抗浮设计论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇抗浮设计论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

（1）自重抗浮

自重抗浮荷载计算时不包括设备重、使用荷载及安装荷载。自重加大后，泵房体积也随之加大，浮力相应增加。因此自重抗浮只能在不具备其他抗浮条件或自重加大不多即可满足抗浮要求时采用。

（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，底板向外延伸会使支护范围加大，且当泵房较深时，基坑回填压实难度较大，不易满足设计要求。也可在泵房顶板增加配重，但会加大结构承载量，对抗震不利。

（3）锚固抗浮

锚固抗浮是一种有效的技术手段，锚杆灵活布置、锚固效率高、适应性较广，易于施工。在许多条件下优于自重抗浮和配重抗浮。由于抗浮锚杆的工作环境和受力特点，锚杆受拉后杆体周围灌浆开裂，使杆体极易受地下水侵蚀，影响其耐久性。同时，抗浮锚杆与底板的节点可能成为防水的薄弱环节。

（4）抗浮桩

抗浮桩是一种主动抗浮设计，前期施工费用较高，但后期维护简单，结构受力合理，不影响泵房的使用功能。当地下水位较高，泵房平面尺寸较大，基础埋置较深时多采用此种抗浮方法。此外，工程中还有其他抗浮方法。例如通过改变结构形式，泵房池壁与土体的黏结抗剪力抗浮。实际工程中，应根据泵房的尺寸大小，水位高低，埋置深度选用合理的抗浮方式，以达到设计要求。

2抗滑移、抗倾覆验算

当采用嵌固或锚固抗浮时，泵房周围填土较深且土面大体一致时，可不做抗滑移、抗倾覆验算。当泵房建造在软弱土层上，有可能出现连同地基土一起滑动而失去稳定时，尚应采用圆弧滑动条分法进行整体稳定验算。

3施工方法选择

当泵房埋深较浅，地下水位较低，且土质较好时，可选择开挖基坑。当泵房埋深较深，地下水位较高，且土质较差时，可选择沉井施工。基坑开挖较为简单，本文重点介绍沉井施工方法。沉井的施工方法对沉井的设计计算有着直接关系，应根据场地的地质条件结合施工条件决定。

（1）排水下沉

当地下水位不高，或是虽有地下水但沉井周边的土层渗水性不强，涌入井内的水量不大且排水不困难时，可采用排水下沉法，此种方法施工费用较低，工期较短。

（2）不排水下沉

在下沉深度范围内存在粉土、砂土或其他强透水层而排水下沉有可能造成流砂或补给水量很大而排水困难时，可采用不排水下沉。当沉井场地附近有已建建构筑物及其他设施，排水施工可能导致其沉降及倾斜而难以采取其他有效措施防止时，也可采用不排水下沉。

（3）分次下沉

根据沉井的高度，地基承载力、施工条件和设计需要，沉井可沿高度方向一次浇筑下沉，或分段浇筑一次下沉，或分段浇筑分次下沉。

4结构设计中应注意的问题

（1）池壁厚度的选择

当泵房较浅、采用开挖施工方法时，池壁厚度只要满足受力要求、防水要求即可。当泵房较深，采用沉井施工时，应优先考虑沉井依靠自重克服土层的摩擦力下沉，因此，池壁要有适当的厚度。反之，当池体过重时，下沉系数过大或地基承载力不足时，应适当减小池壁厚度。当地下水位较高时，沉井必须满足抗浮要求，因此依靠自重沉井的泵房各部分也要有适当的厚度。

篇2

中图分类号：TU198文献标识码： A 文章编号：

一.前言

随着城市和建设进程逐步加快，各种地下建筑逐渐出现，这些建筑在进行设计施工和正常的运行中，由于一直基本处于下下，很容易受到来自各种地下水的侵蚀，地下水对整个地下建筑有着十分重要的影响，因而，在建筑施工和竣工后的使用中，要做好各种抗浮措施，如此，可以更好的防止地下墙体发生裂缝或者是软化坍塌，对确保整个地下建筑的安全和工程质量有着十分重要的作用。

二.地下水对地下建筑的危害探究

1.地下水水位变化对建筑工程的危害。地下水的水位一般会受到降水，季节变化等因素的影响而产生水位的升降，地下水位的上升下降，会对整个建筑结构的设计产生极其消极的影响，。首先，当水位上升的时候，不仅仅会造成地震沙土液化速度加快，规模扩大，更会使得建筑结构下的岩土发生断裂，变形扭曲，滑坡，崩塌等多种地质灾害，严重降低了整个建筑结构中基础地基的承载能力，不利于整个建筑结构的稳定，不利于整个建筑结构抗震性能的增强。其次，地下水的过大下降，常常诱发地裂、地面沉降、地面塌陷等地质灾害以及地下水源枯竭、水质恶化等环境问题，对岩土体、建筑物的稳定性和人类自身的居住环境造成很大威胁。最后，地下水的冻胀也会对建筑结构的设计产生消极影响，主要表现在，当冻胀的地下水升温使得水浸湿和软化岩土时候，会使得地基土质的强度会大幅度降低，使得建筑物的沉降幅度变大，地基容易发生很大幅度的变形，造成建筑结构的稳定性差。

2.地下水会对建筑物的建筑构件造成很大的侵蚀性。地下水会对建筑构件中的混泥土，可溶性石材，和建筑主体中的管道，金属构件等造成很大的腐蚀和侵蚀，不仅仅会加快各种构件的老化，寿命缩短，更大幅度降低了整个建筑结构的稳定性和刚度。

3.地下水的水力状态容易发生改变，会使得在饱和的砂型土质的建筑结构设计变得更为艰难。当水力发生变化时候，土质的效应力大幅度降低，容易形成流砂，使得建筑结构下的土体发展流动，造成地表地基的坍塌，威胁建筑结构的稳定。

三.地下水对地下建筑结构设计的受力影响

1，地下水对地基基础设计中应力计算的影响

在地下建筑结构设计中，最关键是要确保地基的稳定，进行地基设计时候，首先要做到的就是要精确计算出自重应力和附加应力。在计算地基任意深度的自应重力时候，要以地下水位为分界线，地下水上面的土质，一般采用的是土质的自重应力。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综合考虑到地下水的浮力作用。如果还是粘性土质则变得更为复杂，需要根据不同的情况而定，一般认为，如果在地下水下面的粘性土质的液性指数不小于零，那么，此时土质会是一种流动的状态，每个土质颗粒之间有很多自水，这种情况下，土体便受到了地下水的浮力作用。因此，在进行地下水位之下的自重应力的时候，要根据实际情况，综合考虑，分析确定是否需要将地下水的浮力纳入其中。如果液性指数在零之下，那么土质会保持在固体的状态，土质就不会受到地下水的浮力，在实践操作中，一般都会按照不利的状态来进行综合考虑分析。

2.地下水对天然地基承载力的影响

在建筑结构地基的设计中，要做好天然地基承载力的计算，地下水对地基有着十分重要的影响作用，一般而言，都会表现在两个方面，其一，位于地下水位之下的土质，会很容易失去表观凝聚力，而这种凝聚力多半是由毛细管和弱结合水所形成的，当失去凝聚力的时候，会使得土质的凝聚力大幅度降低。其二，当受到地下水的浮力时候，土质将会很大程度的降低了自身的凝聚力，也因此会使得建筑结构设计中地基的的综合承载力变弱。在实际建筑结构设计中，都会假设地下水水位上下的土质强度都是一样的，只是单一的考虑到地下水的浮力对土质的承载力产生的影响，当建筑结构设计的地基持力层在地下水位下面，而且不具有透水性，那么，不管基底上层的土质是否具有透水性，都统一使用保护重度，当地基的持力层具有透水性的时候，可以将有效重度纳入范围。

五.抗浮设计方案与具体措施

除箱形基础和内部无柱的地下构筑物外，采用片筏基础的地下室的结构一般难以满足整体抗浮的刚度和强度要求，故将地下室划分为若干结构单元进行抗浮验算是合理的，抗浮设计需结合结构单元抗浮验算的结果选择或调整结构抗浮方案及措施。抗浮方案及措施有：

1.主体工程采用桩(挖孔桩除外)基础时，单层地下室或裙房地下室可用桩协助抗浮，因为受地下水变化的影响，该桩可能抗拔也有可能承压。

2.主体工程采用天然地基时，单层地下室或裙房地下室可采用加大恒载(如覆土)抗浮，或将单层地下室和裙房及裙房地下室的结构处理成垂直荷载作用下的子框架结构支承于主体结构上，由主体结构协助抗浮。后者需修正原设计对应于子框架的梁柱内力与配筋和主体结构中支承子框架的节点的梁柱端的内力和配筋，修正的原则是取二次设计中承载力大的配筋和截面。主体结构离支承子框架节点较远的梁柱端内力受影响较小，一般可以不必修正。

3.抗浮锚桩协助抗浮。如图1，抗浮锚桩的结构设计方法基本上同锚杆，适用范围比较大。常用于大空间、大面积的单层地下室或裙房地下室及地下构筑物抗浮，当水压力较大时，用分布抗浮锚桩无梁地下室底板的方案易于设计且比较经济。

4.地下罐体的抗浮设计应注意其基础或基墩在地下水的影响下可能受压也可能受拉，要做两个方向受力的强度验算。

5.在必要时要做抗浮桩或抗浮锚桩的拨和压的双向受力验算，承压验算宜考虑桩土协同工作，桩主要起抗倾斜作用，注意抗浮验算单元应与协助抗浮的方案吻合，位于地下水位以下的室外抗浮覆土要扣除地下水的浮力，悬挑出室外的地下室底板可以适当考虑上面覆土的内摩擦角按倒梯形截面计算抗浮力，抗拔桩和抗浮锚尽量布置在柱、墙下或对称布置在柱下，共同形成基础梁的支座，可以使抗拔桩和抗浮锚桩的受力均匀。

如图2，当基础梁的刚度较小时，要避免跨中抗梁的内力计算，因基础梁的竖向位移刚度从柱下至跨中各点不相同，所以布置在基础梁跨中的抗拔桩和抗浮锚桩对基础梁跨中是新约束，应注意计算简图的处理，调整基础梁的配筋，工程地质勘查应考虑协助抗浮的抗拔桩和抗浮锚桩的布置方案对桩长的影响。

五.结束语

地下建筑的抗浮设计施工关系到整个建筑工程的后续施工，关系到整个建筑工程的工程进度，工程成本控制和工程质量的保证。加强地下水对建筑结构设计影响的研究，找出地下水浮力对地下室和建筑物结构施工设计的重要影响方式，和发生原因，有助于地下建筑结构设计的科学化和合理化。地下水是建筑结构设计中无可避免的载体，水压力和地下水的浮力都会优先于地基对建筑物的结构产生反力作用，因此，在建筑结构设计中，要对地下水这一最重要的影响因素做出深入研究，这是保护地基稳定的关键环节。同时，通过探究发现，地下水主要还是通过影响到建筑结构设计中的基础设计的受力，主要是建筑结构的自应重力和建筑结构的承载力，要从建筑结构设计中的抗浮力上面加以改善和修正，尽力保证建筑结构设计的合理性和科学性，保证工程的质量。

参考文献：

[1]杨建浩 王永裕 地下建筑的抗浮技术措施 [期刊论文] 《西部探矿工程》 -2004年1期

[2]杨方勤 段创峰 吴华柒 袁勇 上海长江隧道抗浮模型试验与理论研究 [期刊论文] 《地下空间与工程学报》 ISTIC PKU -2010年3期

[3]赖泽金 李涛 彭星新 地下建筑物的抗浮设计 [期刊论文] 《中国房地产业》 -2011年8期

[4]贾金青 陈进杰 大型地下建筑抗浮工程的设计与施工技术 [期刊论文] 《建筑技术》 ISTIC PKU -2002年5期

篇3

 

0.前言

在寸土寸金的今天，开发地下工程已是大势所趋。随着地下工程的增多、加深，地下建筑物的抗浮也越来越得到人们的重视。由于地下水的赋存、补给关系存在很大的不确定性，基岩裂隙水的流动及补给方式更是复杂，大量带有纯地下室的高层建筑、地下车库及下沉式广场的兴建，使得抗浮问题非常突出。主要问题表现在：①正确确定抗浮设防水位成为一个牵涉造价、施工难度的关键问题，②对孔隙水压力的考虑不周全，影响到建筑沉降分析、承载力验算、建筑整体稳定性验算等一系列问题[1]。

目前工程中常用的建筑物抗浮措施有：采用底板设置抗浮锚杆、抗浮桩，压载之类的方法来被动的抵抗水浮力。本文主要介绍一种能利用拟建场区的地理优势，采用盲沟疏导地下水，达到结构自重抗浮的目的，并在青岛多个项目中得到成功运用，根据已竣工项目的成本核算，该工艺能比传统的抗浮锚杆、抗浮桩降低至少50％以上的成本，而且从根本上解决了建筑物的抗浮问题。

1.与传统抗浮工艺的对比

压载抗浮[2]的原理是增加结构的自重，利用结构自重来抗浮。这就要求增加覆土厚度或增加底板厚度，这种做法简便直接，对地下结构的抗浮也很有效。但基础埋深势必会增加，地下水浮力也会相应增加，于是部分所增加的结构自重与增加的水浮力所抵消，所以在抗浮设计时应认真核算。

抗浮桩[1]是利用桩体自重和桩侧摩阻力来提供抗拔力，以起到抗浮的作用，是一种常用的抗浮技术措施，不过抗浮桩大多与主体结构中的柱子相连，使抗浮桩的间距较大，需要很厚的底板才能抵抗抗浮力所产生的附加弯矩和剪力，因此造价很高。

抗浮锚杆[2]是通过锚侧岩土层的摩阻力来实现抗浮的。由于抗浮锚杆采用高压注浆工艺，浆液能更好的渗透到岩体中的孔隙与裂隙中，与抗浮桩相比，锚杆侧摩阻力较桩侧摩阻力大，更有利于抗浮，而且造价低，施工便捷，在工程建设中已迅速推广。

降排截水技术[2]是在条件许可的前提下，采用降水、排水或截水等处理措施直接排除隐患。在地下水丰富、土体渗透系数较大的地区进行深基坑开挖时，为防止降水造成的地面塌陷或临近建筑物沉降而常使用截水措施，如止水帷幕截水法。科技论文。永久性盲沟排水降压法是一种主动抗浮方法，盲沟排水使地下水位一直维持到某一标高，使底板不受或仅受很小的水浮托力，在满足抗浮要求的同时还能适当减少底板厚度。为避免和减少地下水浮力对深基础施工的各阶段带来的不利影响或破坏,降排水或截水方案是常用的技术措施。

本文介绍的就是降排截水技术中的盲沟排水降压法。科技论文。排水盲沟疏导地下水工艺是在地下建筑外墙四周或底板下部，系统的布置永久性的排水盲沟，形成无阻碍的地下水渗流通道，从而有效的减小甚至消除地下水对建筑物的影响。只要能确保盲沟通道内的水能流出，盲沟的标高可随意调低，从而可有效的减小地下水赋存方式不确定所带来的风险。与压载混凝土抵抗浮力的工艺相比，施工难度小、造价低、进度快；与抗浮锚杆、抗浮桩相比，造价低、进度快，并可与土方回填同步施工，不单独占用工期。

2.排水盲沟的使用条件

系统的布置排水盲沟，疏导地下水工艺目前在抗浮工程并未得到广泛的运用，它受到场区地理条件、赋水大小、上部结构及地下室占地面积等限制，需要同时具备以下条件：

1）地层赋水及土体渗透系数不宜太大，较适用于基岩地区及渗透系数较小的粘土、粉质粘土地区。

2）排水盲沟顶标高应在临界水位以下（可满足结构自重抗浮时的水位标高），且场区四周有顺畅、永久的出水口。

3）地下建筑物占地面积不宜过大，占地面积过大水阻势必加大，易造成盲沟堵塞，水流不畅.

4）如建筑物底板标高高于出水口，可在底板下同时增加排水盲沟，结合外墙四周的盲沟可更有效控制地下水。

3.成功案例分析

3.1工程概况

青岛市中心某工程共3个楼座，1#、2#楼为24层高层，3#楼为地上4层的商场，整体下设2层地下室。建筑面积74633m2，基底绝对标高42.8m，其中1#、2#楼采用桩基础形式，3#楼利用天然地基做为持力层。

3.2建筑场地周边环境

整个场区地势呈北高南低。北侧为一条小区规划路，规划路绝对标高55.5m；南侧为已经通车的交通要道，绝对标高48.0m～51.0m，南侧人行道下有一条4.0m*1.8m的永久性泄洪暗渠，暗渠顶标高46.5m。（见标高关系图）

3.3水文地质条件

场区地层揭示主要为：新近回填土、粉质粘土、强度较高的角砾层、风化基岩，其中局部有煌斑岩脉。地下水主要为第四系孔隙潜水，主要赋存于填土及角砾层中。从勘察报告中看，水位呈北高南低状，常见水位标高47.11m～48.65m，勘察建议地下水抗浮水位按51.0m考虑。

结合建筑、结构设计，对水头浮力进行了计算，计算结果为只要地下水位能保持在47.5m以下，即可利用结构自重来解决抗浮问题。

3.4排水盲沟设计要点

3.4.1设计思路

车库开挖未回填前，地下外墙与基坑坡面间会形成一道无侧限的地下水通道，四周的地下水绝大多数会汇集到基坑内。回填后，如回填骨料渗透系数大，依然会形成渗流通道，对建筑物的抗浮极其不利。因此如何有效的截流并保证使用年限是疏水抗浮设计的关键。

a、利用场地高差及基坑大放坡开挖的优势，在地下室墙外侧设置一道永久性疏水盲沟，并与南侧的地下泄洪暗渠相连。

b、阻隔场区环境水的垂直入渗路径，减小地下水及降雨对楼座的影响。疏水盲沟标高以下采用渗透系数小的粘性土分层回填并夯实。

c、为保证在使用年限内，疏水盲沟能保持顺通，每50m设置一沉砂池及检修井。

3.4.2盲沟设计（见疏水盲沟剖面图）

a、布置于地下外墙与坡面之间，盲沟顶绝对标高47.50m，通道尺寸500*500，自北侧中间位置向两侧分流，坡度0.1～0.2％。

b、盲沟采用砖砌，顶部采用预制板覆盖。砖及预制

盖板预留渗水孔，孔径小于1cm。

c、盲沟外侧铺设一道土工膜布，土工膜布外采用粒径

1～2.5cm的级配石子做为反滤层。

d、石子反滤层外再铺设一道土工膜布。

e、疏水盲沟底部采用粘土分层回填并夯实，夯实系数不小于0.94，并铺设厚度不小于100mm的素凝土垫层。出水口设置滤水蓖子，防止碎石流失。

f、每50m设置一沉砂池和检修井，检修井以不影响室外景观和管网为宜，尽量布置在建筑拐角处。

4.结语

目前，该项目已经封顶，排水盲沟的使用也历经了2个雨季，地下室未出现开裂、隆起等现象，排水盲沟内水流顺畅，未出现淤堵、损坏等情况。采用排水盲沟疏导地下水进行结构抗浮，为该工程节约了近200万的投资。

排水盲沟由于其工程造价低、施工简单并能从根本上解决地下建筑物的抗浮问题而得以成功运用，但由于缺少更多的成功经验及使用的局限性并未得到大的推广。科技论文。因此对该工艺的使用应慎重，要因地制宜，针对具体工程项目，认真分析场区的水文、地质、周边环境，确保抗浮方案合理、有效、经济适用。

【参考文献】

[1]张在明,孙保卫,徐宏声.地下水赋存状态与渗流特征对基础抗浮的影响[J].土木工程学报.2001;34(1):73-78

篇4

【工程概况】

笔者在深圳做的某工程为大底盘带多塔的结构。塔楼下的地下室由于塔楼自身的重量能够满足抗浮的要求，现着重讨论上部没塔楼的地下室的抗浮问题。本项目地下室的概貌及抗浮水位如图所示。现取中柱(8mX8.15m)进行讨论。

水浮力： 6x10＝60KN/m2

负二层底板、地下一层及地下室顶板自重： 25x0.5+6+6.3=24.8KN/m2(由广厦软件中计算结果求得)

地下室顶板覆土自重：16x0.8＝12.8KN/m2

地下室底板建筑做法自重：22x0.1＝2.2N/m2

抗浮总重：24.8+12.8+2.2=39.8KN/m2

参考广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ 15-31-2003第5.2.1条规定，地下室抗浮稳定性验算应满足式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

柱下独立基础(地下室侧壁位置的柱下基础除外)位置设锚杆抗浮:

当抗浮面积为： 8X8.15=65.2m2 此时基础下设锚杆抗浮所需抗拔力： 23.2X65.2=1512.64KN

取单根锚杆的抗拉承载力特征值为310KN，需锚杆根数：n=1512.6/310=4.9，取n=5

根据《岩土锚杆(索)技术规程》第7.4.1条：

单根锚杆需要钢筋面积：1.6X1.3X310X1000/400=1612mm2

(式中1.6为锚杆杆体安全系数，1.3为荷载分项系数)，故选用3}28(As=1847mm2)

根据《广东省建筑地基基础设计规范》第11.2.2条，故采用3}32钢筋(As=2413mm2)

取锚杆孔径为D=150mm

根据《岩土锚杆(索)技术规程》第7.5.1条计算锚杆锚固长度：

根据《广东省建筑地基基础设计规范》第11.2.1条式11.2.1-3，

锚杆的有效锚固长度为：

式中f i为砂浆与第i层岩石间的粘结强度特征值，l为第i层岩体中的锚固长度，d为锚杆孔直径，Rt为单根锚杆的抗拔承载力特征值。

根据《建筑边坡工程技术规范》式7.2.3，锚杆锚固体与地层的锚固长度为：

根据《建筑边坡工程技术规范》式7.2.4，锚杆钢筋与锚固砂浆间所需的锚固长度为：

式中γo为边坡工程重要性系数，γQ为荷载分项系数，N为锚杆轴向拉力标准值，ξ3为钢筋与砂浆粘结工作条件系数，d为锚杆钢筋直径，f为钢筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值，n为钢筋根数。

故取锚杆的有效锚固长度为：2.5m

抗浮锚杆承载力特征值估算：Fa=∑qsiuili=400x3.14x0.15x2.5=471KN>1.3x310=403KN (qsi为岩土体与锚固体粘结强度特征值)

锚杆的布置方式一般有集中点状布置、集中线状布置、面状均匀布置等方法。它们都有各自的有缺点：

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。

注意事项：

1）集中点状布置，抗浮锚杆与岩石锚杆基础结合为优，需注意柱底弯矩对锚杆拉力的影响，特别是柱底弯矩较大的时候；

2）参考《建筑边坡工程技术规范 GB 50330-2002》，应选用永久性锚杆部分内容；

3）岩石情况（坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩）应准确区分，可参考《建筑边坡工程技术规范 GB 50330-2002》表7.2.3-1注4；

4）锚杆抗拔承载力特征值应通过现场试验确定，可参考《建筑边坡工程技术规范 GB 50330-2002》附录C；

5）抗浮设计水位的确定应合理可靠，一般应由地质勘测单位提供，比较可靠和有说服力，应设置水位观测井，对于超出抗浮设计水位的情况应有应对措施；

6）锚杆抗拔承载力特征值现场试验时由于一般为单根锚杆加载，未考虑锚杆间距影响（附图一填充部分），特别是锚杆间距较为密集时的情况；当单根锚杆影响范围内的土体自重（附图二填充部分）大于锚杆拉力时，可以不考虑锚杆间距影响；

7）由于锚杆钢筋会穿过底板外防水，锚杆钢筋应有防水措施；

8）锚杆锚固体与（岩）土层的锚固长度应取有效锚固长度，由于基坑开挖会对底板下土体有一定扰动，特别是采用爆破开挖的基坑，一般要加300-500MM；

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1 引言

由于土地资源的紧缺，在现代城市建设中，建筑和交通向地下转移的趋势越来越明显，所以，对于地下室在功能和结构上的研究和设计也显得越来越重要。同时，随着城市建筑的高度不断增长，地下室的结构也相应地向多层和深度发展，这对于地下室的设计、施工和防震、防水等各方面提出了更高的要求，成为建筑行业普遍关注的重要内容和热点。

一般说来，地下室是相对于大底盘的高层建筑的地下部分而言的，由于地下室的建设和施工是在地下作业，环境较为特殊，涉及到的施工类型多、工序复杂，是一项具有高度系统性的工程，涉及到结构设计、工程施工、选择材料等等各个方面的因素，在质量上出现问题的可能性很大。现把在地下室结构设计中容易出现的问题分别介绍如下。

2 地下室的埋置深度

高层建筑设置地下室对建筑物结构的益处很多。首先可以利用土的侧压力减小结构的滑移和倾覆，有利于上部结构的整体稳定性；其次可以减小土的重量，减少地基的附加压力和沉降；再由于基础具有一定的埋置深度，还可以减小地震作用对上部建筑的影响。地下室在具有足够的刚度、承载力和整体性的条件下，可作为基础结构的一部分。高层建筑基础的埋置深度应满足地基承载力、变形和稳定性的要求。位于岩石地基上的高层建筑，其埋深应满足抗滑的要求。建议同一结构单元应全部设置地下室，并应当有相同的埋深。基础的埋置深度为建筑物室外地面至基础底面的距离，可按以下要求进行估算：

（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） 岩石地基可不考虑埋深的要求，但应验算倾覆和滑移；

（3） 桩基础不宜小于建筑物高度的1/ 18。

3 地下室合理层高的取值

当一座建筑的方案和结构设计确定下来后，一般就不应再做大幅度的改动和调整，只有楼层高度还是可以适当进行调整。对于地下室来说，其层高对整体的影响非常重要，这些影响主要体现在土方的开挖、降水方面的要求、基坑的支护、施工完成的工期、地下室的抗浮水位要求等等不同的方面。在设计中，设计人员往往会把层高设计得较低。因为层高是从结构层的最低点的基础上，考虑设备的净空要求和建筑本身的净空要求加以确定的，所以，在设计过程中，采用提高其顶板的结构最低点，常常被看成是减小其净高的有效方法之一。

具体地说，这种处理是：顶板和楼板一般采用宽扁型的梁、无梁的楼盖或者使用预应力式的空心楼板。例如，在某工程中，当地下室的跨度最大值是9.6米时，人防等级就为核6级，如果使用普通的梁板，梁高的要求是1.2米；如果使用宽扁形式的梁结构，梁的高要只有0.8米；而在改为预应力的空心楼板后，只要有暗梁就行，这时梁高和板厚只有0.5米。由此可见，地下室的净高受顶板结构形式的影响是非常大的。

另外，如果能在设计中合理设置柱网，对地下建筑进行恰当、合理的调整，也可以明显减小地下室的净高。现在的地下结构，一般是用来作为停车场，所以，建议在设计时要根据结构柱网的形式，对车位以及行车道进行调整。这同时也对减小地下室在造价和成本方面也有很大的效果。这一点却往往被设计人员所忽略。

4 地下室抗浮设计

4.1 抗浮水位的确定

地下室抗浮水位是一个十分复杂的问题，地质场地土层差异性，场地土内地下水复杂多变性，给地下室抗浮水位的确定带来了较大困难，然而抗浮水位又是地下室抗浮设计中一个决定性的参数。

如何做到既安全又合理的确定其抗浮水位？勘察、设计人员应遵照《岩

土工程勘察规范》及《高层建筑岩土工程勘察规程》的相关规定进行勘察和分析。其中，根据《高层建筑岩土工程勘察规程》第8.6.2 条，场地地下水抗浮设防水位的综合确定宜符合下列规定：

1） 当有长期水位观测资料时，场地抗浮设防水位可用实测最高水位，无长期水位观察资料时，应按勘察期间实测最高水位并结合场地地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定。

2） 场地有承压水且与潜水有水力联系时，应实测承压水位并考虑其对抗浮设防水位的影响；

3） 只考虑施工期间的抗浮设防时，抗浮设防水位可按一个水文年的最高水位确定。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变或工程需要时，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。水是往低处流的，若建筑物一侧或多侧是敞开的，水浮力不可能高出室外地坪；三是在有水头压差的江、河岸边，且存在滤水层，应按设计基准期的最高洪水位来确定其抗浮水位；四是对于雨水丰富的南方地区，尤其应注意因地面标高发生变化后对原勘察报告抗浮水位的修正，防止产生地表水聚集效应对地下室的破坏。

4.2 解决地下室抗浮问题的方法

4.2.1 地下室整体抗浮

为防止地下室整体上浮我们通常采用两类做法，一是利用建筑的自重（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，再就是采用锚桩或锚杆等来抵抗地下水的浮力。无论是增加自重还是增设锚杆的做法，都必须进行整体抗浮验算，保证抗浮力（自重+抗拉力）大于水的总浮力。

4.2.2 地下室局部抗浮

地下室局部抗浮主要是对梁板墙柱结构构件的在水浮力作用下的强度验算、变形验算和裂缝验算。对不满足区域应该采取增加板厚，增大配筋或增设抗浮锚杆等措施。

5 地下室外墙问题

对于地下室外墙，一般计算时将底部作为固定支座（就是说，把底板看成是外墙的固定端），各个方向的侧壁底部的弯矩和相邻底板的弯矩基本相同，同时要求底板的抗弯应力不能小于侧壁上的抗弯应力，尽量使厚度与配筋的量相匹配一致，这在地下车道的设计中最为突出，因为车道的侧壁都是悬臂构件，一般要求其底板抗弯能力要大于侧壁的底部。

对于在地面层上开洞的部位，比如楼梯间等，其外墙的顶部没有楼板的支撑，无论是在计算模型中，还是在配筋构造时都应该和实际的条件相符合。当车道非常接近地下室的外墙时，车道的底板实际处于外墙的中部，在车道底板上会存在水平集中力的作用，就要特别注意外墙的承受能力。这也是在外墙设计经常被忽略的内容。

6 地下室顶板的设计

顶板的厚度不仅对于承受垂直荷载很重要，对于承受侧向荷载也非常重要。其平面内的变形将影响楼层地震作用在各抗侧力构件之间的分配。另外应避免或减少在顶板开洞，当避免不了时，应减小洞口面积，并对洞口周边从构造上加强，以防止刚度突变或强度降低的不利影响。《高层建筑混凝土结构技术规程》规定，当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时，应采用梁板体系，楼板厚度不宜小于180 mm ，不宜有较大洞口，混凝土强度等级不宜地于C30 ，应采用双层双向配筋，每层每个方向的配筋率不宜小于0. 25 %。当地下室的顶板不作为上部结构嵌固端时，楼板厚度不宜小于160 mm。

参考文献

[1] 文华.论述地下室结构设计存在的问题[J].建材与装饰，2008，（06）：10-12

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中图分类号：TV554文献标识码：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.工程慨况

主体工程为有压引水隧洞工程，隧洞断面为圆形，成洞洞径均为D=5.4m。隧洞总长3229m。综合坡度6.57‰。隧洞为钢筋混凝土全断面衬砌，且每隔12m设一道环向施工缝。Ⅲ类围岩混凝土衬砌厚度为50cm，Ⅳ类围岩混凝土衬砌厚度为60cm，Ⅴ类围岩混凝土衬砌厚度为70cm。

根据本工程引水隧洞结构、长度以及引水隧洞施工环境、施工进度等要求，并参考以往隧洞工程衬砌混凝土施工资料，隧洞混凝土衬砌采用针梁式钢模台车一次浇筑成型。针梁式钢模台车设计长度为12m，设计直径为5.40m。拖式混凝土泵输送混凝土入仓一次浇筑成设计断面。混凝土衬砌成型度和表面光洁度均达到设计要求。

2.针梁式钢模台车组成

针梁式液压钢模台车主要由模板总成、针梁总成、梁框总成、水平和垂直对中调整机构、卷扬牵引机构、抗浮装置、液压系统、电气系统等组成。针梁式钢模台车组成见图1-1、1-2。针梁式钢模台车各部位材质见表1-1。

2.1模板总成 

它用于隧洞的成形，隧洞的形状和尺寸主要靠它来制约。考虑到混凝土对模板的压缩作用，模板半径较理论半径大10mm。模板间用螺栓联接，每组模板由顶模、左边模、右边模、底模四块组成。底模两边分别用铰耳销轴连接左、右侧模板。顶模的一边与右侧模板用铰耳销轴连接，另一边与左侧模板用螺栓和销轴联接，当顶模油缸收缩时，顶模与左侧模板脱开，形成400-500mm的间隙，左、右侧模板就可在侧模油缸的作用下与浇筑面脱开，完成顶模和左右侧模板的收缩。在组合钢模板上开有40个450mm×600mm的窗口，以供进料、人员进出及检查之用。在顶模上设有3个混凝土尾管注入口，以便拆去混凝土导管时不致使仓内混凝土外流，并可借助于混凝土泵的力量，保证隧洞顶拱的混凝土浇密实。

图1-1针梁式钢模台车横断面结构示意图

图1-2针梁式钢模台车纵断面结构示意图

表 针梁式钢模台车各部位名称的材料组成

2.2针梁总成 

它是钢模的受力支撑平台和台车行走的轨道。针梁总成为装配式桁架组合结构。针梁上、下焊接有四条方钢轨道。 

2.3梁框总成

它的下部与底模用螺栓联接，构成一个门框式构架，在框架上、下部安装有行走轮系，针梁从门框内穿过，框架上都是安装边模、顶模伸缩油缸的支承面。梁框门架是通过各支承千斤和油缸与模板连接。门架与底模上的横梁构成框架结构。

2.4 底座 

前、后底座分别安装在针梁的两端，是针梁的受力支点，衬砌时台车的全部重量都落在两个底座上，每个底座上安装两个液压竖向油缸。

2.5 端头堵板 

为了解决钢模两端的封堵问题，设计了端头堵板，它是由堵头角铁、钢模拱板及封头木板组成，用螺栓联接。 

2.6 抗浮装置 

由于是一次性浇筑，当浇筑速度过快时，钢模将受到混凝土产生的浮力，为了不使钢模在浮力作用下向上移动，在钢模两端安装四个抗浮千斤顶制约上浮力的作用，在前后抗浮架上安装四个侧向千斤顶，使针梁和钢模不产生侧向位移。抗浮架有2套，分别安装在模板的前后部，并与门架连接，抗浮架下面安装有滚轮,因此，抗浮架随模板在针梁上移动，抗浮架上安装有竖向抗浮千斤和水平抗浮千斤，在浇筑时防止错台和克服混凝土的涨力。

2.7 行走机构 

行走机构是由支座和多个滚轮等零件组成，共有四套行走架安装在门架内针梁的上下方， 因此针梁可在行走架的滚轮上移动，支座由槽钢构成，滚轮是铸钢件，滚轮设计成带轮边的结构，使针梁或模板移动时不会左右摆动。 

2.8水平和垂直对中调整机构 

平移机构安装在针梁下面前、后底座上，前、后底座上各安装有2个竖向油缸与针梁连接，竖向油缸的伸缩可使针梁上升和下降，以便模板垂直方向的对中调整，从而完成底模的脱模和立模，最大脱模行程为390mm；前、后底座上各安装有1个水平油缸，利用其左、右移动来调整模板中心线与隧洞中心线相吻合，左右移动行程为125mm。 

2.9卷扬牵引机构 

由摆线针轮减速器驱动双卷筒作同步旋转，钢模和针梁通过钢丝绳的牵引作相对运动z即固定针梁移动钢模或固定钢模移动针梁。卷扬牵引机构安装在针梁的后端，卷扬机有两个钢丝绳卷筒，两个卷筒之间用链条连接，两个卷筒上的钢丝绳分别与门架前后端连接，从而带动针梁和模板作相对运动，完成台车的移动。 

2.10液压系统 

台车立模、拆模、定位找正工序都是靠液压油缸的伸缩来完成。液压系统由3个顶模油缸、6个侧模油缸、4个竖向油缸、2个水平油缸和两套泵站组成。3个顶模油缸、 6个边模油缸每边3个作立顶模、侧模用；4个底座竖向油缸支撑针梁，是钢模移动和浇筑混凝土的受力支点，底模与混凝土脱离也是靠它的顶推作用来完成。液压系统由一台电机作动力，每个油缸均由单向节流阀控制速度。

2.11电气系统 

主要对液压系统油泵电机的开关和卷扬机电机的正、反运转进行控制，它采用380V三相四线制供电，最大供电能力100kw，它供给油泵电机、卷扬机电机、变频机组、附着式振动器、照明和电焊机用电等。针梁两端为混凝土输送泵预留有电源开关。 

3.针梁式钢模台车施工特点及工艺流程

3.1针梁式钢模台车隧洞混凝土施工工艺流程

测量放线清渣、冲洗基岩钢筋安装针梁式钢模台车就位、档头模板及止水安装混凝土浇筑混凝土养护

3.2针梁式钢模台车施工特点

针梁式钢模台车在洞内需衬砌混凝土的位置组装，所有部件用汽车运输到组装洞段，在引水洞顶拱上钻设起吊辅助锚杆，使用8t、25t汽车吊、手动葫芦辅助，组装完成。从组装到正式投入使用共需15天。下一段混凝土浇筑只需一个班的时间即可就位安装好，进行混凝土浇筑。

混凝土衬砌分段长度12m，混凝土衬砌要求钢筋安装绑扎工序超前，针梁式钢模台车从就位、调整到混凝土浇筑、待凝、脱模共3～5d为一个循环。直线段钢筋混凝土衬砌月达到6～10个循环，每月衬砌72～120m。

4.全断面针梁式钢模台车的优点 

4.1施工进度快 

在引水隧洞混凝土衬砌施工中，只要各工序、设备配套合理、正常，针梁式钢模台车直线段衬砌混凝土，单段循环可控制在3～5天，月进尺可达72m-120m。相对于散装钢模拱架衬砌水工隧洞混凝土，可提高工效30%～42%。 

4.2质量好 

利用针梁式钢模台车衬砌水工隧洞混凝土，隧洞断面尺寸标准、表面光滑，段与段之间接合好。

4.3成本低 

相对于钢模台车，利用针梁式钢模台车、穿行钢模台车衬砌水工隧洞混凝土，可降低成本30%。相对于散装钢模花拱架，可降低成本45%。 

5.结束语 

针梁式钢模台车在全园隧洞工程混凝土衬砌施工中得到了成功的应用，施工质量良好、混凝土外形美观、进度快、机械化程度高、节约资源。该施工技术的运用，将改变水工隧洞混凝土衬砌的传统施工工艺和施工方法。

作者姓名：张婷，女，1971年10月出生，

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中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（c）-0176-02

1 工程简介

该工程位于上海市闹市区，为一新开发的高档楼盘，所有的建筑均为高层住宅，其中地下车库的面积为3.6万m2，地下室为框架结构，柱距为8.1 m×8.1 m，地下室高度为4.4 m，顶板为梁板结构，板厚150 mm，上面设计覆土厚度为1.5 m，基础底板为筏板基础，底板厚度为500 mm，每个柱底有一柱墩，柱墩平面尺寸为4.0 m×4.0 m每根柱下有两根抗拔桩，每根抗拔桩的设计承载力为420 kN，顶板结构布置及桩的布置见图1、图2。

上海市2015年6月初，雨水特别集中，这段时间，雨水过后，地下水位最高处位于室外地面以下100 mm，基本上与室外地面持平，按照常规施工顺序若提前进行了地下室顶板覆土，则在上部重量与抗拔桩同时工作的前提下可以保证结构的安全。但是由于施工条件的限制，覆土不能够提前进行，因此，为了防止地下室上浮并为了保证抗拔桩的安全必须在施工中进行降水，但是总包单位没有估计到这段时间的雨水来势凶猛，没有及时进行降水，因此，大雨过后发现有局部区域出现了大范围上浮，最大达到400 mm，伴随着上浮出现了结构开裂、混凝土损伤、构件破坏等现象，属于重大的工程事故。（如图3）

2 原因分析及计算复核

（1）原因分析。

由于在高水位下未及时进行降水，同时由于地下室顶板的覆土没有进行，因此，在地下水浮力的作用下，由结构自重、抗拔桩的抗拔力作用不能够平衡水浮力的作用，因此，产生了地下室上浮的现象。

（2）计算复核：以下为未覆土时抗拔桩的计算复核。

①顶板：（抗拔工况）地库顶板（200 mm）自重： 25×0.20=5.0 kN/m2。

底板：地库底板（500 mm）自重：

25×0.50=12.5 kN/m2

梁、柱折算荷载：238.35 kN

②作用在地下室结构上的活载：

顶板活载：10.0 kN/m2 底板板面活载：2.5 kN/m2

③底板水浮力：（±0.000绝对标高：4.200 m）。

1）底板板底相对标高为：-6.700 m。

（1）抗浮计算取高水位（抗浮设防水位），高水位相当相对标高-0.800 m。

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

④每一根桩顶所受上拔力标准值：

kn

经过计算得出确实证实了抗拔桩所承受的拉力已经超出抗拔力设计值，这也是出现工程事故的原因。

3 针对出现的各种情况所采取的相应处理方案

由于建筑为高档住宅区并且位于闹市区，出现这种情况后业主、总包、设计单位、安全鉴定单位、加固单位等进行多次协商，制定的方案原则：尽量以最小的动静、最经济的方案达到最安全的目的。

（1）针对抗拔桩上浮的处理：由于此区域的抗拔桩上浮最大达到400 mm，理论上来说抗拔桩应该已经破坏了，由于技术原因若进行抗拔桩的检测需要耗费巨大的人力和物力，结果也不一定满意，因此，最终达到的共识是假定抗拔桩已经失效，通过增加结构自重的方案将重力与浮力相平衡，采取的方案是增加基础底板的厚度，由原500 mm厚度增加到1000 mm，经计算可以达到设计意图。

（2）针对梁柱节点已经破坏的处理方案：由于部分梁柱节点混凝土已经酥松并破坏，节点已经不能够承受外力，采取的方案是混凝土替换的方案，在替换之前先进行结构卸载，然后采用高强灌浆料进行灌注，保证节点的整体性。

（3）针对梁柱节点有缺陷的处理方案：对于没有破坏的节点，主要出现一些不规则裂纹的节点，采用整体外包钢板的处理方案，增加节点的整体性能，其中包括梁柱节点及柱脚的加固处理。

4 加固效果及结论

针对该工程出现的这种事故，经过采用该论文的加固措施，无论从加固效果及视觉效果均达到了各方的满意，施工速度很快，并且极大的节约了项目投资，加固以后上海又经历了几次大型降雨，均没有出现任何问题，并且覆土以后也没有出现结构的二次损伤，结果证明采用的方案是安全合理的。

5 结语

该工程采用多种加固手段对受损结构进行了加固，通过严格的计算及针对性的处理方案，使得工程事故得到了圆满的解决，该文中的加固方法及思路值得同行借鉴并参考。

参考文献

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引言：钢筋混凝土矩形水池作为工程中常见的构筑物，已经被广泛的应用于污水处理厂，化工厂等工业建筑内，因此研究其受力性能以应用于工程设计显得尤为重要。论文写作，计算模型构造。钢筋混凝土水池结构主要由顶板、池壁、支柱、壁板等组成。论文写作，计算模型构造。本文对矩形水池设计中常见的几个问题进行探讨，希望能对工程设计人员设计出可靠而经济的钢筋混凝土水池结构有一定的帮助。

1 设计水位的确定

水池这类占地面积大且内部空旷的构筑物，抗浮稳定的设计计算，显的尤为重要。由于水池上浮所造成的经济损失和弥补费用是相当可观的，《给水排水工程钢筋混凝土水池设计规程》CECS138:2002和《石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范》SH/T3132-2002中对水池的整体抗浮稳定安全系数取为1.05，根据相关规范的规定一般设计均取用水文资料的最高地下水位。在50年设计基准期内，一般水工构筑物地下水可变荷载作用的取用按照《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001的原则确定，而不考虑旱遇洪水的偶然作用。但我们在实际的工程中，很多工程地质勘查报告所提到的地下水位并不是从地方水文资料分析得到的，在勘查报告中反映出来的数据往往是勘测期间的数据。如果勘测期间正好处于旱季或者枯水期，那得到的水文仅反映勘测期间的地下水位情况，所提供的地下水位标高将难以被设计取用, 或导致结构计算偏不安全。对于此类不合格的勘查报告，结构设计人员需要与详勘单位沟通，以得到比较权威的水文数据用于工程设计。

2 缝的设置

《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程(CECS138：2002)7.1.3条规定：伸缩缝的间距，根据水池的结构类别、地基类别和水池的工作条件等划分，一般为20~30米，同时还要根据上游工艺专业的条件的布置做适当调整。缝宽一般为30mm，在实际的工程中，同一剖面上连同基础或底板断开，通常沉降缝、伸缩缝、抗震缝三缝合一。但是在近来所做的工程中，上游专业所要求的水池长度已大大的超过了规范间距, 另一方面随着建筑材料和施工方法的改进, 又为超长水池不设缝或少设缝提供了技术上的支持。设计人员在具体设计时应根据地基、气温等工程情况,考虑是否设缝及相应的施工方法,认真进行计算并采取适当设计措施。论文写作，计算模型构造。对于不能一次完成浇筑的水池底板、壁板，在施工中需留有施工缝，施工缝应设在池壁上，在选择施工缝位置时，应符合温度应力计算所选择的位置，钢筋在施工缝处贯通不断，且施工缝应设置在构件受力较小的部位，在施工过程中要尽量缩短施工缝上、下两段混凝土的浇筑间隙时间。因在施工缝处先后两期分期浇筑的混凝土间的结合要比一次浇筑的混凝土要差，故在施工缝处需加设企口、在断面处采取埋设止水带或者外贴式止水带和表面设槽口嵌入封缝料等措施。

3 裂缝的控制

根据规范的要求，对于水池结构，根据水池盛水性质(清水、污水)及其使用功能，最大的裂缝宽度一般控制在0.2mm或者0.25mm。在水池设计中对结构强度、裂缝开展宽度、抗裂度等计算和相关的构造措施,一般均能对裂缝宽度得以控制,但是由于温度、变形以及不均匀沉降所引起的开裂, 在工程中却常常遇到。在设计过程中，对温度、混凝土收缩变形等影响因素的欠考虑，导致了裂缝的开展。对于由混凝土收缩和温度差所造成的裂缝, 设计人员应充分考虑到施工中的不利影响。一般来说, 混凝土收缩越大, 裂缝的数量及宽度也越大；温度越高越易开裂, 裂缝的数量及宽度也越大。因此设计人员需要掌握混凝土配比及其用料的品种规格和级配，在设计文件中最好能予以体现，同时需要对混凝土的灌注和养护提出相应的设计要求。增大配筋率或减小钢筋直径能增加混凝土的极限拉伸,在结构设计时,在节点应力集中处或大体积混凝土中沿截面均匀配置细、密的构造钢筋或钢筋网片,可提高构件的抗裂能力。采用合理的结构布置和围护措施，在水池内外表面抹防水砂浆面层，以减小温湿度对结构的影响，并加强整体刚度及保温防寒。

4 水池底板计算模型的选择

第一种计算模型为在地基反力的作用下，池底视作简支在池壁上，池壁间距对池底反力分布有影响。论文写作，计算模型构造。当池壁间距较小时，两相邻的池壁刚性角重叠，变形和反力不均匀分布可以忽略，而当池壁间距增大，这样的不均匀分布愈加明显。前者的计算可以采用静力平衡的方法或者考虑池底与地基相互作用的内力分析来计算水池底板的内力，考虑地基反力是按照线性分布的，只要求满足静力平衡的条件，忽略变形协调条件，对于池壁间距较小，容积较小的情况，这样的假定是合适的;第二种计算模型为假设把地基模拟为刚性底座上的一系列弹簧, 当地基表面某一点受压时,仅在此点处产生局部沉陷,这种假设称为文克尔假设,文克尔地基模式是目前较为实用的水池-地基共同作用的主要模拟方法之一，其假定地基单位面积上所受的压力p与地基竖向位移y成正比，这种模型主要是以模拟天然地基土在荷载作用下实际应力-应变关系从而得到比较准确地解决变形协调关系，得到接近于实际的反力分布和变形规律。按文克尔假设计算地基梁时, 可以考虑底板梁本身的实际弹性变形,消除了反力直线分布假设时的缺陷,但其本身的缺点是没有反映地基的变形连续性,当地基表面在某一点承受压力时,不仅该点局部产生沉陷, 在其临近区域也会产生沉陷,由于没有考虑地基的连续性,文克尔假设仍没有全面反映地基梁的实际受力情况；第三种计算模型是假设把地基看做是一个均质、连续、弹性的半无限体，既反映了地基的连续整体性，又从几何、物理上对地基进行了简化，将弹性力学中有关半无限体的概念引入水池底板的计算中。这种方法适合电算。能更好的模拟地基与水池底板的协同变形。以上所述的三种计算方法仅针对浅基础水池。设计人员在设计水池底板时应酌情选择计算模式，而不是简单选择第一种线性假定，导致计算结果与实际情况悬殊较大。

5 关于水池的构造

5.1池壁和底板的钢筋宜选用小直径的钢筋和较密的间距，其目的是更好的满足裂缝宽度的要求。论文写作，计算模型构造。但为了方便施工，钢筋的间距不宜小于100mm。论文写作，计算模型构造。

5.2因池壁和池壁，池壁和底板之间是采用的刚性连接，为了避免在此处形成应力集中，抵抗角隅弯矩，增强连接处的抗裂性，在连接处宜设加腋角，加腋角内需配10@200的加腋钢筋，并锚入两侧混凝土内。

5.3注意与水池相连的管道应做成柔性连接，在水池的池壁上留有套管，套管与接入管道间的空隙内填入柔性材料。必要的时候还可以做成U型管道连接，以保证水池的正常沉降不会导致管道的破损。

5.4注意宜在水池的四周设置散水，以防雨水等的渗入地下导致地基的不均匀沉降。

结语：

在水池的设计中，只有拥有完备而准确的设计条件，选择正确的结构型式，建立合理的符合实际情况的结构模型，采取合理的构造措施，才能做出经济可靠的设计。

参考文献

[1]《给水排水工程结构设计手册》编委会.给水排水结构设计手册(第二版)北京：(第二版)[M].中国建筑工业出版社.

[2]国家标准混凝土结构设计规范.GB50010-2002.

[3]国家标准给水排水工程构筑物结构设计规范.

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一、引言

目前，国内外对优化布桩问题尚没有共同的认识，在工程设计中也没有统一的计算方法，尤其是针对抗拔桩或者兼有抗拔与抗压桩共同存在的桩筏基础的优化布桩。因此，关于桩筏基础的变形特性、筏板内力、桩顶反力分布和筏板的变形也是急待解决的一个重要课题。对抗拔桩筏基础而言，其变形分为平均上浮变形和差异上浮变形，而由于差异上浮变形会引起上部结构的次应力甚至会造成破坏，因而更加为人们所注意。

对于抗拔群桩桩筏基础的优化设计，在有关桩筏基础设计与计算方法的研究中，关于抗拔桩筏基础非均匀优化布桩方式的探讨，尚不多见。因此，如何将基础的平均变形（沉降与上浮）控制在可接受的水平，最大限度地减小差异沉降，使基础在承载熊力和变形两方面均满足规范设计要求，是一个值得探讨而又具有重大现实意义的问题。

二、本文研究内容

本文利用PKPM的JCCAD模块的抗拔群桩桩筏基础的有限元分析方法，对单建式地下车库承受竖向抗荷载进行计算与分析，讨论与分析下述几个问题，并且提出以极小化筏板差异变形为目标函数的抗拔桩筏基础优化设计方法：

（1）在筏板的相对刚度和桩间距保持不变时，地下水位变化时，等间距均匀布桩桩筏基础的沉降特性、桩顶反力的分布、筏板内力与变形的变化特征等；

（2）分别抽去等间距均匀布桩桩筏基础的某些特定范围桩或者加密某些特定范围桩，比较分析二者对基础平均变形、差异变形及筏板内力的影响；

（3）对桩的优化布置方式进行讨论，比较桩数相同时，等间距均匀布桩和非均匀布桩对基础平均变形、差异变形和筏板内力的影响及其随筏板相对刚度的变化特征。

（4）由此，得出一种能够减小差异变形的抗拔桩筏基础的优化设计方法。

三、优化原理及目标

1.优化原理

优化设计的数学模型一般是由设计变量、目标函数和约束条件三个要素构成：

（1）结构优化设计中要求解的对象就是参与结构优化设计的参数，这些对象称为设计变量。在抗拔桩筏基础的优化设计中，对于桩基，一般选择桩长、桩径、桩间距和桩数作为设计变量，有时，甚至选择桩的布置方式作为设计变量，也即选择桩的最佳布置方案。

（2）本文所提到的抗拔桩基优化设计的目的是在满足各种约束条件的前提下，尽可能使基础造价最低。由于通常筏板厚度是根据工程经验确定，而桩长，和桩径是根据特定的地质条件决定。为此，本文将针对抗拔群桩基础的布桩方式进行优化，以总桩数的最小化作为优化的目标函数。

（3）优化设计中，边界约束条件是必需的，有了这些边界约束条件，优化设计才会具有实际工程意义。对于抗拔桩筏基础而言，约束条件分为三个方面：一是强度约束，即保证所设计的基础有足够的承载力；二是变形约束，即保证所设计的基础不产生过量的变形和差异变形；三是构造约束，按现行规范和施工经验确定。强度约束一般通过确定桩数、桩长、桩径等上下限来体现；变形约束主要通过允许变形量和筏板最小厚度来反映；构造约束可用桩间距、边桩距周边净距等表示。

2.优化目标

本文主要通过抗拔群桩基础的有限元分析方法，对抗拔群桩基础的布桩方式进行优化，以期在减小筏板弯距，减少差异变形的优化目标下，提出抗拔群桩桩筏基础优化布桩的方案。针对实际工程中，地下水位可能变化的幅度较大，本文中假设了两种最高最低地下水位，即考虑最高水位和最低水位两种工况下而得出的优化设计方法。将采用PKPM的弹性地基梁板模型（WINKLER模型）有限元分析方法对抗拔群桩基础的布桩形式进行优化设计。

四、优化分析

1.桩筏基础模型

（1）基本尺寸

柱距：9mX9m，筏板厚度700mm，桩型500mmx500mm方桩。

图4-1均匀布桩模型平面图 图4-2优化布桩模型平面图

（2）参数选取：

桩身竖向刚度：Kn=4.0xl03kN/m，桩身弯曲刚度：Km=1.0xl03kN/m，桩底土的压缩模量：Es=10MPa，土体内聚力：c=0.5x104Pa，内摩擦角：Ф=140

（3）荷载选取：

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，柱底力详图4-3。

图4-3柱底反力图

2.不同布桩型式的桩筏基础特性分析

（1）筏板的变形特性

对单建式地下车库，抗拔群桩基础的变形分为平均上浮和差异上浮，平均上浮过大，虽然不一定引起上部结构的破坏，但会影响建筑物的正常使用；差异上浮过大，则会造成上部结构的损坏，影响建筑物的安全。基础的平均上浮和差异上浮受到众多因素的影响，在此，本文只讨论布桩方式这个因素的影响。

由上图可知，当单建式地下车库处于最高水位的时候，出现上浮变形的状态；而在最低水位时，出现沉降变形的状态。对比两种不同的布桩型式下的变形可知，优化后的筏板变形曲线的等值线变化幅度趋缓。即在柱底密布桩的优化方式所产生的差异变形比均匀布桩时小许多；但由于总桩数的减少，因此平均变形（上浮或沉降）比优化前略大一点。基于以上特点，又提出了同时沿周边区域布桩方式，这样对减少基础平均变形的效果较好。

（2）筏板弯距

筏板是桩筏基础中的一个重要组成部分，筏板内力尤其是筏板的弯矩及其分布情况是桩筏基础设计的重要参数。

由上图可见，在桩筏基础处于抗浮或抗压状态下，柱位置下的筏板弯距产生了较大幅度的突变。这是由于柱底反力作用于筏板，而在此集中力作用扩散角范围内，并没有相应的桩反力与之平衡。因此，需要靠筏板来传递和调解未平衡的内力，由此形成了筏板的弯距突变。相比于均匀布桩，在优化布桩的方案下，筏板的弯距有一定程度的减少。这是由于柱底反力作用范围内，设置了相应的桩反力与之平衡，靠筏板传递弯距来平衡的作用减少，同时筏板配筋量也可以相应减少。筏板弯距比均匀布桩情况下的明显趋于平缓。

四、总结

综上，优化方法综合了以上两点，在柱底密布桩，沿筏板周边稀布桩的方式，即减少了差异变形，又使平均变形控制在一个可接受的范围内。优化布桩使得筏板弯距变化幅度减少，且总桩数也相应的减少了8%～10%，从经性和合理性的角度，在基础的平均沉降满足规范设计要求、单桩的承载力及桩自身强度足够的情况下，此优化方案应是可取的。本文经过对比分析提出了能够适用于实际工程，符合经济性，合理性的地下车库群桩优化设计方案，为工程设计人员提供了优化设计的依据。

参考文献：

[1]张燕平，张宝印.高层建筑桩筏基础桩顶反力及沉降特性的分析与研究.西安建筑科技大学硕士学位论文.2002：19-20。

[2]阳吉宝，赵锡宏，高层建筑桩筏（钧基础的优化设计，计算力学学报，1997年，第14卷，第2期.

篇10

中途分类号：[TU761.4]文献标示码：A 文章编号：

随着我国城市化进程的加快，出现越来越多的高层建筑。高层建筑的地下室工程中设置后浇带是工程施工中的一个关键环节，施工前应制定专项施工方案，必须根据设计、规范及工程具体实际情况，合理设置后浇带位置。做到有针对性地对地下室后浇带的施工处理，确保后浇带的施工质量。

1、工程概况蓬莱市新一百工程，总建筑总面积为29000m2，地上12层共26600m2，地下一层2400m2，筏板基础，基础埋深-6.5m；本工程地下室底板采用厚度为90cm的C35、P6抗渗混凝土，壁板为30cm的C40、P6抗渗的混凝土，地下室顶板为40cm厚的C35、P6抗渗的混凝土。地下室底扳、侧墙和顶板均设置横向两道后浇带，后浇带宽度为1000mm，位置在5轴、10轴成平行设置，后浇带总长度合计约为500m。底板与顶扳的钢筋均为双层双向，中间设有一道钢筋网片。后浇带位置的钢筋密集，该处位置的钢筋搭接长度为950mm，并有3mm厚的止水钢板。

2、后浇带的主要功能

2.1解决沉降。

高层建筑和裙房的结构及基础设计为整体，但在施工时用后浇带将两部分暂时断开，待主体结构施工完毕再浇注连接部分的混凝土，将高低层连为整体。

2.2减小温度收缩影响留出后浇带后，施工过程中混凝土可以自由收缩，从而大大减少了收缩应力。混凝土的抗拉强度可以大部分用来抵抗温度应力，提高结构抵抗温度变化的能力。

3. 后浇带的设置要求后浇带的设置应遵循“抗放兼备，以放为主”的设计原则。因为普通混凝土存在开裂问题，设置后浇缝的目的就是将大部分的约束应力释放，然后用膨胀混凝土填缝以抗衡残余应力。由于施工原因而需要设置后浇带时，应视工程具体情况而定，留设的位置应经设计单位认可。后浇带的间距应合理，矩形构筑物后浇带间距一般可设为30～40m，后浇带的宽度应考虑便于施工操作，并按结构构造要求而定，一般不少于800 mm，本工程后浇带宽度设置为1000mm。后浇带处的梁板受力钢筋必须贯通，不许断开。如果梁、板跨度不大，可一次配足钢筋；如果跨度较大，可按规定断开，在补齐混凝土前焊接好。后浇带在未浇注混凝土前不能将部分模板、支柱拆除，否则会导致梁板形成悬臂造成变形。

4、后浇带的施工

4.1模板支设根据分块图划分出的混凝土浇注施工层段支设模板（钢丝网模板），并严格按施工方案的要求进行。

4.2地下室顶板混凝土浇筑1）后浇带两侧的结构混凝土浇注厚度应严格按规范和施工方案进行，以免因浇注厚度较大造成钢丝网模板的侧压力增大而向外凸出，导致尺寸偏差。2）采用钢丝网模板的垂直施工缝，在混凝土浇注和振捣过程中，应特别注意分层浇注厚度和振捣器距钢丝网模板的距离。为防止混凝土振捣中水泥浆的严重流失，应限制振捣器与模板的距离。采用Φ50mm振捣器时间距≮40cm；采用Φ70mm振捣器时间距≮50cm。

4.3浇筑地下室顶板混凝土后垂直施工缝的处理1）对采用钢丝网模板的垂直施工缝，当混凝土达到初凝时（用手压混凝土表面能出现指纹），用压力水冲洗（水应呈雾状），清除浮浆、碎片并使冲洗部位露出骨料，同时将钢丝网片冲洗干净。混凝土终凝后将钢丝网拆除，立即用高压水再次冲洗施工缝表面。2）对木模板处的垂直施工缝，可用高压水冲毛，也可根据现场情况和规范要求，尽早拆模并及时用人工凿毛。

3）对于已硬化的混凝土表面，要使用凿毛机处理。4）对较严重的蜂窝或孔洞应进行修补。5）在后浇带混凝土浇筑前应用喷枪（用水和空气）清理表面。

4.4地下室底板后浇带的保护措施1）对于底板后浇带，在后浇带两端两侧墙处各增设临时挡水砖墙，其高度高于底板高度，墙壁两侧抹防水砂浆。2）为防止底板周围施工积水流进后浇带内，在后浇带两侧50cm宽处用砂浆做出宽5cm、高5～10cm的挡水带。3）后浇带施工缝处理完毕并清理干净后，顶部用木模板封盖，四周设临时栏杆围护，以免施工过程中污染钢筋、堆积垃圾。4）地下室外墙竖向后浇带的保护措施可采用砌砖保护地下室底板后浇带的施工质量直接影响本工程的防水效果，为此在底板、筏板砼浇筑完毕后，用九夹板封盖，并派人检查，以防杂物落入其中，在两侧砼浇筑60天后，用高一级掺12%UEA微膨胀剂的微膨胀混凝土浇筑密实，浇筑前应进行钢筋除锈，清除浮浆、碎石等杂物，并冲洗干净。

4.5地下室顶板后浇带混凝土的浇筑1）不同类型的后浇带混凝土的浇注时间不同。伸缩后浇带视先浇部分混凝土的收缩完成情况而定，一般为施工后42～60d；沉降后浇带宜在建筑物基本完成沉降后进行。在一些工程中，如果设计单位对后浇带的保留时间有特殊要求，应按设计要求进行保留。2）浇注后浇带混凝土前，用水冲洗施工缝，保持湿润24h，并排除混凝土表面的积水，在施工缝处铺一层与混凝土内砂浆成分相同的水泥砂浆。3）后浇带混凝土必须采用无收缩混凝土，可以采用膨胀水泥配制，也可用膨胀剂和普通水泥配制，混凝土的强度应提高一个等级，其配合比通过试验确定。宜掺入早强减水剂，且应认真配制，精心振捣。膨胀剂的掺量直接影响混凝土的质量，因此，膨胀剂的称量要由专人负责。所用膨胀剂和外加剂的品种，应根据工程性质和现场施工条件选择，并事先通过试验确定配合比，适当延长掺加膨胀剂的混凝土的搅拌时间，以使混凝土搅拌均匀。4）后浇带混凝土浇注后仍应浇水养护，养护时间≮28d。