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摘 要:地下室抗浮问题一直困扰着施工建设人员,为了有效的解决这一问题,相关人员总结研究了很多方法,其中最重要的就是利用相应的结构来提高地下室的抗浮能力,虽然有三种结构都能够缓解这一问题,但是最经常使用的是抗浮锚杆结构,因为这种结构的约束条件比较少,容易操作,成本也很低。本文主要分析了地下室出现抗浮问题的原因,进而对其处理措施进行了有效的研究,希望能够为解决地下室抗浮问题提供有益的借鉴。
关键词:地下室抗浮问题;分析;处理措施研究
地下室作为地面建筑的附属,其优势不言而喻,比如性能比较稳定,不会受到外界的影响,但是却经常出现抗浮的问题,这个问题严重影响了地下室的建设施工质量,也影响了地下室的后期使用,因为地下室一旦出现抗浮问题,地面底板就会出现隆起的现象,这严重影响了地下室整体性能的发挥。
1 地下室抗浮问题分析
1.1 地下水对地下室结构不均匀上浮模型的影响
土体的空隙及岩体的缝隙赋存有大量地下水,会对土体中的建筑产生浮托力。有些情况下,地下水浮力可作为减小结构荷载的有利因素,但过大的地下水浮力会使地下结构上浮甚至破坏。地下水按赋存条件可分为上层滞水潜水和承压水三种类型。一般情况下地下结构的埋深与含水层的关系,学者给出了不同土层和水层分布下地下室浮力的计算模型。
1.2 地下室抗浮问题分类及其结构损坏特征
1.2.1 按地下室抗浮失效机理、破坏形态的不同,将地下室上浮问题分为局部上浮及整体上浮两大类。所谓局部上浮是指建筑结构的总重量大于水浮力,但局部直接承受水浮力部位的自重小于浮力,会造成抗浮承载力不均衡,出现部分结构发生上浮位移,所谓整体上浮是指当地下水浮力大于建筑物的自重,建筑物有可能整體发生向上的位移。
1.2.2 通过实践得知抗浮承载力不足引起的结构裂缝主要集中于地下室,且有一定的分布规律。局部上浮引起的裂缝分布于底板跨中,通常范围广且走向较规则,多为板或梁的跨中水平裂缝,严重时甚至引起底板局部隆起。当工程发生整体上浮时,结构会发生整体倾斜,出现较大位移偏差,这与地下室结构刚度也有一定的关系,若地下结构刚度较大,有可能整体向上偏移,刚度较小则可能出现局部上浮。
2 地下室抗浮问题的处理措施
现代建筑在建设施工过程中,为了扩大施工价值,也为了避免占用更多的地面土地资源,所以通常情况下,都会建立地下室。其优势十分明显,可以将地下室看作是地面建筑的延伸,其与地面建筑是统一的整体,其功能优势十分明显,比如将其作为地下停车场,不仅解决了用户停车的问题,还减少了对地面资源的使用。虽然地下室有很多优势,但是其缺陷也十分明显,其中最重要的就是抗浮的问题,为了能够有效的解决抗浮的问题,相关人员采取了很多的措施,笔者总结如下:
2.1 提高结构抗浮能力
地下室有很多结构都能够有效的抑制抗浮问题,主要有三种结构,在建设施工过程中,只要有意识的提高这些结构的抗浮能力,就能够大大缓解地下室的抗浮问题。
首先,提高抗浮桩的抗浮能力,抗浮之所以具有抗浮的功能,主要是因为该桩能够与侧壁产生很大的摩擦力,这种摩擦力产生了强大的抗拔能力,该能力能够缓解抗浮问题,但是要想增大抗拔能力,就要仔细的选择好桩的种类以及长度等,除此以外,还要考察当地的土质情况。抗浮桩通常情况下,是与上部结构柱连接,连接的越紧密,其底板的支撑能力就越强,这就有效的提高了底板刚度,其抗浮能力自然也就相应的增加。但是这种结构也有一定的劣势,其中最主要的有两点,一点是环境适应能力比较差,一旦土质不符合要求或者在施工出现异常情况,就不能使用该结构;另一点是该结构与其他结构相比造价非常高,有些建设单位不愿意承担该成本或者根本承担不了这个成本,有些施工建设方案,根本没有将其列入到预算中。
其次,安装设置抗浮锚杆,这是一种比较常见也比较实用的方法,其主要应用原理就是将锚杆与砂浆有效的融合起来,使其成为锚固体,锚固体与岩土体会形成一定的结合力,这种结合力是增加抗浮能力的关键。这种结构与抗浮桩结构相比,与岩土体会有更大的摩擦力,因此抗浮能力更强。再加之锚杆非常容易布置,而且自身的结构受力也非常合理,不会出现太大偏差,最重要的是造价成本很低,操作性也比较强,所以它是我国目前解决地下室抗浮问题采取的最主要的结构形式。
最后,压重抗浮,这也是比较常见的解决地下室抗浮问题的结构,其主要原理就是利用回填土将地下底板的厚度增加到一定程度,有些地下结构底板相对来说比较长,可以在多出的那部分底板上覆盖土层,这也可以被视作压重抗浮的一种形式。这种方法最大的优势就是操作起来非常简单,但是其效果要比上述两者差很多,所以通常情况下,都会选择这种方法,另外,这种方法受空间大小的影响,不是所有的地下室都能够使用这种方法来解决抗浮的问题。
2.2 整体复位技术
首先,加载,地下结构上浮是由于结构自重和各种竖向荷载之和小于地下水浮力而引起的,因此迅速增加结构自重可有效控制结构上浮并使结构沉回原位。可通过在上浮结构上放置砂包、铁砂、钢板等密度较大的重物使其下沉复位,此时应注意校核结构的承载力。另一种快速加载的方法是直接往地下室灌水,利用水重加压。
其次,抽水,当结构发生上浮事故后,可采用抽水的方法降低地下水水位,控制结构进一步上浮。立即启动原有降水设备开始降水,并密切关注水位变化,若发现地下水水位未降低或降低不明显,说明原设备降水能力不足,应启用大功率降水设备降水。一般情况下仅靠抽水降低地下水的方法不能使地下室完全复位,需配合加载和洗砂等措施方能奏效。
最后,解压,当由于地质条件。场地或设备原因等无法采用抽水措施降低地下水水位时,可采用解压措施降低地下水水位,即通过在上浮结构底板上凿孔,使底板下的地下水经孔排出,从而解除地下水压力,此时应及时排出汇集于底板上的水。
结束语
综上所述,可知地下室在建设施工过程中,的确非常容易出现抗浮的问题,严重破坏了建筑物的整体结构,所以一定要采取有力的处理措施,尽可能的避免地下室出现抗浮的问题,在众多措施中,有一种措施经常被采用那就是抽水,当发生抗浮问题时,只要将底板下面的水抽干净逐渐的降低地下水位即可,这种方面虽然比较简单,但是这种方式不能单独的使用需要与其他方法配合,其效果才十分明显,一般情况下都是与加载洗砂相互配合使用。
参考文献
[1]蒋宇.地下室抗浮方案的分析研究[J].山西建筑,2011(11).
[2]刘冬柏,王璇.地下室抗浮设计中的几个问题讨论[J].中外建筑,2010(2).
[3]刘汉进.不同上浮形态地下室结构损坏特征与相关处理技术的研究[D].青岛:青岛理工大学,2010.
关键词:地下室抗浮问题;分析;处理措施研究
地下室作为地面建筑的附属,其优势不言而喻,比如性能比较稳定,不会受到外界的影响,但是却经常出现抗浮的问题,这个问题严重影响了地下室的建设施工质量,也影响了地下室的后期使用,因为地下室一旦出现抗浮问题,地面底板就会出现隆起的现象,这严重影响了地下室整体性能的发挥。
1 地下室抗浮问题分析
1.1 地下水对地下室结构不均匀上浮模型的影响
土体的空隙及岩体的缝隙赋存有大量地下水,会对土体中的建筑产生浮托力。有些情况下,地下水浮力可作为减小结构荷载的有利因素,但过大的地下水浮力会使地下结构上浮甚至破坏。地下水按赋存条件可分为上层滞水潜水和承压水三种类型。一般情况下地下结构的埋深与含水层的关系,学者给出了不同土层和水层分布下地下室浮力的计算模型。
1.2 地下室抗浮问题分类及其结构损坏特征
1.2.1 按地下室抗浮失效机理、破坏形态的不同,将地下室上浮问题分为局部上浮及整体上浮两大类。所谓局部上浮是指建筑结构的总重量大于水浮力,但局部直接承受水浮力部位的自重小于浮力,会造成抗浮承载力不均衡,出现部分结构发生上浮位移,所谓整体上浮是指当地下水浮力大于建筑物的自重,建筑物有可能整體发生向上的位移。
1.2.2 通过实践得知抗浮承载力不足引起的结构裂缝主要集中于地下室,且有一定的分布规律。局部上浮引起的裂缝分布于底板跨中,通常范围广且走向较规则,多为板或梁的跨中水平裂缝,严重时甚至引起底板局部隆起。当工程发生整体上浮时,结构会发生整体倾斜,出现较大位移偏差,这与地下室结构刚度也有一定的关系,若地下结构刚度较大,有可能整体向上偏移,刚度较小则可能出现局部上浮。
2 地下室抗浮问题的处理措施
现代建筑在建设施工过程中,为了扩大施工价值,也为了避免占用更多的地面土地资源,所以通常情况下,都会建立地下室。其优势十分明显,可以将地下室看作是地面建筑的延伸,其与地面建筑是统一的整体,其功能优势十分明显,比如将其作为地下停车场,不仅解决了用户停车的问题,还减少了对地面资源的使用。虽然地下室有很多优势,但是其缺陷也十分明显,其中最重要的就是抗浮的问题,为了能够有效的解决抗浮的问题,相关人员采取了很多的措施,笔者总结如下:
2.1 提高结构抗浮能力
地下室有很多结构都能够有效的抑制抗浮问题,主要有三种结构,在建设施工过程中,只要有意识的提高这些结构的抗浮能力,就能够大大缓解地下室的抗浮问题。
首先,提高抗浮桩的抗浮能力,抗浮之所以具有抗浮的功能,主要是因为该桩能够与侧壁产生很大的摩擦力,这种摩擦力产生了强大的抗拔能力,该能力能够缓解抗浮问题,但是要想增大抗拔能力,就要仔细的选择好桩的种类以及长度等,除此以外,还要考察当地的土质情况。抗浮桩通常情况下,是与上部结构柱连接,连接的越紧密,其底板的支撑能力就越强,这就有效的提高了底板刚度,其抗浮能力自然也就相应的增加。但是这种结构也有一定的劣势,其中最主要的有两点,一点是环境适应能力比较差,一旦土质不符合要求或者在施工出现异常情况,就不能使用该结构;另一点是该结构与其他结构相比造价非常高,有些建设单位不愿意承担该成本或者根本承担不了这个成本,有些施工建设方案,根本没有将其列入到预算中。
其次,安装设置抗浮锚杆,这是一种比较常见也比较实用的方法,其主要应用原理就是将锚杆与砂浆有效的融合起来,使其成为锚固体,锚固体与岩土体会形成一定的结合力,这种结合力是增加抗浮能力的关键。这种结构与抗浮桩结构相比,与岩土体会有更大的摩擦力,因此抗浮能力更强。再加之锚杆非常容易布置,而且自身的结构受力也非常合理,不会出现太大偏差,最重要的是造价成本很低,操作性也比较强,所以它是我国目前解决地下室抗浮问题采取的最主要的结构形式。
最后,压重抗浮,这也是比较常见的解决地下室抗浮问题的结构,其主要原理就是利用回填土将地下底板的厚度增加到一定程度,有些地下结构底板相对来说比较长,可以在多出的那部分底板上覆盖土层,这也可以被视作压重抗浮的一种形式。这种方法最大的优势就是操作起来非常简单,但是其效果要比上述两者差很多,所以通常情况下,都会选择这种方法,另外,这种方法受空间大小的影响,不是所有的地下室都能够使用这种方法来解决抗浮的问题。
2.2 整体复位技术
首先,加载,地下结构上浮是由于结构自重和各种竖向荷载之和小于地下水浮力而引起的,因此迅速增加结构自重可有效控制结构上浮并使结构沉回原位。可通过在上浮结构上放置砂包、铁砂、钢板等密度较大的重物使其下沉复位,此时应注意校核结构的承载力。另一种快速加载的方法是直接往地下室灌水,利用水重加压。
其次,抽水,当结构发生上浮事故后,可采用抽水的方法降低地下水水位,控制结构进一步上浮。立即启动原有降水设备开始降水,并密切关注水位变化,若发现地下水水位未降低或降低不明显,说明原设备降水能力不足,应启用大功率降水设备降水。一般情况下仅靠抽水降低地下水的方法不能使地下室完全复位,需配合加载和洗砂等措施方能奏效。
最后,解压,当由于地质条件。场地或设备原因等无法采用抽水措施降低地下水水位时,可采用解压措施降低地下水水位,即通过在上浮结构底板上凿孔,使底板下的地下水经孔排出,从而解除地下水压力,此时应及时排出汇集于底板上的水。
结束语
综上所述,可知地下室在建设施工过程中,的确非常容易出现抗浮的问题,严重破坏了建筑物的整体结构,所以一定要采取有力的处理措施,尽可能的避免地下室出现抗浮的问题,在众多措施中,有一种措施经常被采用那就是抽水,当发生抗浮问题时,只要将底板下面的水抽干净逐渐的降低地下水位即可,这种方面虽然比较简单,但是这种方式不能单独的使用需要与其他方法配合,其效果才十分明显,一般情况下都是与加载洗砂相互配合使用。
参考文献
[1]蒋宇.地下室抗浮方案的分析研究[J].山西建筑,2011(11).
[2]刘冬柏,王璇.地下室抗浮设计中的几个问题讨论[J].中外建筑,2010(2).
[3]刘汉进.不同上浮形态地下室结构损坏特征与相关处理技术的研究[D].青岛:青岛理工大学,2010.