广州地区地下结构抗浮设计水位分析.pdf

http://www .paper . 广州地区地下结构抗浮设计水位分析熊勃 1 陈伟 1 , 2 (1. 中南大学勘察与基础工程研究所长沙 410083; 510440) E-m a il : lsh_xb@ 摘要:就地下结构抗浮设计水位进行分析,结合广州地区经验,讨论了几种常见地层结构情况下地下结构抗浮设计水位的取值及浮力折减系数问题。为同类工程设计提供了依据。关键词:地下结构;水压力;抗浮水位;浮力折减系数 1 前言工程中常遇到地下水浮力对地下室和地下构筑物结构设计施工的影响。地下室作为不可避免的承载体, 其浮力或水压力优先于地基反力作用在结构上, 给结构设计与施工带来了不容忽视的影响[1] 。水压力计算不准确, 要么会造成施工过程中或竣工后地下结构物的上浮事故, 要么为安全起见会增加地下室底板厚度或增设抗浮桩, 造成工程投资的增大。新规范《建筑地基基础设计规范》( G B 500 07- 20 0 2 ) 中首次提出“当地下水埋藏较浅, 建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时, 尚应进行抗浮验算。”而具体的计算方法, 规范未做规定。目前, 独立式地下车库等需要做抗浮验算的建(构) 筑物在土地紧缺的大中城市已很常见, 正确的进行建(构)筑物的抗浮验算,从安全上和经济上都有着十分重要的意义。 2 地下结构抗浮设计地下室产生上浮现象的原因是结构体的重量和地下室侧壁摩擦力之和小于水浮力所引起。地下结构所受的地下水浮力,为作用在基础底板上的静水压强与底板面积的乘积,即 A p P ?= ( 1 ) 式中 P -基底所受的水浮力; p -作用在底板上的静水压强; A -底板面积。基底静水压强 p 一般按下式确定: p = H w ?γ( 2 ) 式中 w γ-水的重度; H -抗浮设计水头值,设计中通常采用以下公式计算抗浮设计水头值: H = ( 0 h h ?) ( 3 ) 式中-岩土工程勘察报告中最高地下水静止水位标高; h -1- http://www .paper . 0 h -基底标高。地下结构抗浮方法很多, 目前, 国内外运用较多的技术措施主要有: 增加自重法即压载抗浮技术、降排截水法、抗拔桩和抗浮锚杆等。其抗浮设计流程如图 1 所示[2] 。图 1 抗浮设计流程图浮力对地下结构为永久作用。抗浮安全系数应采用 ,故地下结构竣工后,或正常使用期间,已不能降低地下水位时,应按下式进行抗浮稳定性验算: 2 . 1 / ≥? H F W w γ (4) W -施工或使用阶段基底以上全部净荷载, kN ; F -基底面积, m 2 ; w γ-水的重度, kN /m 3 ; H -抗浮设计水头值, m 。 3 广州地区抗浮设计水位分析由上述公式可以看出, 设防水位的高低, 直接决定了浮力的大小, 决定了抗拔桩的设置数量, 底板的厚度及配筋的大小。且式中抗浮设计水头值 H 打不打折扣, 原式中没有说明, 。折减系数的大小一般取决于地下室底板下土层的渗透系数大小及所确定的地下水位在相对隔水层中的埋深, 故规范要求按地区经验取值。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