摘要：本文介紹了地下建筑結(jié)構(gòu)中抗浮樁的應(yīng)用。還詳細(xì)闡述了地下構(gòu)筑物在使用期的永久性抗浮和樁頭防水的構(gòu)造措施及施工期臨時性的綜合抗浮措施。
　　關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗浮樁；直徑；錨桿
　　在地下水位較高地區(qū)的地下車庫、地下水池、地下商場、地下泵房、船塢、地下儲液罐等地下建筑結(jié)構(gòu)的抗浮問題應(yīng)引起高度重視。當(dāng)這些地下建筑結(jié)構(gòu)自重荷載（包括其上部建筑結(jié)構(gòu)的恒載）不足以抵抗地下水的浮力時，往往會產(chǎn)生整個或局部地下建筑結(jié)構(gòu)上浮現(xiàn)象，從而導(dǎo)致地下墻、柱或底板開裂，或地下構(gòu)筑物傾斜，這將直接危害正常使用及結(jié)構(gòu)安全。本文對地下建筑結(jié)構(gòu)抗浮樁應(yīng)用以及工后使用期和施工期的綜合抗浮技術(shù)措施加以分析。
　　1地下建筑結(jié)構(gòu)中抗浮樁的應(yīng)用
　　對地下建筑結(jié)構(gòu)抗浮樁進(jìn)行設(shè)計，應(yīng)做到既安全又經(jīng)濟(jì)合理。首先應(yīng)慎重分析工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，針對地下水位可能的豐水期和枯水期分別考慮，并且區(qū)別施工階段和竣工后使用階段的不同工況。軟土地基中的抗浮樁一般既是豐水期的抗浮樁，又是枯水期的抗壓樁，兩者應(yīng)綜合應(yīng)用合理設(shè)計。
　　1.1以地下建筑結(jié)構(gòu)自重作為抗浮力
　　地下建筑結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計的前提是分析清楚浮力與抗浮力。地下建筑結(jié)構(gòu)的浮力等于地下水位以下至地下建筑結(jié)構(gòu)底板底這部分等體積的水重量。地下水位一般取水文地質(zhì)資料提供的50年一遇的最高地下水位，若無此水位資料，應(yīng)以室外地坪標(biāo)高為最高水位。地下建筑結(jié)構(gòu)的抗浮力只計永久荷載，包括地下建筑頂板上的填土荷載，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001》（2006年版）第3.2.5條規(guī)定。浮力S與抗浮永久荷載G應(yīng)滿足公式（1）
　　
　　式中為地下建筑結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)，對安全等級為二級或設(shè)計使用期為50年的地下結(jié)構(gòu)取1.0；對安全等級為一級或設(shè)計使用年限為100年及以上的取1.1。地下建筑結(jié)構(gòu)在使用期間不同程度地存在活荷載，此活荷載只作為抗浮設(shè)計的安全儲備，而不列入計算。當(dāng)計算結(jié)果不滿足公式（1）時，則應(yīng)采取永久性的抗浮樁或錨桿構(gòu)造。
　　1.2抗浮樁的設(shè)計
　　作為地下建筑結(jié)構(gòu)的抗浮樁，應(yīng)滿足國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ（94—2008）》的要求，并按公式（2）、（3）計算。
　　
　　式中：——按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計算的單樁拔力；
　　——單樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；
　　——樁基自重，地下水位以下取浮重度，對于擴(kuò)底樁將另行計算；
　　——抗拔系數(shù)，對砂土取0.50～0.70，對黏性土和粉土取0.70～0.80，當(dāng)樁長與樁徑之比小于20時，取小值；
　　——樁側(cè)表面第層土的抗壓極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；
　　——樁側(cè)周長，對于等直徑樁取，為樁徑，對于擴(kuò)底樁另行計算；
　　——樁周第層土的厚度。
　　按公式（1）確定的基樁極限抗拔承載力適用于丙級建筑樁基；對于甲級和乙級建筑樁基；則應(yīng)通過現(xiàn)場單樁上拔靜載荷試驗(yàn)確定。
　　基樁的抗拔側(cè)阻力和抗壓側(cè)阻力是有區(qū)別的，隨著上拔量的增加，其側(cè)阻力會因土層松動及側(cè)面積減少等原因而低于抗壓側(cè)阻力，故在利用一般工程地質(zhì)勘察報告所提供的抗壓側(cè)阻力來確定抗拔側(cè)阻力時，需引入拔壓的側(cè)阻力比例系數(shù)，即抗拔系數(shù)，也稱拔壓比。抗拔側(cè)阻力取決于樁周土層的力學(xué)性質(zhì)，其拔壓比根據(jù)試驗(yàn)，灌注樁高于預(yù)制樁，長樁高于短樁。上拔荷載下群樁的破壞模式因樁距大小不同而呈基樁分離的非整體拔出破壞和樁土呈整體拔出破壞，故規(guī)范JGJ94—2008第5.4.6條規(guī)定了群樁抗拔效應(yīng)公式。換言之，從經(jīng)濟(jì)合理角度分析，適當(dāng)擴(kuò)大抗拔樁的間距是有利的。
　　1.3抗拔樁的樁型選擇
　　地下建筑結(jié)構(gòu)底板下的樁，應(yīng)視不同的地質(zhì)條件因地制宜地選擇。當(dāng)?shù)装逑聻橛倌噘|(zhì)黏土、黏土類地基時，利用配筋到底的沉管灌注樁是一種比較經(jīng)濟(jì)合理的方法。當(dāng)沉管灌注樁（擠土樁）不適用時，或當(dāng)?shù)装逑聻榉弁痢⑸巴習(xí)r，可利用配筋到底的鉆孔灌注樁作抗浮樁。當(dāng)?shù)装逑聻橛部伤茴愷ね粱蝻L(fēng)化基巖時，可利用人工挖孔樁。
　　為了提高基樁的抗拔承載力，采用擴(kuò)底樁是有效的途徑。例如人工挖孔灌注樁和鉆孔灌注樁均可施工為擴(kuò)底樁。擴(kuò)底樁的抗拔承載力破壞模式。隨土的摩擦角大小而變，內(nèi)摩擦角越大，受擴(kuò)底影響的破壞柱體越長。樁底以上長度在4～10（樁徑）范圍內(nèi)，破壞柱體直徑增大至擴(kuò)底的直徑按此模型并經(jīng)過試驗(yàn)，給出擴(kuò)底樁抗拔承載力計算周長。
　　若地下建筑結(jié)構(gòu)底板下的地質(zhì)條件不宜設(shè)置抗浮樁，可采用抗浮注漿錨桿。注漿錨桿的間距常為2m，且應(yīng)大于（錨桿孔直徑）或按設(shè)計，以防止“群錨”效應(yīng)，即多根錨桿的錨固效率低于單根錨桿錨固力之和。錨桿常用Ⅱ、Ⅲ級，鋼筋直徑，鉆孔直徑常為100～200mm，且宜取3倍錨桿直徑，但不應(yīng)小于1倍錨桿直徑加50mm。錨桿長度應(yīng)滿足錨固要求，錨桿深入基巖長度應(yīng)大于。注漿常用摻有早強(qiáng)劑的高標(biāo)號水泥漿、水泥砂漿或細(xì)石混凝土，其抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值不得低于30MPa注漿壓力不低于0.5MPa，設(shè)計為二次重復(fù)高壓的注漿壓力不宜低于2MPa。對設(shè)計等級為甲級的建筑物，抗浮錨桿的抗拔承載力應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定。
　　2抗浮樁的構(gòu)造
　　2.1抗浮樁構(gòu)造
　　在常規(guī)性的抗浮構(gòu)造措施不足時，應(yīng)專門設(shè)置地下室底板下的抗浮樁。抗浮樁不僅增加了樁身自重,更重要的是利用樁周土體的摩阻力來抗浮。
　　抗浮樁應(yīng)限制樁身受荷后的裂縫寬度或裂縫出現(xiàn)，《建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94—2008）》中規(guī)定：“對于嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的一級裂縫控制等級預(yù)應(yīng)力混凝土基樁，在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下混凝土不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力”；“對于一般要求不出現(xiàn)裂縫的二級裂縫控制等級預(yù)應(yīng)力混凝土基樁，在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下的拉應(yīng)力不應(yīng)大于混凝土軸心受拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值”；對于允許出現(xiàn)裂縫的三級裂縫控制等級基樁，按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計算的最大裂縫寬度，不應(yīng)超過0.2mm。當(dāng)抗浮樁的裂縫控制達(dá)不到上述要求時，可采用預(yù)應(yīng)力抗拔灌注樁和樁側(cè)后注漿及抗底樁等措施。
　　2.2抗浮樁的防水構(gòu)造措施
　　抗浮樁一般處于地下水壓較大的條件下工作，故其樁頭的防水構(gòu)造應(yīng)設(shè)置到位，以保證地下建筑結(jié)構(gòu)的正常使用和耐久性。
　　具體操作時要注意以下幾點(diǎn)：
　　（1）樁頭要剔鑿至設(shè)計標(biāo)高，并用聚合物水泥防水砂漿找平；樁側(cè)剔鑿至混凝土密實(shí)處；
　　（2）截樁后如發(fā)現(xiàn)滲漏水，應(yīng)采取相應(yīng)堵漏措施；
　　（3）清除基層上的混凝土!粉塵等，用清水沖洗干凈；基面要求潮濕,但不得有明水；
　　（4）沿樁頭根部及樁頭鋼筋根部分別剔鑿成20mmⅹ25mm及10mmⅹ10mm的凹槽；
　　（5）涂刷水泥基滲透結(jié)晶防水涂料必須連續(xù)、均勻，待第二層涂料呈半干狀態(tài)后開始噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不小于3d；
　　（6）待膨脹型止水條緊密、連續(xù)、牢固地填塞于凹槽后，方可施工聚合物水泥砂漿層；
　　（7）聚硫嵌縫膏嵌填時，應(yīng)保護(hù)好墊層防水層，并與之搭接嚴(yán)密；
　　（8）墊層防水層及聚硫嵌縫膏施工完成后，應(yīng)及時做細(xì)石混凝土保護(hù)層。
　　3施工期間的抗浮措施
　　地下建（構(gòu)）筑物若處于透水系數(shù)比較大的粉質(zhì)黏土、粉土、砂土中，由于正值施工期間，地下室的頂板和覆土尚未完成，此時底板和外墻已施工完成，在地下水作用下，形成了一定的浮力。當(dāng)浮力不大時，可利用排水明溝、集水井結(jié)合潛水泵排出基坑內(nèi)的水，來減小浮力。當(dāng)土質(zhì)的滲透系數(shù)大或正值暴雨季節(jié)時，即浮力較大時，若抗浮樁不足以抗浮承載，可在地下室底板中設(shè)置后澆帶，利用底板下的塊石墊層作為倒濾層，在后澆帶中插入輕型井點(diǎn)立管或降水管井，可不斷地降水。
　　根據(jù)坑底土質(zhì)的不同，井點(diǎn)立管可插至底板墊層下的粉土（砂）層，也可以將濾管部分埋置于塊石墊層中。澆筑后澆帶中混凝土?xí)r，應(yīng)在井點(diǎn)立管中焊上環(huán)形鋼板止水環(huán)，然后繼續(xù)降水，直至地下室頂板和板頂覆土完成，達(dá)到設(shè)計要求后，再切割掉井點(diǎn)立管，管頂加蓋板焊死。若設(shè)置后澆帶有困難，則可以在底板中適當(dāng)部位設(shè)幾個管井點(diǎn)降水，挖土至設(shè)計標(biāo)高后，焊上環(huán)形止水環(huán)，澆入底板混凝土中，其余處理措施同上述。
　　4結(jié)語
　　地下建筑的抗浮構(gòu)造及措施應(yīng)根據(jù)工程水文地質(zhì)資料、施工條件、地下結(jié)構(gòu)等具體情況進(jìn)行周密的設(shè)計計算和精心施工。設(shè)計中應(yīng)考慮工程造價的經(jīng)濟(jì)合理性，并盡量利用一些簡易的臨時抗浮措施，以達(dá)到降低工程造價的目的。施工中還應(yīng)考慮地下建筑不同工況下的浮力與抗浮力，并采取相應(yīng)的對策。地下建筑結(jié)構(gòu)不僅在竣工使用期安全抗浮，還應(yīng)保證施工期也安全抗浮。地下建筑物均為抗?jié)B混凝土結(jié)構(gòu)，除確保其強(qiáng)度要求外還應(yīng)確保其抗?jié)B要求，故應(yīng)按設(shè)計和施工規(guī)范的要求，精心施工。