2

柱下獨立基礎(地下室側壁位置的柱下基礎除外)位置設錨桿抗浮:

當抗浮面積為： 8X8.15=65.2m2 此時基礎下設錨桿抗浮所需抗拔力： 23.2X65.2=1512.64KN

取單根錨桿的抗拉承載力特征值為310KN，需錨桿根數：n=1512.6/310=4.9，取n=5

根據《巖土錨桿(索)技術規程》第7.4.1條：

單根錨桿需要鋼筋面積：1.6X1.3X310X1000/400=1612mm2

(式中1.6為錨桿桿體安全系數，1.3為荷載分項系數)，故選用3}28(As=1847mm2)

根據《廣東省建筑地基基礎設計規范》第11.2.2條，故采用3}32鋼筋(As=2413mm2)

取錨桿孔徑為D=150mm

根據《巖土錨桿(索)技術規程》第7.5.1條計算錨桿錨固長度：

根據《廣東省建筑地基基礎設計規范》第11.2.1條式11.2.1-3，

錨桿的有效錨固長度為：

式中f i為砂漿與第i層巖石間的粘結強度特征值，l為第i層巖體中的錨固長度，d為錨桿孔直徑，Rt為單根錨桿的抗拔承載力特征值。

根據《建筑邊坡工程技術規范》式7.2.3，錨桿錨固體與地層的錨固長度為：

根據《建筑邊坡工程技術規范》式7.2.4，錨桿鋼筋與錨固砂漿間所需的錨固長度為：

式中γo為邊坡工程重要性系數，γQ為荷載分項系數，N為錨桿軸向拉力標準值，ξ3為鋼筋與砂漿粘結工作條件系數，d為錨桿鋼筋直徑，f為鋼筋與錨固砂漿間的粘結強度設計值，n為鋼筋根數。

故取錨桿的有效錨固長度為：2.5m

抗浮錨桿承載力特征值估算：Fa=∑qsiuili=400x3.14x0.15x2.5=471KN>1.3x310=403KN (qsi為巖土體與錨固體粘結強度特征值)

錨桿的布置方式一般有集中點狀布置、集中線狀布置、面狀均勻布置等方法。它們都有各自的有缺點：

1． 集中點狀布置，此方法推薦用于堅硬巖。一般布置在柱下，此次的案例就是采用的這種方法。優點：可以充分利用上部結構傳來的豎向力來平衡掉一部分水浮力；由于錨桿布置集中，對于地下室底板下的外防水施工也比較方便；對于個別錨桿承載力不足的情況，由于有較多的錨桿分擔，有很強的抵抗力。缺點：要求錨固于堅硬巖體中，不適用于軟巖與土體，破壞往往是錨固巖體的破壞；由于局部錨桿較密，錨桿施工不方便；地下室底板梁板配筋較大。

2． 面狀均勻布置，此方法可用于所有情況。在地下室底板下均勻布置；優點：適用于所有土體和巖體；地下室底板梁板配筋較小。缺點：不能充分利用上部結構傳來的豎向力來平衡掉一部分水浮力（個人認為考慮的話偏于不安全）；對于個別錨桿承載力不足的情況，由于能分擔的錨桿較少，此情況抵抗力差；由于錨桿布置相對分散，對于地下室底板下的外防水施工比較麻煩。

3． 集中線狀布置，此方法推薦用于堅硬巖與較硬巖。一般布置于地下室底板梁下；優點：由于錨桿布置相對集中，對于地下室底板下的外防水施工也比較方便；對于個別錨桿承載力不足的情況，由于有較多的錨桿分擔，有較強的抵抗力。缺點：不能充分利用上部結構傳來的豎向力來平衡掉一部分水浮力（個人認為考慮的話偏于不安全，對于跨高比小于6的底板梁，可以適當考慮上部結構傳來的豎向力來平衡掉一部分水浮力），要求錨固于較硬巖體中，不適用于軟巖與土體；地下室底板板配筋較大。

注意事項：

1）集中點狀布置，抗浮錨桿與巖石錨桿基礎結合為優，需注意柱底彎矩對錨桿拉力的影響，特別是柱底彎矩較大的時候；

2）參考《建筑邊坡工程技術規范 GB 50330-2002》，應選用永久性錨桿部分內容；

3）巖石情況（堅硬巖、較硬巖、較軟巖、軟巖、極軟巖）應準確區分，可參考《建筑邊坡工程技術規范 GB 50330-2002》表7.2.3-1注4；

4）錨桿抗拔承載力特征值應通過現場試驗確定，可參考《建筑邊坡工程技術規范 GB 50330-2002》附錄C；

5）抗浮設計水位的確定應合理可靠，一般應由地質勘測單位提供，比較可靠和有說服力，應設置水位觀測井，對于超出抗浮設計水位的情況應有應對措施；

6）錨桿抗拔承載力特征值現場試驗時由于一般為單根錨桿加載，未考慮錨桿間距影響（附圖一填充部分），特別是錨桿間距較為密集時的情況；當單根錨桿影響范圍內的土體自重（附圖二填充部分）大于錨桿拉力時，可以不考慮錨桿間距影響；

7）由于錨桿鋼筋會穿過底板外防水，錨桿鋼筋應有防水措施；

8）錨桿錨固體與（巖）土層的錨固長度應取有效錨固長度，由于基坑開挖會對底板下土體有一定擾動，特別是采用爆破開挖的基坑，一般要加300-500MM；

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1 引言

由于土地資源的緊缺，在現代城市建設中，建筑和交通向地下轉移的趨勢越來越明顯，所以，對于地下室在功能和結構上的研究和設計也顯得越來越重要。同時，隨著城市建筑的高度不斷增長，地下室的結構也相應地向多層和深度發展，這對于地下室的設計、施工和防震、防水等各方面提出了更高的要求，成為建筑行業普遍關注的重要內容和熱點。

一般說來，地下室是相對于大底盤的高層建筑的地下部分而言的，由于地下室的建設和施工是在地下作業，環境較為特殊，涉及到的施工類型多、工序復雜，是一項具有高度系統性的工程，涉及到結構設計、工程施工、選擇材料等等各個方面的因素，在質量上出現問題的可能性很大。現把在地下室結構設計中容易出現的問題分別介紹如下。

2 地下室的埋置深度

高層建筑設置地下室對建筑物結構的益處很多。首先可以利用土的側壓力減小結構的滑移和傾覆，有利于上部結構的整體穩定性；其次可以減小土的重量，減少地基的附加壓力和沉降；再由于基礎具有一定的埋置深度，還可以減小地震作用對上部建筑的影響。地下室在具有足夠的剛度、承載力和整體性的條件下，可作為基礎結構的一部分。高層建筑基礎的埋置深度應滿足地基承載力、變形和穩定性的要求。位于巖石地基上的高層建筑，其埋深應滿足抗滑的要求。建議同一結構單元應全部設置地下室，并應當有相同的埋深。基礎的埋置深度為建筑物室外地面至基礎底面的距離，可按以下要求進行估算：

（1） 一般天然地基，不宜小于建筑物的高度的1/ 15 ，并大于3 m；

（2） 巖石地基可不考慮埋深的要求，但應驗算傾覆和滑移；

（3） 樁基礎不宜小于建筑物高度的1/ 18。

3 地下室合理層高的取值

當一座建筑的方案和結構設計確定下來后，一般就不應再做大幅度的改動和調整，只有樓層高度還是可以適當進行調整。對于地下室來說，其層高對整體的影響非常重要，這些影響主要體現在土方的開挖、降水方面的要求、基坑的支護、施工完成的工期、地下室的抗浮水位要求等等不同的方面。在設計中，設計人員往往會把層高設計得較低。因為層高是從結構層的最低點的基礎上，考慮設備的凈空要求和建筑本身的凈空要求加以確定的，所以，在設計過程中，采用提高其頂板的結構最低點，常常被看成是減小其凈高的有效方法之一。

具體地說，這種處理是：頂板和樓板一般采用寬扁型的梁、無梁的樓蓋或者使用預應力式的空心樓板。例如，在某工程中，當地下室的跨度最大值是9.6米時，人防等級就為核6級，如果使用普通的梁板，梁高的要求是1.2米；如果使用寬扁形式的梁結構，梁的高要只有0.8米；而在改為預應力的空心樓板后，只要有暗梁就行，這時梁高和板厚只有0.5米。由此可見，地下室的凈高受頂板結構形式的影響是非常大的。

另外，如果能在設計中合理設置柱網，對地下建筑進行恰當、合理的調整，也可以明顯減小地下室的凈高。現在的地下結構，一般是用來作為停車場，所以，建議在設計時要根據結構柱網的形式，對車位以及行車道進行調整。這同時也對減小地下室在造價和成本方面也有很大的效果。這一點卻往往被設計人員所忽略。

4 地下室抗浮設計

4.1 抗浮水位的確定

地下室抗浮水位是一個十分復雜的問題，地質場地土層差異性，場地土內地下水復雜多變性，給地下室抗浮水位的確定帶來了較大困難，然而抗浮水位又是地下室抗浮設計中一個決定性的參數。

如何做到既安全又合理的確定其抗浮水位？勘察、設計人員應遵照《巖

土工程勘察規范》及《高層建筑巖土工程勘察規程》的相關規定進行勘察和分析。其中，根據《高層建筑巖土工程勘察規程》第8.6.2 條，場地地下水抗浮設防水位的綜合確定宜符合下列規定：

1） 當有長期水位觀測資料時，場地抗浮設防水位可用實測最高水位，無長期水位觀察資料時，應按勘察期間實測最高水位并結合場地地形地貌、地下水補給、排泄條件等因素綜合確定。

2） 場地有承壓水且與潛水有水力聯系時，應實測承壓水位并考慮其對抗浮設防水位的影響；

3） 只考慮施工期間的抗浮設防時，抗浮設防水位可按一個水文年的最高水位確定。此外，設計人員對于下列一些特殊情況還應進行必要的分析和論證：一是地下水賦存條件復雜、變化幅度大、區域性補給和排泄條件可能有較大改變或工程需要時，應進行專門論證；二是對于斜坡地段的地下室或可能產生明顯水頭差的場地上的地下室進行抗浮設計時，應考慮地下水滲流在地下室底板產生的非均布荷載對地下室結構的影響，不要籠統的采用勘察報告所提供的遠高于室外地坪的地下室抗浮水位來進行設計。水是往低處流的，若建筑物一側或多側是敞開的，水浮力不可能高出室外地坪；三是在有水頭壓差的江、河岸邊，且存在濾水層，應按設計基準期的最高洪水位來確定其抗浮水位；四是對于雨水豐富的南方地區，尤其應注意因地面標高發生變化后對原勘察報告抗浮水位的修正，防止產生地表水聚集效應對地下室的破壞。

4.2 解決地下室抗浮問題的方法

4.2.1 地下室整體抗浮

為防止地下室整體上浮我們通常采用兩類做法，一是利用建筑的自重（包括結構及建筑裝修、上部覆土等，不含樓面活荷載）平衡地下室水的總浮力，當不能平衡時，再就是采用錨樁或錨桿等來抵抗地下水的浮力。無論是增加自重還是增設錨桿的做法，都必須進行整體抗浮驗算，保證抗浮力（自重+抗拉力）大于水的總浮力。

4.2.2 地下室局部抗浮

地下室局部抗浮主要是對梁板墻柱結構構件的在水浮力作用下的強度驗算、變形驗算和裂縫驗算。對不滿足區域應該采取增加板厚，增大配筋或增設抗浮錨桿等措施。

5 地下室外墻問題

對于地下室外墻，一般計算時將底部作為固定支座（就是說，把底板看成是外墻的固定端），各個方向的側壁底部的彎矩和相鄰底板的彎矩基本相同，同時要求底板的抗彎應力不能小于側壁上的抗彎應力，盡量使厚度與配筋的量相匹配一致，這在地下車道的設計中最為突出，因為車道的側壁都是懸臂構件，一般要求其底板抗彎能力要大于側壁的底部。

對于在地面層上開洞的部位，比如樓梯間等，其外墻的頂部沒有樓板的支撐，無論是在計算模型中，還是在配筋構造時都應該和實際的條件相符合。當車道非常接近地下室的外墻時，車道的底板實際處于外墻的中部，在車道底板上會存在水平集中力的作用，就要特別注意外墻的承受能力。這也是在外墻設計經常被忽略的內容。

6 地下室頂板的設計

頂板的厚度不僅對于承受垂直荷載很重要，對于承受側向荷載也非常重要。其平面內的變形將影響樓層地震作用在各抗側力構件之間的分配。另外應避免或減少在頂板開洞，當避免不了時，應減小洞口面積，并對洞口周邊從構造上加強，以防止剛度突變或強度降低的不利影響。《高層建筑混凝土結構技術規程》規定，當地下室的頂板作為上部結構嵌固端時，應采用梁板體系，樓板厚度不宜小于180 mm ，不宜有較大洞口，混凝土強度等級不宜地于C30 ，應采用雙層雙向配筋，每層每個方向的配筋率不宜小于0. 25 %。當地下室的頂板不作為上部結構嵌固端時，樓板厚度不宜小于160 mm。

參考文獻

[1] 文華.論述地下室結構設計存在的問題[J].建材與裝飾，2008，（06）：10-12

篇6

中圖分類號：TV554文獻標識碼：A

Abstract: the needle beam steel mould trolley is a kind of special car designed for circular tunnel in whole section once pouring concrete. It is lining tunnel whole section bottom, side, top a molding equipment, formwork, formwork executed by the hydraulic cylinder, so that the tunnel concrete lining progress fast, good quality, low cost, concrete surface appearance.

Keywords: needle beam steel mould trolley component construction application.

1.工程慨況

主體工程為有壓引水隧洞工程，隧洞斷面為圓形，成洞洞徑均為D=5.4m。隧洞總長3229m。綜合坡度6.57‰。隧洞為鋼筋混凝土全斷面襯砌，且每隔12m設一道環向施工縫。Ⅲ類圍巖混凝土襯砌厚度為50cm，Ⅳ類圍巖混凝土襯砌厚度為60cm，Ⅴ類圍巖混凝土襯砌厚度為70cm。

根據本工程引水隧洞結構、長度以及引水隧洞施工環境、施工進度等要求，并參考以往隧洞工程襯砌混凝土施工資料，隧洞混凝土襯砌采用針梁式鋼模臺車一次澆筑成型。針梁式鋼模臺車設計長度為12m，設計直徑為5.40m。拖式混凝土泵輸送混凝土入倉一次澆筑成設計斷面。混凝土襯砌成型度和表面光潔度均達到設計要求。

2.針梁式鋼模臺車組成

針梁式液壓鋼模臺車主要由模板總成、針梁總成、梁框總成、水平和垂直對中調整機構、卷揚牽引機構、抗浮裝置、液壓系統、電氣系統等組成。針梁式鋼模臺車組成見圖1-1、1-2。針梁式鋼模臺車各部位材質見表1-1。

2.1模板總成 

它用于隧洞的成形，隧洞的形狀和尺寸主要靠它來制約。考慮到混凝土對模板的壓縮作用，模板半徑較理論半徑大10mm。模板間用螺栓聯接，每組模板由頂模、左邊模、右邊模、底模四塊組成。底模兩邊分別用鉸耳銷軸連接左、右側模板。頂模的一邊與右側模板用鉸耳銷軸連接，另一邊與左側模板用螺栓和銷軸聯接，當頂模油缸收縮時，頂模與左側模板脫開，形成400-500mm的間隙，左、右側模板就可在側模油缸的作用下與澆筑面脫開，完成頂模和左右側模板的收縮。在組合鋼模板上開有40個450mm×600mm的窗口，以供進料、人員進出及檢查之用。在頂模上設有3個混凝土尾管注入口，以便拆去混凝土導管時不致使倉內混凝土外流，并可借助于混凝土泵的力量，保證隧洞頂拱的混凝土澆密實。

圖1-1針梁式鋼模臺車橫斷面結構示意圖

圖1-2針梁式鋼模臺車縱斷面結構示意圖

表 針梁式鋼模臺車各部位名稱的材料組成

2.2針梁總成 

它是鋼模的受力支撐平臺和臺車行走的軌道。針梁總成為裝配式桁架組合結構。針梁上、下焊接有四條方鋼軌道。 

2.3梁框總成

它的下部與底模用螺栓聯接，構成一個門框式構架，在框架上、下部安裝有行走輪系，針梁從門框內穿過，框架上都是安裝邊模、頂模伸縮油缸的支承面。梁框門架是通過各支承千斤和油缸與模板連接。門架與底模上的橫梁構成框架結構。

2.4 底座 

前、后底座分別安裝在針梁的兩端，是針梁的受力支點，襯砌時臺車的全部重量都落在兩個底座上，每個底座上安裝兩個液壓豎向油缸。

2.5 端頭堵板 

為了解決鋼模兩端的封堵問題，設計了端頭堵板，它是由堵頭角鐵、鋼模拱板及封頭木板組成，用螺栓聯接。 

2.6 抗浮裝置 

由于是一次性澆筑，當澆筑速度過快時，鋼模將受到混凝土產生的浮力，為了不使鋼模在浮力作用下向上移動，在鋼模兩端安裝四個抗浮千斤頂制約上浮力的作用，在前后抗浮架上安裝四個側向千斤頂，使針梁和鋼模不產生側向位移。抗浮架有2套，分別安裝在模板的前后部，并與門架連接，抗浮架下面安裝有滾輪,因此，抗浮架隨模板在針梁上移動，抗浮架上安裝有豎向抗浮千斤和水平抗浮千斤，在澆筑時防止錯臺和克服混凝土的漲力。

2.7 行走機構 

行走機構是由支座和多個滾輪等零件組成，共有四套行走架安裝在門架內針梁的上下方， 因此針梁可在行走架的滾輪上移動，支座由槽鋼構成，滾輪是鑄鋼件，滾輪設計成帶輪邊的結構，使針梁或模板移動時不會左右擺動。 

2.8水平和垂直對中調整機構 

平移機構安裝在針梁下面前、后底座上，前、后底座上各安裝有2個豎向油缸與針梁連接，豎向油缸的伸縮可使針梁上升和下降，以便模板垂直方向的對中調整，從而完成底模的脫模和立模，最大脫模行程為390mm；前、后底座上各安裝有1個水平油缸，利用其左、右移動來調整模板中心線與隧洞中心線相吻合，左右移動行程為125mm。 

2.9卷揚牽引機構 

由擺線針輪減速器驅動雙卷筒作同步旋轉，鋼模和針梁通過鋼絲繩的牽引作相對運動z即固定針梁移動鋼模或固定鋼模移動針梁。卷揚牽引機構安裝在針梁的后端，卷揚機有兩個鋼絲繩卷筒，兩個卷筒之間用鏈條連接，兩個卷筒上的鋼絲繩分別與門架前后端連接，從而帶動針梁和模板作相對運動，完成臺車的移動。 

2.10液壓系統 

臺車立模、拆模、定位找正工序都是靠液壓油缸的伸縮來完成。液壓系統由3個頂模油缸、6個側模油缸、4個豎向油缸、2個水平油缸和兩套泵站組成。3個頂模油缸、 6個邊模油缸每邊3個作立頂模、側模用；4個底座豎向油缸支撐針梁，是鋼模移動和澆筑混凝土的受力支點，底模與混凝土脫離也是靠它的頂推作用來完成。液壓系統由一臺電機作動力，每個油缸均由單向節流閥控制速度。

2.11電氣系統 

主要對液壓系統油泵電機的開關和卷揚機電機的正、反運轉進行控制，它采用380V三相四線制供電，最大供電能力100kw，它供給油泵電機、卷揚機電機、變頻機組、附著式振動器、照明和電焊機用電等。針梁兩端為混凝土輸送泵預留有電源開關。 

3.針梁式鋼模臺車施工特點及工藝流程

3.1針梁式鋼模臺車隧洞混凝土施工工藝流程

測量放線清渣、沖洗基巖鋼筋安裝針梁式鋼模臺車就位、檔頭模板及止水安裝混凝土澆筑混凝土養護

3.2針梁式鋼模臺車施工特點

針梁式鋼模臺車在洞內需襯砌混凝土的位置組裝，所有部件用汽車運輸到組裝洞段，在引水洞頂拱上鉆設起吊輔助錨桿，使用8t、25t汽車吊、手動葫蘆輔助，組裝完成。從組裝到正式投入使用共需15天。下一段混凝土澆筑只需一個班的時間即可就位安裝好，進行混凝土澆筑。

混凝土襯砌分段長度12m，混凝土襯砌要求鋼筋安裝綁扎工序超前，針梁式鋼模臺車從就位、調整到混凝土澆筑、待凝、脫模共3～5d為一個循環。直線段鋼筋混凝土襯砌月達到6～10個循環，每月襯砌72～120m。

4.全斷面針梁式鋼模臺車的優點 

4.1施工進度快 

在引水隧洞混凝土襯砌施工中，只要各工序、設備配套合理、正常，針梁式鋼模臺車直線段襯砌混凝土，單段循環可控制在3～5天，月進尺可達72m-120m。相對于散裝鋼模拱架襯砌水工隧洞混凝土，可提高工效30%～42%。 

4.2質量好 

利用針梁式鋼模臺車襯砌水工隧洞混凝土，隧洞斷面尺寸標準、表面光滑，段與段之間接合好。

4.3成本低 

相對于鋼模臺車，利用針梁式鋼模臺車、穿行鋼模臺車襯砌水工隧洞混凝土，可降低成本30%。相對于散裝鋼模花拱架，可降低成本45%。 

5.結束語 

針梁式鋼模臺車在全園隧洞工程混凝土襯砌施工中得到了成功的應用，施工質量良好、混凝土外形美觀、進度快、機械化程度高、節約資源。該施工技術的運用，將改變水工隧洞混凝土襯砌的傳統施工工藝和施工方法。

作者姓名：張婷，女，1971年10月出生，

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中圖分類號：TU473.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（c）-0176-02

1 工程簡介

該工程位于上海市鬧市區，為一新開發的高檔樓盤，所有的建筑均為高層住宅，其中地下車庫的面積為3.6萬m2，地下室為框架結構，柱距為8.1 m×8.1 m，地下室高度為4.4 m，頂板為梁板結構，板厚150 mm，上面設計覆土厚度為1.5 m，基礎底板為筏板基礎，底板厚度為500 mm，每個柱底有一柱墩，柱墩平面尺寸為4.0 m×4.0 m每根柱下有兩根抗拔樁，每根抗拔樁的設計承載力為420 kN，頂板結構布置及樁的布置見圖1、圖2。

上海市2015年6月初，雨水特別集中，這段時間，雨水過后，地下水位最高處位于室外地面以下100 mm，基本上與室外地面持平，按照常規施工順序若提前進行了地下室頂板覆土，則在上部重量與抗拔樁同時工作的前提下可以保證結構的安全。但是由于施工條件的限制，覆土不能夠提前進行，因此，為了防止地下室上浮并為了保證抗拔樁的安全必須在施工中進行降水，但是總包單位沒有估計到這段時間的雨水來勢兇猛，沒有及時進行降水，因此，大雨過后發現有局部區域出現了大范圍上浮，最大達到400 mm，伴隨著上浮出現了結構開裂、混凝土損傷、構件破壞等現象，屬于重大的工程事故。（如圖3）

2 原因分析及計算復核

（1）原因分析。

由于在高水位下未及時進行降水，同時由于地下室頂板的覆土沒有進行，因此，在地下水浮力的作用下，由結構自重、抗拔樁的抗拔力作用不能夠平衡水浮力的作用，因此，產生了地下室上浮的現象。

（2）計算復核：以下為未覆土時抗拔樁的計算復核。

①頂板：（抗拔工況）地庫頂板（200 mm）自重： 25×0.20=5.0 kN/m2。

底板：地庫底板（500 mm）自重：

25×0.50=12.5 kN/m2

梁、柱折算荷載：238.35 kN

②作用在地下室結構上的活載：

頂板活載：10.0 kN/m2 底板板面活載：2.5 kN/m2

③底板水浮力：（±0.000絕對標高：4.200 m）。

1）底板板底相對標高為：-6.700 m。

（1）抗浮計算取高水位（抗浮設防水位），高水位相當相對標高-0.800 m。

F浮k1=[-6.700-（-0.800）]×10=5.900×10=-59.0 kN/m2。

④每一根樁頂所受上拔力標準值：

kn

經過計算得出確實證實了抗拔樁所承受的拉力已經超出抗拔力設計值，這也是出現工程事故的原因。

3 針對出現的各種情況所采取的相應處理方案

由于建筑為高檔住宅區并且位于鬧市區，出現這種情況后業主、總包、設計單位、安全鑒定單位、加固單位等進行多次協商，制定的方案原則：盡量以最小的動靜、最經濟的方案達到最安全的目的。

（1）針對抗拔樁上浮的處理：由于此區域的抗拔樁上浮最大達到400 mm，理論上來說抗拔樁應該已經破壞了，由于技術原因若進行抗拔樁的檢測需要耗費巨大的人力和物力，結果也不一定滿意，因此，最終達到的共識是假定抗拔樁已經失效，通過增加結構自重的方案將重力與浮力相平衡，采取的方案是增加基礎底板的厚度，由原500 mm厚度增加到1000 mm，經計算可以達到設計意圖。

（2）針對梁柱節點已經破壞的處理方案：由于部分梁柱節點混凝土已經酥松并破壞，節點已經不能夠承受外力，采取的方案是混凝土替換的方案，在替換之前先進行結構卸載，然后采用高強灌漿料進行灌注，保證節點的整體性。

（3）針對梁柱節點有缺陷的處理方案：對于沒有破壞的節點，主要出現一些不規則裂紋的節點，采用整體外包鋼板的處理方案，增加節點的整體性能，其中包括梁柱節點及柱腳的加固處理。

4 加固效果及結論

針對該工程出現的這種事故，經過采用該論文的加固措施，無論從加固效果及視覺效果均達到了各方的滿意，施工速度很快，并且極大的節約了項目投資，加固以后上海又經歷了幾次大型降雨，均沒有出現任何問題，并且覆土以后也沒有出現結構的二次損傷，結果證明采用的方案是安全合理的。

5 結語

該工程采用多種加固手段對受損結構進行了加固，通過嚴格的計算及針對性的處理方案，使得工程事故得到了圓滿的解決，該文中的加固方法及思路值得同行借鑒并參考。

參考文獻

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引言：鋼筋混凝土矩形水池作為工程中常見的構筑物，已經被廣泛的應用于污水處理廠，化工廠等工業建筑內，因此研究其受力性能以應用于工程設計顯得尤為重要。論文寫作，計算模型構造。鋼筋混凝土水池結構主要由頂板、池壁、支柱、壁板等組成。論文寫作，計算模型構造。本文對矩形水池設計中常見的幾個問題進行探討，希望能對工程設計人員設計出可靠而經濟的鋼筋混凝土水池結構有一定的幫助。

1 設計水位的確定

水池這類占地面積大且內部空曠的構筑物，抗浮穩定的設計計算，顯的尤為重要。由于水池上浮所造成的經濟損失和彌補費用是相當可觀的，《給水排水工程鋼筋混凝土水池設計規程》CECS138:2002和《石油化工鋼筋混凝土水池結構設計規范》SH/T3132-2002中對水池的整體抗浮穩定安全系數取為1.05，根據相關規范的規定一般設計均取用水文資料的最高地下水位。在50年設計基準期內，一般水工構筑物地下水可變荷載作用的取用按照《建筑結構可靠度設計統一標準》GB50068-2001的原則確定，而不考慮旱遇洪水的偶然作用。但我們在實際的工程中，很多工程地質勘查報告所提到的地下水位并不是從地方水文資料分析得到的，在勘查報告中反映出來的數據往往是勘測期間的數據。如果勘測期間正好處于旱季或者枯水期，那得到的水文僅反映勘測期間的地下水位情況，所提供的地下水位標高將難以被設計取用, 或導致結構計算偏不安全。對于此類不合格的勘查報告，結構設計人員需要與詳勘單位溝通，以得到比較權威的水文數據用于工程設計。

2 縫的設置

《給水排水工程鋼筋混凝土水池結構設計規程(CECS138：2002)7.1.3條規定：伸縮縫的間距，根據水池的結構類別、地基類別和水池的工作條件等劃分，一般為20~30米，同時還要根據上游工藝專業的條件的布置做適當調整。縫寬一般為30mm，在實際的工程中，同一剖面上連同基礎或底板斷開，通常沉降縫、伸縮縫、抗震縫三縫合一。但是在近來所做的工程中，上游專業所要求的水池長度已大大的超過了規范間距, 另一方面隨著建筑材料和施工方法的改進, 又為超長水池不設縫或少設縫提供了技術上的支持。設計人員在具體設計時應根據地基、氣溫等工程情況,考慮是否設縫及相應的施工方法,認真進行計算并采取適當設計措施。論文寫作，計算模型構造。對于不能一次完成澆筑的水池底板、壁板，在施工中需留有施工縫，施工縫應設在池壁上，在選擇施工縫位置時，應符合溫度應力計算所選擇的位置，鋼筋在施工縫處貫通不斷，且施工縫應設置在構件受力較小的部位，在施工過程中要盡量縮短施工縫上、下兩段混凝土的澆筑間隙時間。因在施工縫處先后兩期分期澆筑的混凝土間的結合要比一次澆筑的混凝土要差，故在施工縫處需加設企口、在斷面處采取埋設止水帶或者外貼式止水帶和表面設槽口嵌入封縫料等措施。

3 裂縫的控制

根據規范的要求，對于水池結構，根據水池盛水性質(清水、污水)及其使用功能，最大的裂縫寬度一般控制在0.2mm或者0.25mm。在水池設計中對結構強度、裂縫開展寬度、抗裂度等計算和相關的構造措施,一般均能對裂縫寬度得以控制,但是由于溫度、變形以及不均勻沉降所引起的開裂, 在工程中卻常常遇到。在設計過程中，對溫度、混凝土收縮變形等影響因素的欠考慮，導致了裂縫的開展。對于由混凝土收縮和溫度差所造成的裂縫, 設計人員應充分考慮到施工中的不利影響。一般來說, 混凝土收縮越大, 裂縫的數量及寬度也越大；溫度越高越易開裂, 裂縫的數量及寬度也越大。因此設計人員需要掌握混凝土配比及其用料的品種規格和級配，在設計文件中最好能予以體現，同時需要對混凝土的灌注和養護提出相應的設計要求。增大配筋率或減小鋼筋直徑能增加混凝土的極限拉伸,在結構設計時,在節點應力集中處或大體積混凝土中沿截面均勻配置細、密的構造鋼筋或鋼筋網片,可提高構件的抗裂能力。采用合理的結構布置和圍護措施，在水池內外表面抹防水砂漿面層，以減小溫濕度對結構的影響，并加強整體剛度及保溫防寒。

4 水池底板計算模型的選擇

第一種計算模型為在地基反力的作用下，池底視作簡支在池壁上，池壁間距對池底反力分布有影響。論文寫作，計算模型構造。當池壁間距較小時，兩相鄰的池壁剛性角重疊，變形和反力不均勻分布可以忽略，而當池壁間距增大，這樣的不均勻分布愈加明顯。前者的計算可以采用靜力平衡的方法或者考慮池底與地基相互作用的內力分析來計算水池底板的內力，考慮地基反力是按照線性分布的，只要求滿足靜力平衡的條件，忽略變形協調條件，對于池壁間距較小，容積較小的情況，這樣的假定是合適的;第二種計算模型為假設把地基模擬為剛性底座上的一系列彈簧, 當地基表面某一點受壓時,僅在此點處產生局部沉陷,這種假設稱為文克爾假設,文克爾地基模式是目前較為實用的水池-地基共同作用的主要模擬方法之一，其假定地基單位面積上所受的壓力p與地基豎向位移y成正比，這種模型主要是以模擬天然地基土在荷載作用下實際應力-應變關系從而得到比較準確地解決變形協調關系，得到接近于實際的反力分布和變形規律。按文克爾假設計算地基梁時, 可以考慮底板梁本身的實際彈性變形,消除了反力直線分布假設時的缺陷,但其本身的缺點是沒有反映地基的變形連續性,當地基表面在某一點承受壓力時,不僅該點局部產生沉陷, 在其臨近區域也會產生沉陷,由于沒有考慮地基的連續性,文克爾假設仍沒有全面反映地基梁的實際受力情況；第三種計算模型是假設把地基看做是一個均質、連續、彈性的半無限體，既反映了地基的連續整體性，又從幾何、物理上對地基進行了簡化，將彈性力學中有關半無限體的概念引入水池底板的計算中。這種方法適合電算。能更好的模擬地基與水池底板的協同變形。以上所述的三種計算方法僅針對淺基礎水池。設計人員在設計水池底板時應酌情選擇計算模式，而不是簡單選擇第一種線性假定，導致計算結果與實際情況懸殊較大。

5 關于水池的構造

5.1池壁和底板的鋼筋宜選用小直徑的鋼筋和較密的間距，其目的是更好的滿足裂縫寬度的要求。論文寫作，計算模型構造。但為了方便施工，鋼筋的間距不宜小于100mm。論文寫作，計算模型構造。

5.2因池壁和池壁，池壁和底板之間是采用的剛性連接，為了避免在此處形成應力集中，抵抗角隅彎矩，增強連接處的抗裂性，在連接處宜設加腋角，加腋角內需配10@200的加腋鋼筋，并錨入兩側混凝土內。

5.3注意與水池相連的管道應做成柔性連接，在水池的池壁上留有套管，套管與接入管道間的空隙內填入柔性材料。必要的時候還可以做成U型管道連接，以保證水池的正常沉降不會導致管道的破損。

5.4注意宜在水池的四周設置散水，以防雨水等的滲入地下導致地基的不均勻沉降。

結語：

在水池的設計中，只有擁有完備而準確的設計條件，選擇正確的結構型式，建立合理的符合實際情況的結構模型，采取合理的構造措施，才能做出經濟可靠的設計。

參考文獻

[1]《給水排水工程結構設計手冊》編委會.給水排水結構設計手冊(第二版)北京：(第二版)[M].中國建筑工業出版社.

[2]國家標準混凝土結構設計規范.GB50010-2002.

[3]國家標準給水排水工程構筑物結構設計規范.

篇9

一、引言

目前，國內外對優化布樁問題尚沒有共同的認識，在工程設計中也沒有統一的計算方法，尤其是針對抗拔樁或者兼有抗拔與抗壓樁共同存在的樁筏基礎的優化布樁。因此，關于樁筏基礎的變形特性、筏板內力、樁頂反力分布和筏板的變形也是急待解決的一個重要課題。對抗拔樁筏基礎而言，其變形分為平均上浮變形和差異上浮變形，而由于差異上浮變形會引起上部結構的次應力甚至會造成破壞，因而更加為人們所注意。

對于抗拔群樁樁筏基礎的優化設計，在有關樁筏基礎設計與計算方法的研究中，關于抗拔樁筏基礎非均勻優化布樁方式的探討，尚不多見。因此，如何將基礎的平均變形（沉降與上浮）控制在可接受的水平，最大限度地減小差異沉降，使基礎在承載熊力和變形兩方面均滿足規范設計要求，是一個值得探討而又具有重大現實意義的問題。

二、本文研究內容

本文利用PKPM的JCCAD模塊的抗拔群樁樁筏基礎的有限元分析方法，對單建式地下車庫承受豎向抗荷載進行計算與分析，討論與分析下述幾個問題，并且提出以極小化筏板差異變形為目標函數的抗拔樁筏基礎優化設計方法：

（1）在筏板的相對剛度和樁間距保持不變時，地下水位變化時，等間距均勻布樁樁筏基礎的沉降特性、樁頂反力的分布、筏板內力與變形的變化特征等；

（2）分別抽去等間距均勻布樁樁筏基礎的某些特定范圍樁或者加密某些特定范圍樁，比較分析二者對基礎平均變形、差異變形及筏板內力的影響；

（3）對樁的優化布置方式進行討論，比較樁數相同時，等間距均勻布樁和非均勻布樁對基礎平均變形、差異變形和筏板內力的影響及其隨筏板相對剛度的變化特征。

（4）由此，得出一種能夠減小差異變形的抗拔樁筏基礎的優化設計方法。

三、優化原理及目標

1.優化原理

優化設計的數學模型一般是由設計變量、目標函數和約束條件三個要素構成：

（1）結構優化設計中要求解的對象就是參與結構優化設計的參數，這些對象稱為設計變量。在抗拔樁筏基礎的優化設計中，對于樁基，一般選擇樁長、樁徑、樁間距和樁數作為設計變量，有時，甚至選擇樁的布置方式作為設計變量，也即選擇樁的最佳布置方案。

（2）本文所提到的抗拔樁基優化設計的目的是在滿足各種約束條件的前提下，盡可能使基礎造價最低。由于通常筏板厚度是根據工程經驗確定，而樁長，和樁徑是根據特定的地質條件決定。為此，本文將針對抗拔群樁基礎的布樁方式進行優化，以總樁數的最小化作為優化的目標函數。

（3）優化設計中，邊界約束條件是必需的，有了這些邊界約束條件，優化設計才會具有實際工程意義。對于抗拔樁筏基礎而言，約束條件分為三個方面：一是強度約束，即保證所設計的基礎有足夠的承載力；二是變形約束，即保證所設計的基礎不產生過量的變形和差異變形；三是構造約束，按現行規范和施工經驗確定。強度約束一般通過確定樁數、樁長、樁徑等上下限來體現；變形約束主要通過允許變形量和筏板最小厚度來反映；構造約束可用樁間距、邊樁距周邊凈距等表示。

2.優化目標

本文主要通過抗拔群樁基礎的有限元分析方法，對抗拔群樁基礎的布樁方式進行優化，以期在減小筏板彎距，減少差異變形的優化目標下，提出抗拔群樁樁筏基礎優化布樁的方案。針對實際工程中，地下水位可能變化的幅度較大，本文中假設了兩種最高最低地下水位，即考慮最高水位和最低水位兩種工況下而得出的優化設計方法。將采用PKPM的彈性地基梁板模型（WINKLER模型）有限元分析方法對抗拔群樁基礎的布樁形式進行優化設計。

四、優化分析

1.樁筏基礎模型

（1）基本尺寸

柱距：9mX9m，筏板厚度700mm，樁型500mmx500mm方樁。

圖4-1均勻布樁模型平面圖 圖4-2優化布樁模型平面圖

（2）參數選取：

樁身豎向剛度：Kn=4.0xl03kN/m，樁身彎曲剛度：Km=1.0xl03kN/m，樁底土的壓縮模量：Es=10MPa，土體內聚力：c=0.5x104Pa，內摩擦角：Ф=140

（3）荷載選取：

最高水位上浮力：50kN/m2，最低水位上浮力：10kN/m2，筏板自重：17.0kN/m2，柱底力詳圖4-3。

圖4-3柱底反力圖

2.不同布樁型式的樁筏基礎特性分析

（1）筏板的變形特性

對單建式地下車庫，抗拔群樁基礎的變形分為平均上浮和差異上浮，平均上浮過大，雖然不一定引起上部結構的破壞，但會影響建筑物的正常使用；差異上浮過大，則會造成上部結構的損壞，影響建筑物的安全。基礎的平均上浮和差異上浮受到眾多因素的影響，在此，本文只討論布樁方式這個因素的影響。

由上圖可知，當單建式地下車庫處于最高水位的時候，出現上浮變形的狀態；而在最低水位時，出現沉降變形的狀態。對比兩種不同的布樁型式下的變形可知，優化后的筏板變形曲線的等值線變化幅度趨緩。即在柱底密布樁的優化方式所產生的差異變形比均勻布樁時小許多；但由于總樁數的減少，因此平均變形（上浮或沉降）比優化前略大一點。基于以上特點，又提出了同時沿周邊區域布樁方式，這樣對減少基礎平均變形的效果較好。

（2）筏板彎距

筏板是樁筏基礎中的一個重要組成部分，筏板內力尤其是筏板的彎矩及其分布情況是樁筏基礎設計的重要參數。

由上圖可見，在樁筏基礎處于抗浮或抗壓狀態下，柱位置下的筏板彎距產生了較大幅度的突變。這是由于柱底反力作用于筏板，而在此集中力作用擴散角范圍內，并沒有相應的樁反力與之平衡。因此，需要靠筏板來傳遞和調解未平衡的內力，由此形成了筏板的彎距突變。相比于均勻布樁，在優化布樁的方案下，筏板的彎距有一定程度的減少。這是由于柱底反力作用范圍內，設置了相應的樁反力與之平衡，靠筏板傳遞彎距來平衡的作用減少，同時筏板配筋量也可以相應減少。筏板彎距比均勻布樁情況下的明顯趨于平緩。

四、總結

綜上，優化方法綜合了以上兩點，在柱底密布樁，沿筏板周邊稀布樁的方式，即減少了差異變形，又使平均變形控制在一個可接受的范圍內。優化布樁使得筏板彎距變化幅度減少，且總樁數也相應的減少了8%～10%，從經性和合理性的角度，在基礎的平均沉降滿足規范設計要求、單樁的承載力及樁自身強度足夠的情況下，此優化方案應是可取的。本文經過對比分析提出了能夠適用于實際工程，符合經濟性，合理性的地下車庫群樁優化設計方案，為工程設計人員提供了優化設計的依據。

參考文獻：

[1]張燕平，張寶印.高層建筑樁筏基礎樁頂反力及沉降特性的分析與研究.西安建筑科技大學碩士學位論文.2002：19-20。

[2]陽吉寶，趙錫宏，高層建筑樁筏（鈞基礎的優化設計，計算力學學報，1997年，第14卷，第2期.

篇10

中途分類號：[TU761.4]文獻標示碼：A 文章編號：

隨著我國城市化進程的加快，出現越來越多的高層建筑。高層建筑的地下室工程中設置后澆帶是工程施工中的一個關鍵環節，施工前應制定專項施工方案，必須根據設計、規范及工程具體實際情況，合理設置后澆帶位置。做到有針對性地對地下室后澆帶的施工處理，確保后澆帶的施工質量。

1、工程概況蓬萊市新一百工程，總建筑總面積為29000m2，地上12層共26600m2，地下一層2400m2，筏板基礎，基礎埋深-6.5m；本工程地下室底板采用厚度為90cm的C35、P6抗滲混凝土，壁板為30cm的C40、P6抗滲的混凝土，地下室頂板為40cm厚的C35、P6抗滲的混凝土。地下室底扳、側墻和頂板均設置橫向兩道后澆帶，后澆帶寬度為1000mm，位置在5軸、10軸成平行設置，后澆帶總長度合計約為500m。底板與頂扳的鋼筋均為雙層雙向，中間設有一道鋼筋網片。后澆帶位置的鋼筋密集，該處位置的鋼筋搭接長度為950mm，并有3mm厚的止水鋼板。

2、后澆帶的主要功能

2.1解決沉降。

高層建筑和裙房的結構及基礎設計為整體，但在施工時用后澆帶將兩部分暫時斷開，待主體結構施工完畢再澆注連接部分的混凝土，將高低層連為整體。

2.2減小溫度收縮影響留出后澆帶后，施工過程中混凝土可以自由收縮，從而大大減少了收縮應力。混凝土的抗拉強度可以大部分用來抵抗溫度應力，提高結構抵抗溫度變化的能力。

3. 后澆帶的設置要求后澆帶的設置應遵循“抗放兼備，以放為主”的設計原則。因為普通混凝土存在開裂問題，設置后澆縫的目的就是將大部分的約束應力釋放，然后用膨脹混凝土填縫以抗衡殘余應力。由于施工原因而需要設置后澆帶時，應視工程具體情況而定，留設的位置應經設計單位認可。后澆帶的間距應合理，矩形構筑物后澆帶間距一般可設為30～40m，后澆帶的寬度應考慮便于施工操作，并按結構構造要求而定，一般不少于800 mm，本工程后澆帶寬度設置為1000mm。后澆帶處的梁板受力鋼筋必須貫通，不許斷開。如果梁、板跨度不大，可一次配足鋼筋；如果跨度較大，可按規定斷開，在補齊混凝土前焊接好。后澆帶在未澆注混凝土前不能將部分模板、支柱拆除，否則會導致梁板形成懸臂造成變形。

4、后澆帶的施工

4.1模板支設根據分塊圖劃分出的混凝土澆注施工層段支設模板（鋼絲網模板），并嚴格按施工方案的要求進行。

4.2地下室頂板混凝土澆筑1）后澆帶兩側的結構混凝土澆注厚度應嚴格按規范和施工方案進行，以免因澆注厚度較大造成鋼絲網模板的側壓力增大而向外凸出，導致尺寸偏差。2）采用鋼絲網模板的垂直施工縫，在混凝土澆注和振搗過程中，應特別注意分層澆注厚度和振搗器距鋼絲網模板的距離。為防止混凝土振搗中水泥漿的嚴重流失，應限制振搗器與模板的距離。采用Φ50mm振搗器時間距≮40cm；采用Φ70mm振搗器時間距≮50cm。

4.3澆筑地下室頂板混凝土后垂直施工縫的處理1）對采用鋼絲網模板的垂直施工縫，當混凝土達到初凝時（用手壓混凝土表面能出現指紋），用壓力水沖洗（水應呈霧狀），清除浮漿、碎片并使沖洗部位露出骨料，同時將鋼絲網片沖洗干凈。混凝土終凝后將鋼絲網拆除，立即用高壓水再次沖洗施工縫表面。2）對木模板處的垂直施工縫，可用高壓水沖毛，也可根據現場情況和規范要求，盡早拆模并及時用人工鑿毛。

3）對于已硬化的混凝土表面，要使用鑿毛機處理。4）對較嚴重的蜂窩或孔洞應進行修補。5）在后澆帶混凝土澆筑前應用噴槍（用水和空氣）清理表面。

4.4地下室底板后澆帶的保護措施1）對于底板后澆帶，在后澆帶兩端兩側墻處各增設臨時擋水磚墻，其高度高于底板高度，墻壁兩側抹防水砂漿。2）為防止底板周圍施工積水流進后澆帶內，在后澆帶兩側50cm寬處用砂漿做出寬5cm、高5～10cm的擋水帶。3）后澆帶施工縫處理完畢并清理干凈后，頂部用木模板封蓋，四周設臨時欄桿圍護，以免施工過程中污染鋼筋、堆積垃圾。4）地下室外墻豎向后澆帶的保護措施可采用砌磚保護地下室底板后澆帶的施工質量直接影響本工程的防水效果，為此在底板、筏板砼澆筑完畢后，用九夾板封蓋，并派人檢查，以防雜物落入其中，在兩側砼澆筑60天后，用高一級摻12%UEA微膨脹劑的微膨脹混凝土澆筑密實，澆筑前應進行鋼筋除銹，清除浮漿、碎石等雜物，并沖洗干凈。

4.5地下室頂板后澆帶混凝土的澆筑1）不同類型的后澆帶混凝土的澆注時間不同。伸縮后澆帶視先澆部分混凝土的收縮完成情況而定，一般為施工后42～60d；沉降后澆帶宜在建筑物基本完成沉降后進行。在一些工程中，如果設計單位對后澆帶的保留時間有特殊要求，應按設計要求進行保留。2）澆注后澆帶混凝土前，用水沖洗施工縫，保持濕潤24h，并排除混凝土表面的積水，在施工縫處鋪一層與混凝土內砂漿成分相同的水泥砂漿。3）后澆帶混凝土必須采用無收縮混凝土，可以采用膨脹水泥配制，也可用膨脹劑和普通水泥配制，混凝土的強度應提高一個等級，其配合比通過試驗確定。宜摻入早強減水劑，且應認真配制，精心振搗。膨脹劑的摻量直接影響混凝土的質量，因此，膨脹劑的稱量要由專人負責。所用膨脹劑和外加劑的品種，應根據工程性質和現場施工條件選擇，并事先通過試驗確定配合比，適當延長摻加膨脹劑的混凝土的攪拌時間，以使混凝土攪拌均勻。4）后澆帶混凝土澆注后仍應澆水養護，養護時間≮28d。