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看工程事故谈地下室抗浮问题(2

应高飞 福州经济技术开发区建筑设计院结构咨询所350001) 2007-07

二、地下水浮力不应打折扣。有些文献和有人主张计算地下室浮力时可以根据不同土质和土层构造凭经验乘上小于1的折减系数,有的建设单位为了压低投资额将折减系数取值又很小。我认为这是比较冒险的,没有安全保障。时间长了问题就会暴露出来。因水的连通性极强,无孔不入,防不胜防,只要有一个小孔或是蚁穴、或是鼠洞、或是土层微小裂缝,水就会渗入,慢慢贯通。同时施工地下室必然会对土进行拢动,铲、挖再填,破坏了原始土的紧密结构,难免留下缝隙,一旦见水就会顺裂隙渗入直至贯通形成上下地下水的通路,类似水连通管,地下水最后与地下室底板下的水连成一片,此时就形成地下水对底板的浮托力。此浮托力只与地下室主体投影面积有关,与水通路大小无关,只不过快一点或慢一点;早一点或迟一点。有的带有上部结构压重的工程,因施工快,工期短而躲过了雨季,侥幸避开了一场灾难。按惯例,在结构计算时凡荷载项都乘上大于1的荷载系数。对地下水浮托力也应视为结构的外力。本应乘上大于1的系数,以往计算却反而乘上小于1的系数,细想对比一下是不符合逻辑的。也可见B工程因底板太薄,配筋不足。造成事

 图四  底板计算示意图


故(见图四)。笔者认为应足额计算地下水(Hw)的浮托力,一律不打折扣,“以不变应万变”。这样长期安全才有保证。                     

B工程为例:

底板计算:

底板厚500mm,自重:0.5 2512.5 / (向下)

水头高:hw=h0+h1=10.5+1.0=11.5m     (注:其中1m为最高水位与地下室顶板的距离)

水浮力:-11.5×10=-115 / (向上)  

净反力:-115+12.5-102.5 / (向上)  (注:水浮力不打折)

底板平面见图四

9m  / =1

-0.0176×102.5×9×9-146.1 KN·m

0.0513×102.5×9×9425.9 KN·m

经查工程B原设计板厚500,上下配Φ16@200,显然底板厚度和配筋不足,因此底板应作补强处理。

三、应选用抗拨性能较好的桩型。如:扩底桩、挤扩桩、挖孔桩、底锚钢筋水泥搅拌桩、锚杆等(见图五),必要时可做后张预应力,以减少用钢量;当采用桩外做预加应力支座时还可事先检验抗拨力。总的目的是加大桩对土体的自然性依赖,加大抗拨桩的实际抗拨力。做得巧可达到事半功倍的效果。

图五  抗拔桩 (a)夯扩灌注桩  (b)挤扩支盘桩  (c)人工挖孔桩  (d) 底锚钢筋水泥搅拌桩  (e)锚杆


   四、桩的抗拨力取值不能偏高,而应偏低,应从长远考虑使地下室对抗浮设计有安全储备。

五、要充分利用连体结构:当处于二幢或几幢层数较多建筑之间的地下室框架权当二端有压重嵌固的空腹桁架来进行设计计算;当一面有层数较多建筑而另一面为单纯地下室时则可将此地下室框架作为悬挑空腹桁架来进行设计。

六、要加大地下室本身和上部压重。在使用期有的地下室上部有多层或高层建筑则其投影下的地下室抗浮是没有问题的,但其露天部分或纯地下室当未采用以上一些措施时或事故处理时应另加压重,其压重总量应大于地下水最大总浮力,这是最笨重但又是最可靠的办法。

结论

    为使地下室不浮、不裂,则应认真对待地下室抗浮问题,设计时要慎之又慎。要准确决定可能遇到的最高水位,整体抗浮验算的水位用地下室顶板板面标高H1(见图三);局部底板强度、裂缝、变形验算时用最高水位Hw(见图三);对地下水浮力要全额计算,不打折扣;要选用真正能起到抗拔作用的抗拔桩;对抗拔桩应作相同环境下的抗拔试验;抗拔桩抗拔力数值的采用应严格控制,不能单凭土层计算参数作依据;为了地下室整体抗浮的安全,必要时要充分发挥结构自身的结构有利作用和建筑物内外自身平衡来确保地下室长久永安。

致谢

本文工作得到徐少曼、陈克用、黄方意、严万芬等同志的协助,特表谢意!

参考文献

1.《地基与基础》第二版 1993.12 中国建筑工业出版社 ISBN7-112-02060-3/TU.1565

2.《深基坑工程设计施工手册》 1998中国建筑工业出版社 ISBN7-112-03473-6/TU.26938697

3.《福建建筑》2007.5   

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