地下室抗浮设计水位到底如何确定：地下室抗浮设计及岸坡建筑物抗浮设防水位确定
地下室抗浮设计水位到底如何确定：地下室抗浮设计及岸坡建筑物抗浮设防水位确定岩石锚杆一般为永久性锚杆，其抗拔力来源于锚固体侧壁与岩体的摩阻力。纵筋作为传递抗拔力的重要构件，其保护层厚度不小于30mm，如纵筋需要接驳时应采用机械连接，需将不同的纵筋接头设置在不同连接区内; 杆体中采用圆钢管与纵筋焊接固定，并设置对中支架以保证纵筋在钻孔中居中放置，其基本构造详见图2。由于本工程地下室埋深较大，导致底板承担的水浮力较大，选用降水法需要长期控制和维护; 选用压重法则会加大基础埋深，从而影响建筑功能; 此外本工程底板持力层为破碎中风化花岗岩，如采用抗拔桩则施工难度较大且经济性较差，故最终选用岩石锚杆进行抗浮较为合理。鹤山名门项目位于广东省鹤山市鹤山公园西北侧，项目用地面积为48 720m2，总建筑面积168 996m2，地上33 层，主要为高层住宅，地下2 层，主要为停车库及设备用房; 项目总平面布置如图1所示。根据地质勘察报告，该地下室底板底面埋深约为11m，抗浮水头为1
转载自建筑结构《鹤山名门项目地下室抗浮设计与分析》，作者：周佳伟， 邓汉荣
［摘要］ 由于鹤山名门项目地下室底板持力层为中风化花岗岩，因此选用岩石锚杆作为抗浮措施; 并对岩石锚杆的基本构造，及锚固长度关于直锚长度、抗拔承载力、锚固体整体稳定性三个方面基本要求进行详细说明; 随后综合两种常见的抗浮锚杆布置方式的优缺点，提出一种新型的锚杆布置方式———梅花型布置; 最后按设计规范及相关要求，确定抗浮锚杆的承载力特征值和锚固长度。采用梅花型布置方式布置锚杆，利用有限元计算模型进行抗浮设计与分析，结果表明: 抗浮锚杆受力均匀，底板变形满足设计要求，底板受力合理，其配筋率也相对经济。
［关键词］ 地下室底板; 抗浮锚杆; 梅花型布置; 抗浮设计与分析; 有限元计算模型
0 引言抗浮设计是地下室设计的重要环节，在实际工程中解决抗浮的现行措施主要有降水法、压重法、设置抗拔桩或抗浮锚杆等，不同的抗浮方法均有其优缺点和适用性。虽然《建筑地基基础设计规范》( GB 50007—2011) ［1］( 简称地基规范) 对抗浮措施及设计有规定，文献［2-4］也进行相关探索，但有关规定不够明确，对抗浮设计缺乏统一认识，现行抗浮设计理念尚不完整，还未建立明晰的系统理论，且常用的抗浮设计模型和计算方法也偏于简化。基于此，在本项目地下室抗浮设计中，对地下室抗浮措施的选择、基本构造、锚固的基本要求和抗浮措施布置方式的选取进行详细分析和说明，并通过介绍简化计算模型基本原理和缺陷后，提出采用精度较高的有限元计算模型进行抗浮计算与分析。
1 工程概况鹤山名门项目位于广东省鹤山市鹤山公园西北侧，项目用地面积为48 720m2，总建筑面积168 996m2，地上33 层，主要为高层住宅，地下2 层，主要为停车库及设备用房; 项目总平面布置如图1所示。
根据地质勘察报告，该地下室底板底面埋深约
为11m，抗浮水头为10m，底板持力层为破碎中风化花岗岩，其地基承载力特征值为2 000kPa; 在纯地下室区域内标准柱网为8. 1m×8. 1m，在恒载作用下，典型柱底轴力约为3 850kN。
2 抗浮措施选择由于本工程地下室埋深较大，导致底板承担的水浮力较大，选用降水法需要长期控制和维护; 选用压重法则会加大基础埋深，从而影响建筑功能; 此外本工程底板持力层为破碎中风化花岗岩，如采用抗拔桩则施工难度较大且经济性较差，故最终选用岩石锚杆进行抗浮较为合理。
3 岩石锚杆基本构造岩石锚杆一般为永久性锚杆，其抗拔力来源于锚固体侧壁与岩体的摩阻力。纵筋作为传递抗拔力的重要构件，其保护层厚度不小于30mm，如纵筋需要接驳时应采用机械连接，需将不同的纵筋接头设置在不同连接区内; 杆体中采用圆钢管与纵筋焊接固定，并设置对中支架以保证纵筋在钻孔中居中放置，其基本构造详见图2。
对于锚杆的锚固长度，不同规范要求不尽相同，考虑到抗浮锚杆的受力机理，其锚固长度应满足以下三点要求。
首先，为控制杆体纵筋的滑移，使底板不致发生过大的裂缝和变形，纵筋在底板中必须有一定的直段锚固长度。根据《混凝土结构设计规范》( GB50010—2010) ［5］( 简称混规) 第8. 3. 3 条规定可知:
L1 L2 ≥0. 6lab( 1)
式中: L1和L2详见图2，其中L2 = 12d，d 为纵筋直径; lab为受拉钢筋的基本锚固长度。
其次，根据单杆岩石锚杆抗拔承载力特征值计算锚杆的锚固长度，具体由地基规范第8. 6. 3 条要求可知:
Ｒt ≤0. 8πd1Lf( 2)
式中: Ｒt为单根锚杆抗拔承载力特征值，kN; d1为锚杆直径，m; l 为锚杆的有效锚固长度，m; f 为砂浆与岩石间的粘结强度特征值，kPa。
最后，地下室整体和任一局部还应满足锚固体整体稳定性要求，特别是当岩石的完整度较低( 即岩石呈破碎状或具有薄片层状的节理等) 或岩石的岩性偏软时，在锚杆底部30°处容易发生撕裂，如图3 所示; 故锚杆的锚固长度应按地下室整体或任一局部的稳定性要求进行验算，并借鉴《高压喷射扩大头锚杆技术规程》( JGJ /T 282—2012 ) ［6］ 式( 4. 4. 9-2) 进行:
（W W'）/Fw≥1. 05 ( 3)
式中: W 为地下室或某一局部区域内抵抗浮力的建筑总重量( 不包括活载) ; W' 为地下室或某一局部区域内锚固范围岩石的有效重量，锚固范围的深度可按锚杆底部破裂面以上范围计算，平面范围可按地下室周边锚杆的包络面积计算，或取局部区域周边锚杆与相邻锚杆的中分线; Fw为作用于地下室整体或某一局部区域的浮力。
抗浮锚杆布置方式通常有面状均匀布置和集中点状布置，将这两种布置方式及其优缺点简要说明如下:
( 1) 面状均匀布置( 图4) 。面状均匀布置主要依据底板承受的水浮力进行均匀满堂布置，优点: 适用范围较广，底板受力较均匀且配筋较小; 缺点: 不能充分利用上部结构传递的竖向荷载来平衡部分水浮力，导致锚杆设计比较浪费，此外当个别锚杆承载力不足时，能分担其水浮力的锚杆较少，导致局部范围内抗浮承载力不足。
( 2) 集中点状布置( 图5) 。集中点状布置主要布置于柱下独立基础内，与抗拔桩的受力情况类似;优点: 可以充分利用上部结构传递的竖向荷载来平衡部分水浮力; 缺点: 底板的计算跨度较大，导致底板的厚度和配筋都相对较大。
( 3) 梅花型布置。综合以上两种布置方式的优缺点，提出一种新型布置方式即梅花型布置方式。将该布置方式的基本步骤和要求详细说明如下:
1) 计算上部结构在恒载工况下柱轴力Fd，kN。
2) 计算底板底的有效水压力P，kN/m2 :
P = 10 × W0 － 25 × h0 ( 4)
式中: W0为抗浮水头，m; h0为底板厚度，m。
3) 计算恒载工况下柱轴力Fd可与底板水压力
相抵消的自平衡区域面积S，m2 :S = Fd /Pγ ( 5)
式中γ 为安全性系数，考虑增加结构的抗浮安全储备，建议取1. 5。
4) 计算单个柱跨范围内各柱下自平衡区域面积之和S0，m2 ;
S0 = ( S1 S2 S3 S4) /4 ( 6)
式中S1 ～ S4为单个柱跨范围内各柱下自平衡区域面积，m2。
5) 根据地基规范第5. 4. 3 条要求，计算单个柱跨范围内所需要锚杆数n;
n = 1. 05 × ( b1b2 － S0) × P /Ｒt ( 7)
式中b1，b2为单个柱网区格内两个方向柱跨，m。
6) 计算锚杆的布置间距a，m;
（8）
7) 将锚杆按间距a 均匀布置在底板上，锚杆的初步布置详见图6。
8) 由于柱下独立基础厚度通常大于底板厚度，
当 ( Sd为柱下独立基础面积) ，且底板厚度相对较小时，可在自平衡区域内布置锚杆，避免出现底板自平衡区域内无锚杆，导致其板单元弯矩过大而底板配筋异常的情况。
9) 在抗浮验算过程中，检查在标准抗浮工况下( 1. 0×恒载－水浮力) 锚杆承受的水浮力，如其承受的水浮力大于抗拔承载力特征值，则应在局部减小锚杆的间距或加设锚杆。
10) 检查在标准抗浮工况下柱位移，如发现柱位移过大，则应在柱下独立基础中加设锚杆使之恢复正常。
11) 查看在基本抗浮工况下底板的计算配筋，如局部配筋较大或出现异常，则需进一步调整锚杆间距或加设锚杆，避免出现底板抗浮承载力不足或出现较大的裂缝。
经上述说明可知，在梅花型布置方式中可充分利用上部结构传递的竖向荷载抵消自平衡区域内的水浮力; 并且锚杆布置相对均匀，从而减小了底板的计算跨度，由此底板承受的弯矩和剪力也随之大大减小; 故在该布置方式中锚杆数量较少，底板配筋较小，底板厚度也更加合理。
需要注意的是，梅花型布置方式中锚杆的最初数量和位置由静力平衡方法得出，但在实际工程中锚杆和底板协同工作并相互影响; 因此锚杆刚度、底板刚度和上部结构传递的集中荷载等因素均能导致锚杆所受水浮力与按静力平衡方法计算的结果有差别; 故锚杆虽均匀布置，但其受力却各有差别。在实际工程中需借助专业分析软件进行锚杆、底板和上部结构的协同受力细化分析，并按上述步骤9) ～11) 对锚杆的数量和位置进行反复调整。
6 锚杆计算方法6. 1 锚杆计算模型
根据锚杆受力特点，其抗浮计算通常有两种计算模型，具体如下:
( 1) 倒楼盖计算模型。该计算模型主要将上部竖向构件柱、剪力墙假定为不动支座，其竖向位移为0，基础之间没有沉降差异，并将锚杆假定为弹簧支座; 底板只承担自重、面荷载和水浮力，最后按双向板分析方法计算锚杆受力和底板配筋。
( 2) 有限元计算模型。该计算模型将上部结构刚度与荷载凝聚到与下部基础相连的节点上，将水浮力和锚杆分别模拟为外荷载和弹簧支座; 考虑基础之间的沉降差异。最后通过底板与锚杆之间的刚度分配及有限元计算得出锚杆受力和底板配筋，模型简图见图7。
综上，倒楼盖模型中柱、剪力墙假定为不动支座，与结构实际受力情况出入较大，故此模型只能作为一种简化模型，其计算精度也相对较低; 而有限元计算模型能够综合考虑上部结构、底板和锚杆之间协同工作，并能够准确模拟水浮力和上部荷载的相互关系，支座关系也更加真实，因此本文采用有限元分析模型进行抗浮计算。
6. 2 锚杆线刚度
由锚杆受力机理可知，锚杆顶部受到的拉力经周围岩土的摩擦作用逐渐传递到岩土中，且岩土的摩擦作用越大，拉力减小得越快; 故锚杆刚度不仅与其截面面积、弹性模量有关，还与周围岩土性质密切相关。为此，借鉴文献［7］提出的锚杆线刚度K 和有效长度l'计算公式:
式中: E 为锚杆弹性模量，kN/m2 ; A 为锚杆杆体的截面面积，m2 ; F0为锚杆顶端轴拉力，kN; li为锚杆存在轴力范围内第i 层岩土厚度，m; qi为单位长度内第i 层岩土对锚杆的摩擦力，kN/m。
7 锚杆与底板的设计与分析实例7. 1 锚杆基本设计参数的确定
考虑到锚杆的施工成本，锚杆直径d1取150mm; 为充分利用锚杆纵筋抗拉强度并依据保护层厚度要求，锚杆内置纵筋4 28，AS =2 461. 2mm2 ; 底板厚度h0取500mm，其混凝土强度等级为C30，抗浮水头W0为10m; 由此进行锚杆各
参数计算。
( 1) 锚杆承载力特征值的确定根据地基规范M．0. 7 条和Y．0. 10 条，抗拔试验锚杆承载力特征值Ｒt
为:
Ｒt = 0. 85fy AS /2 = 0. 85 × 360 × 2 461. 2 /2= 376kN
根据《建筑地基基础设计规范》( DBJ 15-31—2003) ［8］第11. 2. 2 条，抗拔锚杆钢筋直径应比计算要求加大一级，即AS = 4×490. 9 = 1 964mm2 ; 同时根据《建筑结构荷载规范》( GB 50009—2012) ［9］ 第3. 2. 4 条要求，验算普通锚杆承载力特征值Ｒt:
Ｒt = fy AS /1. 35 = 360 × 1 964 /1. 35 = 523kN
由以上计算可知，抗拔试验锚杆承载力特征值起控制作用，故Ｒt应为376kN。
( 2) 锚杆锚固长度的确定
首先，根据混规第8. 3. 1 条计算lab，由图2 计算L1，L2:
lab = α( fy /ft) d = 0. 14 × ( 360 /1. 43) × 28 = 987mm
L1 = h0 － 100 － 3d = 500 － 100 － 3 × 28 = 316mm
L2 = 12d = 12 × 28 = 336mm
由式( 1) 及以上计算可知: L1 L2 = 316 336 =652mm≥0. 6×lab = 592mm。因此，底板厚度满足锚体纵筋的基本锚固要求。
其次，根据地基规范表6. 8. 6 查得f = 400kPa，
由式( 2) 计算锚杆的有效锚固长度l:
l ≥ Ｒt /( 0. 8πd1 f) = 376 /( 0. 8 × π × 0. 15 × 400)= 2. 50m
最后，选取地下室单个标准柱跨( 8. 1m×8. 1m)计算其整体稳定性; 其中，中风化花岗岩的有效重度为18kN/m3，单个标准柱跨内总重量W = 3 850kN，底板底的有效水压力P 由式( 4) 计算，锚固体有效重量W'，单个标准柱跨内水浮力Fw由图3 计算，如下:
P = 10W0 － 25 × h0 = 10 × 10 － 25 × 0. 5= 87. 5kN/m2
W' = b1b2γ' = 8. 1 × 8. 1 × l × 18 = ( 1 181l) kN
FW = b1b2P = 8. 1 × 8. 1 × 87. 5 = 5 741kN
由式( 3) 可知: ( 1 181l 3 850) /5 741≥1. 05，解得l = 1. 84m。
由图3 可知锚杆通常在底部30°发生撕裂，故需将计算值放大，假定锚杆间距a 为2m，由几何知识计算l 应取为2. 70m。
综上所述，锚杆在中风化岩中的锚固长度应不小于2. 70m。
( 3) 锚杆线刚度的确定
由地质勘察报告和相关计算可得，中风化花岗岩对锚杆的摩擦力q1为170kN/m，F0近似取为锚杆抗拔承载力特征值376kN，由式( 10) 计算有效长度l':
l' = ( 2 × 376 － 2. 7 × 170) × 2. 7 /( 2 × 376)= 1. 05m
由混规第4. 2. 5 条可知E = 2 × 105N/m2，A =2 461. 2mm2，由式( 9) 确定锚杆线刚度K:
K = 2 × 105 × 2 461. 2 /1. 05 = 4. 68 × 105kN/m
7. 2 锚杆布置
选取纯地下室区域内标准柱跨( 8. 1m×8. 1m)来简要说明本工程锚杆布置全过程，具体如下:首先，在标准柱跨中恒载工况下，柱轴力Fd约为3 850kN，根据式( 5) 和式( 6) 分别计算S，S0:
S = 3 850 /( 87. 5 × 1. 5) = 29. 33m2
S0 = 29. 33 × 4 /4 = 29. 33m2
其次，根据式( 7) 和式( 8) 计算抗浮所需锚杆数
n 及间距a:
n = ( 8. 12^2 － 29. 33) × 1. 05 × 87. 5 /376 = 8. 86
结合梅花型布置的特点和标准柱网跨度，锚杆数n 应取9 个，其间距a 应为2 025mm。
最后，由于 ，故无需在自平衡区域布置锚杆，根据以上计算，将锚杆均匀布置在柱网区格内，为避免柱上板带跨度过大，在区格周边增设锚杆，如图8所示。
7. 3 锚杆和底板的受力分析
采用有限元分析软件JCCAD 对锚杆和底板进行受力分析，其主要计算参数: 中风化花岗岩基床系数取300 000kN/m3，有限元网格边长取1m，锚杆顶部与底板的嵌固状况按铰接考虑，混凝土模量折减系数取0. 8。此外，混凝土受压的应力与应变关系曲线和纵向钢筋应力分别按混规第6. 2. 1 条规定和式( 6. 2. 8-3) 确定。
最后按梅花型布置方式的要求对锚杆的位置进行反复调整，得出锚杆反力、节点竖向位移和底板单元最大弯矩图( 由于X 向与Y 向变化规律相近，故只列X 向位移和弯矩图) ，如图9～11 所示。
经以上计算结果可得出:
( 1) 由图9 可知，各锚杆受力差别不大且均接近其抗拔承载力特征值，因此锚杆的数量和间距均达到合理状态。
( 2) 由图10 可知，在柱上板带中板单元的弯矩值较大，而跨中板带中板单元的弯矩值相对较小，故底板受力合理。
( 3) 由图11 可知，底板最大节点位移不大于2mm 且相邻节点位移变化量较小，并在整个区格内节点位移的变化规律符合预期，说明底板刚度满足设计要求，底板受力因此更加均匀，锚杆也不会因为底板的变形量过大而导致抗浮失效; 同时柱下节点位移并未出现异常，故柱下独立基础中无需再布置锚杆。
( 4) 经计算得知，底板顶筋为计算配筋，但配筋量不大( 配筋率约为0. 27%) ，且底板底筋基本为构造配筋，由此可知底板的裂缝宽度能够满足混规中相关要求且底板厚度取值经济合理。
8 结论( 1) 地下室底板持力层为中风化花岗岩，采用岩石锚杆解决地下室抗浮问题较经济合理。
( 2) 计算锚杆锚固时应注意三个方面的要求:底板厚度须满足锚杆纵筋的直锚要求，锚杆锚固段长度须满足抗拔承载力要求，地下室整体和任一局部还应满足锚固体整体稳定性要求。
( 3) 本文提出抗浮锚杆的梅花型布置方式，锚杆数量较少，且锚杆受力均匀; 同时底板的受力合理，底板的配筋也相对经济。
( 4) 在梅花型布置中底板刚度应满足相应要求，以保证锚杆不因底板变形量过大而导致抗浮失效。
参考文献［1］ 建筑地基基础设计规范: GB 50007—2011［S］． 北京:中国建筑工业出版社， 2011．
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［5］ 混凝土结构设计规范: GB 50010—2010［S］． 北京: 中国建筑工业出版社， 2011．
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［7］ 孙仁范，刘跃伟，徐青，等．带地下室或裙房高层建筑抗浮锚杆整体计算方法［J］． 建筑结构， 2014， 44( 6) : 27-30．
［8］ 建筑地基基础设计规范: DBJ 15-31—2003［S］． 北京:中国建筑工业出版社， 2003．
［9］ 建筑结构荷载规范: GB 50009—2012［S］． 北京: 中国建筑工业出版社， 2012．
注：转载自建筑结构《鹤山名门项目地下室抗浮设计与分析》，作者：周佳伟， 邓汉荣，版权归原作者所有，本次仅仅学习分享，如涉及侵权，请联系删除！
岸坡上某建筑物抗浮设防水位确定分析
转载自岩土工程技术《岸坡上某建筑物抗浮设防水位确定分析》作者：唐秋元、王幸林
注：转载自岩土工程技术《岸坡上某建筑物抗浮设防水位确定分析》作者：唐秋元、王幸林，版权归原作者所有，本次仅用于分享，如涉及侵权，请联系删除！
抗浮设计到底怎么做？一线结构师们这样说！
文章来源：建筑结构（ID:BuildingStructure），获授权转载。
【引言】近几年，几起因抗浮引起的工程事故案例引起了社会特别是业界的强烈反响，工程抗浮设计已经成了业内讨论聚焦的热点之一。《建筑结构》杂志特采访行业专家，邀请他们结合自身经历和经验，针对抗浮设计重点、设计思路、结构优化、施工配合协调、对抗浮失效案例的看法等业内关注的各个方面进行了较为全面的专业解答，以期为从业人员提供有益借鉴，为行业发展建言献策。
Q《建筑结构》杂志:
抗浮设计需要重点关注哪些方面？请您结合自己参与的设计项目谈下抗浮设计思路？
林景华
广东省建筑设计研究院有限公司 结构总工程师
首先是抗浮设防水位的选取，全国各地关于这一点的认识差异较大，我个人的立场是“保守派”——除非采取了专项疏水降压措施，否则均应取至室外地面附近（不区分南方北方、内陆沿海，但可视乎地形地质而适当下调0~2米、可取较低点、可按高差分区）。然后是抗浮措施的选择与计算，一方面，关于各类岩土抗拔侧阻的取值应得到重视（尤其是软化效应及泥皮的影响）；另一方面，扩大头锚杆和旋挖桩、预制竹节桩等抗拔措施值得进一步推广。还有对耐久性的考虑，行业内不少标准中都有涉及抗拔构件（尤其是抗浮锚杆）耐久性的相关规定及措施，但并不统一，《建筑工程抗浮技术标准》的颁布更是引发了这方面的热烈讨论。我的观点是，一般情况采用传统的钢筋截面预留适当锈蚀余量的做法应该足够了（腐蚀性水土环境另当别论）。
我司的结构设计统一措施正在修订，其中的“地下水及地下室抗浮设计”一节正是我们团队抗浮设计的思路，其大致要点如下：
（1）关于抗浮稳定性验算，执行《浮标》3.0.3，并作适当调整完善。
（2）关于水位，未采取疏水措施者，设防水位原则上取室外地面附近；另据勘察资料及实际情况确定“最低水位”，以此区分水浮力的恒、活荷载。
（3）关于抗浮方案，大型地下结构应进行多方案比选，综合考虑造价（抗浮措施、底板及基础等造价之和）、施工工艺、工期等因素后择优选取。
（4）关于抗浮方案，适当前提下提倡排水限压、泄水降压、隔水控压等控制水浮力的措施，但应有数据支持并配套可靠做法；扩大头锚杆或旋挖桩、预制竹节桩等抗拔措施值得推广，但应有施工工艺支持。
（5）采用群桩、群锚抗拔时，除了验算单根抗拔构件的抗拔承载力外，尚应考虑群桩、群锚效应（呈整体破坏时的抗拔承载力验算）。
（6）一般情况下，抗拔锚杆可不作拉应力及裂缝宽度验算，但杆体应预留适当锈蚀余量，中、强腐蚀环境另当别论。
（7）关于抗拔构件验收：验收荷载取2倍，系统锚杆承载力检验推荐采用统计评价（详见《锚杆检测与监测技术规程》（JGJ/T401-2017）。
孙海林
中国建筑设计研究院有限公司 副总工程师
抗浮设计时，以下几个“注意”值得重视：1）注意判断整体抗浮还是局部抗浮，采取的抗浮措施是否适合本工程（抗拔桩，锚杆，压重等等）；2）注意抗浮水位是否合理（常见的问题有：勘察报告未明确抗浮水位，没有明确依据；临近江河湖泊，土层有透水性的时候未考虑设计基准期内江河最高洪水位；山地建筑未考虑岩石及汇水影响；场地有承压水且与潜水有水力联系时需考虑；是否考虑地表水聚集效应引起的地下室抗浮水位提高等），如果不合理需要提醒甲方及地勘单位进行补充修改；3）施工阶段要注意明确施工期间的降水要求及终止降水的条件；4）设计时注意选择合理的压重材料（容重是否满足要求），施工选用的钢渣或者毛石等容重是否符合设计要求；建筑做法（抗浮需要容重较大的垫层做法，实际施工时选用木地板等轻质垫层做法）是否满足设计要求等。
抗浮设计的主要思路，我个人认为是：1）初步确定抗浮方案，是采用压（利用建筑的自重：包括结构自重、建筑装修、上部或四周覆土等）还是压拉结合（设置抗拉桩、锚杆等）2）确定抗浮设计等级，根据地勘报告确定设计抗浮水位，确定适合本工程的抗浮措施；3）调整抗浮专门计算模型（按照实际材料容重，考虑后期使用阶段修改，选择容重相对小的建筑做法来计算抗浮，如地面可能采用木地板或者垫层，抗浮计算按照木地板做法考虑等）；4）验算抗浮是否满足条件；5）设计文件中明确建筑做法材料容重及压重容重等，明确终止降水的条件。
陈慈评
汉嘉设计集团股份有限公司集团 结构副总工程师兼结构加固设计研究所所长
抗浮设计时要注意以下几个方面：
（1）设防水位的取值。这个是基础资料，要汇合地勘建议、建筑总图、景观总图、四周河道水文资料、地基土特性、四周道路等情况综合考虑。一般来说设防水位取值不应低于地勘建议的设防水位建议值。对于规模大的地下室抗浮设计时，如室外地坪标高复杂，还应将场地划分成网格，按网格分别取设防水位，以保证安全性的同时又有一定的经济性 举例如下。
某项目场地四周场地标高值见图1。其设防水位取室外场地标高下500mm，由于四周道路标高关系复杂，高差相差4.17m，可以考虑将场地划分为网格状单元，见图2。图2中将场地划分了21个单元，根据室外道路比高线性插值得出各网格交点处标高，再根据每个区格四角点标高得出每区格的设防水位（本项目取每区格的次高值），并作归并见图3；最后取值见图4(红色圆圈内为该区域的设防水位，本项目共取了7个水位）。
图1
图2
图3
图4
（2）有利自重应取下限，应取确定的内容，比如：填充墙，如果填充墙是不确定的，有可能实际使用中没有的，就不应该考虑，再比如裙房屋顶绿化，如果设计桩位图时，屋顶绿化覆土厚度和位置是无法确定的，就不应该考虑这种覆土的有利作用。再比如：地下室顶板覆土厚度是变化的，一般应取覆土厚度的下限值考虑其有利自重，我们的做法一般是按取覆土厚度的80%考虑 有条件时请景观专业提供覆土厚度范围的条件，取该覆土厚度的下限考虑其有利自重）。
（3）施工期间停止降水时间点应在设计文件中加以注明，包括考虑的有利自重内容应一并交代清楚。
（4）抗浮措施应根据上拔力大小选用对应的合理方案 尽量选用可靠的抗浮方案 如自重抗浮方案、钻孔灌注桩桩基方案等，对于预制桩作为抗浮方案选项时，应考虑预制桩本身的可靠性（如桩与桩之间的连接，桩头与承台的连接）综合选择，一般此方案宜用于上拔力较小的项目。
杨霄
清华大学建筑设计研究院有限公司 第八分院总工程师，结构所所长
首先，抗浮方案的正确选择是抗浮设计的关键，常见的手段有压重抗浮、抗拔锚杆和抗拔桩抗浮，需要根据实际的工程地质条件及浮力的大小选择适宜的抗浮方案。一般来说，压重抗浮适用于局部抗浮不满足或者浮力比抗力大得不多的情况；抗拔锚杆适用于地基土为黏性土（含水量较低时）、各种风化程度的岩性土以及密实的卵石层等，抗拔桩则广泛适用于各种土质，浮力较大的工程，但造价较高。
其次，要注意抗浮计算：主要是抗浮设计水位的合理选取及抗力的正确计算，分清楚是承压水还是滞水？需要整体抗浮还是仅需要局部抗浮？尤其要注意施工阶段的抗浮和正常使用阶段的抗浮。若使用压重抗浮，当配重还没有实施的时候，是一定不能停止降水的；
再次，施工图一定要明确抗浮设计水位以及采取的抗浮措施，明确施工降水的要求以及停止降水的节点，该节点与抗浮方案和抗浮计算息息相关，如地下室施工完成时，或者结构主体封顶时，或者地下室肥槽回填完毕后，或者建筑竣工验收后等，停止降水的时间越早，需要的永久抗浮措施越多，结构成本也就越高；
最后，在施工前，做好施工交底，实施过程中，做好监测。
林建萍
上海天华建筑设计有限公司 结构三所所长、南京天华结构总工程师
抗浮设计是涉及结构安全的重要组成部分，相关设计规范其实已经有比较完善的规定。抗浮设计中值得关注的因素有很多，我个人认为最值得关注的因素是停止降水的时间。出于经济性的考虑，通常建设单位要求考虑顶板上的覆土以及上部结构荷载的有利作用，因此一般设计会在图纸要求完成覆土且上部结构已施工到一定层数才可以停止降水。但一直降水成本比较高，事实上有些施工单位可能提前就停止降水了。由于地下水位大部分时间是不会达到最高水位，所以大部分情况下停止降水也不会导致安全问题。但是近年来似乎极端天气时常出现，提前降水一旦碰到暴雨地下水位上升就可能出现安全隐患。在地下水位上升到设计水位时，此时水浮力相应达到设计考虑的最大荷载，但在施工过程中，作为地下车库抗浮有利荷载的覆土却可能还没有覆上去。这个时候如果停止降水，地下车库的受力工况就和设计的工况不同，就可能有地下车库上浮的安全隐患。
覃建华
深圳市建筑设计研究总院有限公司 副总工程师
近年来抗浮引发的工程事故时有发生，结构工程师要注意施工与使用期间“严格防”与“有序放”的有机结合，抗浮设计时需要重点关注。
一、严格防
（1）抗浮设计水位的选取
首先需设计人员对《地勘报告》进行认真研读和分析，查看报告是否明确抗浮设计水位，若没有，设计人员需及时发函给地勘单位，并提示其潜在风险;临近江河且建筑场地土层具有透水性时，需考虑设计基准期内江河最高洪水位的影响;勘察完后，若因新增地下室或扩大其地下室边界，设计人员需要求地勘单位及时进行补充勘察，并提供相关报告作为设计依据;建筑场地为坡地或可能产生明显水头差的场地时，需仔细分析《地勘报告》是否根据场地地势设置阶梯抗浮设计水位。对于雨水丰富的地区，应注意因地面标高发生变化后，需对原《地勘报告》抗浮水位进行修正，同时需考虑地表水聚集效应引起的地下室抗浮设计水位的提高。
（2）基础抗浮参数的选取
1)首先需要设计人员根据工程经验初步判定《地勘报告》所提基础抗浮参数是否合理，如部分花岗岩岩层存在遇水易崩解现象，部分勘察报告所提供各土层参数(如采用水下旋挖钻孔灌注桩时，全风化、强风化桩侧摩阻力特征值分别为60kPa、80kPa)未考虑其折减导致设计采用参数偏高，遇此类情况，根据部分地区工程经验，花岗岩地层中的泥浆护壁钻（冲、旋挖）孔灌注桩侧摩阻力按软塑黏土（14~24 kPa）取值。2)另外需关注的参数就是浮力和抗力的分项系数以及抗浮锚杆、桩抗拉工作条件系数等。
（3）抗浮设计
1)首先需进行整体抗浮设计 此时需注意确保抗浮设计抗力和建筑完成后一致，既要考虑施工单位在停止降水时整体抗浮，还要考虑项目建成后的整体抗浮，后者需确保顶板覆土及底板垫层是否按设计要求及时回填。2)其次需进行局部抗浮设计 此时需考虑施工及使用期间局部抗浮设计，特别是针对局部降板区域 同时验算时需注意按最低点垫层及覆土厚度。3)当地下室场地为不透水层而基坑支护又密实时，一旦暴雨来临，雨水流入基坑形成“脚盆”效应，因此设计需对存在该影响的结构进行分析设计。4)需确保基坑周边肥槽同时满足密实性及嵌固要求。承台、基础和地下室外墙与基坑侧壁间隙回填土前、以及地下室底板下方的土(岩)层超挖后回填前，应排水、清除虚土(包括松散砂石)和建筑垃圾。地下室侧壁应在顶板混凝土达到设计强度等级之后回填。天然地基或复合地基基础时，上部层数不多于三层者应完成建筑物周边场地回填至设计标高后方可施工上部结构，上部结构多于三层者，在上部结构施工至1/3总楼层前应完成建筑物周边场地的回填至设计标高。回填材料应采用粘性土或亚粘土(粉质粘土)，其中不得含石块、碎砖、灰渣、有机杂物以及冻土。回填土应分层压实，每层厚度不应大于250(人工夯实)、300(机械夯实)，压实系数不宜小于0.94，并应采取措施使之从基坑底部至地下室顶板面高度范围内形成连续的隔水层；回填应均匀对称进行，并应防止损伤防水层。因现场条件所限，基坑侧壁无法分层压实时可灌注素混凝土或搅拌流动性水泥土。
地下室底板下土(岩)层为微透水层、弱透水层(基岩、粘土层等)时，基坑应作加强回填处理(见下图)：1)加强区采用C10素混凝土、或碎石混凝土回填至底板面。当底板边缘距离基坑坡底宽度b≥1m时加强区宽度取1m。2)多层地下室、底板厚度h≤300的单层地下室雨季施工时，底板施工完毕后，基坑外侧应及时回填施工至底板面。
二、有序放
首先在设计时需协调建筑总图及水专业在场地周边设计相应的排水措施。其次就是施工期间需采取降水措施，特别是雨季施工期间。严格控制后浇带止水封闭时间。
在进行项目抗浮设计时，我的主要思路如下：1) 认真研读地勘报告，重点复核地勘报告抗浮设计水位是否提供，如未提供或者根据同类项目经验地勘报告所提供的抗浮设计水位偏低，需给业主及地勘单位发书面函件进行风险提示及确认。2) 对项目总平面图进行研判，特别是场地周边地势，以决定是否需采取阶梯抗浮设计水位。3）进行抗浮设计方案比选，与各方一起商讨确认安全、合理、经济的抗浮设计方案。4) 与其他相关专业一起，拟定合理有效的场地排水措施。5）结合项目情况，选取典型位置进行试验，以验证地勘报告相关参数及施工工艺合理性。6）施工前，给总包单位进行交底，重点强调其降水停止时间、顶板覆土完成时间、施工期暴雨抗浮应急预案及措施等。
《建筑结构》杂志:
抗浮设计需要重点关注哪些方面？请您结合自己参与的设计项目谈下抗浮设计思路？（此话题第一部分已于6月26日发布：点击查看详情）
赵楠
基准方中建筑设计股份有限公司 集团副总工程师
类比汽车，除了初始的生产状态，保养也尤为重要。抗浮设计亦是如此，除了规范中列举的各项设计和验算重点外，个人认为“使用说明”也尤为关键，任何好的设计都要配套正确的“使用说明”。近年发生的抗浮破坏，很多都发生在“非设计最终状态”，如地库未进行覆土时遇到水位急速上涨等。因此，建议设计师要在设计说明和施工交底中对影响抗浮状态的关键环节提出明确的控制方法，如：肥槽回填材料的透水性、停止降水的时机、水文观测要求、地库未覆土时的疏水方式等。当然，设计师也要关注“局部抗浮问题”，如局部拔柱、有底板的下沉庭院等。
本人从事结构设计工作将近20年，承担过大量抗浮设计实践，从自身感受出发，对设计师朋友提供以下建议：
（1）重视抗浮设计选型。如抗拔桩、抗拔锚杆、配重材料等，对它们的特点、适用范围和价格进行调研收集，并且要紧密结合项目当地的工艺习惯、供货能力等，综合进行研判，提供切实可行经济合理的方案。例如，地库或裙房抗拔桩是否存在长期受压状态，从而对控制主裙差异沉降不利等，再如，使用钢渣混凝土回填配重时，其放射性是否对人体健康有影响等，都是需要设计师周密考虑的因素。
（2）重视新型材料和工艺的学习。随着科技的不断进步，土木工程领域的创新也是大踏步前进，设计师不能固步自封，停留在旧有的思维体系中，要学习和掌握安全可靠、经济合理的新工艺和新措施，如囊扩底式抗浮锚杆等。
（3）牢记“安全无小事”的原则，细致的核对每一个设计参数，而且抗浮设计的很多参数与勘察有关，要密切和勘察单位进行互动，对设计参数的准确性和适用性进行落实。可能出现要特别注意特殊条件下的抗拔桩和抗拔锚杆设计，如场地周期性水位变化幅度较大，土质存在湿陷性等，可能出现负摩擦阻的不利情况。
（4）妥善解决局部抗浮问题。当出现局部拔柱、有底板的地下庭院时，要特别注意局部抗浮问题，尤其是在安全和经济之间要妥善权衡平衡点。例如，局部拔柱后形成的大空间，可以利用底板的抗弯能力进行抗浮，也可以采用配重、抗拔构件等措施解决，这时需要考虑结构开裂风险与渗水风险，由于基础底板渗漏修补的复杂性，个人倾向于采用抗浮措施如增加基础配重或设置抗拔锚杆解决局部抗浮问题，避免基础底板处于长期受弯而易引发开裂渗漏、防水材料变形过大失效等耐久性问题，从长远角度经济效益较好。
周平槐
浙江省建筑设计研究院 总师办主任
地下室抗浮设计主要关键点在于抗浮水位的取值。去年浙江义乌地下室上浮案件（点击查看相关内容）的判决结论：“设计院在设计施工图过程中，应当考虑到地表水渗入地下可能引起地下室底板自重不足而上浮的情形，即应当对地下室底板的抗浮措施进行设计，而其设计上的遗漏即构成违约，应对本案工程加固费用的损失承担相应的赔偿责任。”从中可以看出，即使设计时抗浮水位依据地勘报告建议取值，设计单位因为没有判断其合理性而需承担相应责任。选取地下室抗浮水位时，除了应考虑当地的历史最高洪水位之外，还应考虑室外地表高差，特别是市政道路的高差等。此外，基础选型、土层力学参数取值、地下室顶板覆土厚度等，也是影响地下室抗浮安全的因素。
施工阶段的地下室抗浮安全，同样不容忽视。结构抗浮设计是按照使用阶段的上部荷载抵扣水浮力进行计算，施工阶段则常用坑外降水，上部主体结构施工到多少层才能停止降水，设计文件应予以明确。综合既往工程经验，“抗浮”措施主要有：
（1）通过桩基础与桩周土之间的摩擦力，抵抗地下室的水浮力。抗浮桩型主要有灌注桩或者预制桩，灌注桩合理分段配置钢筋，满足受力和裂缝的要求；管桩则尽量避免有接头，多节管桩时选用一节还是两节的抗浮承载力需要谨慎选择，必要时进行专家论证。
（2）均匀抵抗水浮力，在基岩接近地表的地区，通常采用抗浮锚杆，此时不一定仅在墙柱附近布置锚杆，可以基础底板均匀布置。
（3）适当增加上部结构的重量，如结合室外景观合理设置地下室顶板覆土厚度，必要时可在基础底板上填充如配重混凝土、配重砂浆等比重较大的材料。
（4）坡地建筑（图1）可以分段选取抗浮水位，不能一刀切选取最高点或者最低点标高。
图1 坡地建筑示意
“减浮”的措施主要有：1）合理设置地表水的排泄通道，特别是暴雨期间，避免地下室周围蓄水。2）合理设置地下室顶板标高，减少基础底板与室外地坪、较近市政道路的高差。3）基础底板设置泄洪孔和排水沟，某些特殊情况下可以有组织地将地下水排到指定位置，减少水浮力。
刘洋
广州市城市规划勘测设计研究院 院结构总工
抗浮设计属于地下结构设计的相关内容，与其他结构设计相比，有通用的一面也有其特殊性，需要重点关注以下几个方面：
（1）抗浮水位。抗浮设防水位直接决定了地下室水压力大小，目前地基规范、行标和各地方标准规定有所差异。实际上，确定抗浮设防水位是个非常复杂的问题，与场地的工程地质、水文地质的背景条件，还取决于建筑整个运营期间内地下水位的变化趋势，后者受人为的因素和政府水资源政策等的影响。因此抗浮设防水位对结构安全性或造价影响较大时，需要对勘测报告提供的抗浮设防进行技术性审查，可建议建设方进行专门的水文地质勘察分析，查明建设场地水文地质条件和地下水的动态变化规律，确保抗浮设防水位的取值安全可靠，科学合理。
（2）抗浮计算与设计。抗浮计算理论相对简单，即采用阿基米德定律原理，向下的重力与向上的浮力保持平衡。地下室抗浮设计既要进行整体抗浮验算，保证地下室抗浮力（压重 抗拔力）大于水的总浮力，也要进行局部抗浮验算，确定柱、桩、墙的压力或者拉力能平衡其所影响区域内总的水浮力值，保证地下室不出现局部上浮破坏。对于大面积地下室上部没有建筑或建筑层数不多的局部范围，更要验算分区、分块的局部抗浮能力，例如：柱、桩、墙的压力或拉力能否平衡它所影响区域里的水浮力总值。另外还需关注地表水的抗浮验算，关注施工期间的抗浮水位，此时应将上部建筑荷载调整为施工期间的荷载进行验算。
（3）抗浮措施的选用。结构的常用抗浮措施主要包括：增加建筑物自重及压重（顶板底板厚度及顶板覆土）、采用抗拔桩、抗浮锚杆等；增设局部结构刚度和构件强度；各项措施各有优缺点。应根据工程地质情况、抗拔力数值、周边环境等因素综合考虑，选择安全经济的抗浮桩桩型。灌注桩与预制实心方桩的连接构造简单可靠，选用预应力管桩抗拔则需要考虑的因素较多。同时，地下结构抗浮设计中采取抗压桩兼做抗拔桩这种措施时，需注重桩与承台有效连接，进而提高抗拔桩承载力；当为多节预制桩时，接桩处构造做法如采用机械连接咬合接头也需满足抗拔桩承载力的要求。
（4）施工的影响。抗浮设计需要明确地下室停止降水的条件，还需关注施工过程中不利影响，比如深基坑、未竣工中地基中复杂水对土的影响，应要考虑施工期间的静止水位压力与渗流、承压水的综合作用；当地下室地基为不透水的岩土层、支护又严密的基坑，容易造成施工期间或使用期间地下室上浮破坏的盲点，一旦暴雨来临，地面的地表水全流入基坑形成“脚盆”效应（图2、3），即基坑为 “大脚盆”，地下室成为“小脚盆”。施工期间一旦未及时采取降水措施就会将“小脚盆”浮起，使用期间若不将四周的回填土采用粘性土分层夯实形成止水层，也同样会产生“脚盆”效应。
图2 地表水流入肥槽引起的水盆效应
图3 水盆效应原理
黄俊光
广州市设计院集团有限公司 副总工程师/岩土与地下空间院 院长
抗浮设计的关键在于设计原则及设计思路。建筑工程应遵循建筑自重加抗浮力大于水浮力的基本原则，并考虑适当的安全系数；一般情况下，建筑自重和结构刚度难以大幅调整，且仅利用结构自重和刚度进行抗浮的性价比较小，因此当前主要从增强抗浮力与削弱水浮力的角度着手进行抗浮设计：增强抗浮力主要采用抗浮锚杆和桩（目前抗浮主流方式，已广泛应用），削弱水浮力一般通过控制动静水压力（平原地区一般是降低抗浮水位，目前有排水、泄水、载水等减压方法）进行主动抗浮。
抗浮设计思路在于明确抗浮设计步序，首先主被动抗浮方案选型，其次确定抗浮水位，最后解决好抗浮稳定性问题并制定相应技术措施。
（1）抗浮方案选型。主要根据建筑功能及荷载特征、工程与水文地质条件、地形地貌、周边环境、施工条件等因素并考虑耐久性、经济性、安全性，进行抗浮方案比选。
（2）确定抗浮水位。1）被动式抗浮建议按下列情况确定：①一般取设计室外地坪标高，室外高差变化较大时可分段确定抗浮水位；②坡地应根据上下游水头、分水岭、地下室分布等因素综合考虑；③对于临江、河等大型地表水体场地，应结合场地与地表水体的水力联系确定抗浮水位，且不低于最高洪水位；④场地地势低洼且有可能发生淹没、浸水时，抗浮水位应综合确定，必要时可取室外地坪标高加1m。2）主动式抗浮建议按长期运行和维护下的可控可靠安全水位，个人认为安全系数一般不小于1.2（主要考虑甲级抗浮安全系数与水位波动安全系数均为1.1）；目前排水、隔水、泄水等减压方案受环境保护、耐久性及可控性等因素影响应用范围较小；载水减压方案充分利用结构自重、覆土等有利荷载抵抗减压后的地下水浮力，既可控制地下结构的排水量，又能利用正负压反冲洗进行修复，结合智能管控系统，实现“绿色建造、高质量发展”的设计目标，具有广阔的应用前景。
（3）抗浮稳定性及技术措施。抗浮稳定性：一般主要控制建筑结构施工期和使用期的抗浮稳定性，包括整体抗浮稳定和局部抗浮稳定。根据本人处理的众多抗浮事故现场经验，问题多出现于施工期抗浮或局部抗浮（特别是距离塔楼2~4跨范围内）。抗浮技术措施：基于选定的抗浮方案进行抗浮构件布置、承载力、抗浮水位等计算和控制，满足安全耐久、可控可靠、保护环境等要求，相关规范已有相应规定，此处不再赘述。
载水减浮新技术简图
点击标题查看2020年《建筑结构》第10期发表的相关主题文章：黄俊光， 李健斌， 秦泳生． 超深地下工程抗浮技术的探索[J].
江深
安徽省建筑设计研究总院股份有限公司 建筑设计三院副院长
抗浮设计时应从以下几个方面加强关注：1）抗浮设计水位的选取。2）现场地下水的详细情况。3）考虑汛期、暴雨极端天气对场地地下水位的影响。4）抗浮措施的选取。如：抗拔桩、抗拔锚杆、顶板配重、底板配重等，可根据具体项目，选用一种措施或者几种措施组合。
抗浮设计有两种思路方法，一个是“抗”，一个是“疏”。“抗”的案例：前年做的一个安置房项目，地下车库为两层，负二层底板标高为-9.7m，抗浮设计水位为-1.3m，由于水位相差较大，故抗浮设计采用底板抗拔锚杆 顶板覆土方式（图4），并明确施工降水工作应该在地下室顶板覆土完成后方可停止。
图4 “抗”的案例
“疏”的案例：今年做的一个住宅项目，地库为单层，层高为3.6m，地库底板标高为-4.7m，顶板标高为-1.1m，抗浮设计水位为室外地面下1m。经过计算，抗浮水位与水头标高相差不太大，故抗浮设计采用底板下设盲沟排水 顶板覆土方式，见图5。
图5 疏的案例
结构底板下布置纵横向盲沟，盲沟里设置两根排水管，排水管最终均接至邻近的集水坑里，从而实现疏水功能，解决了抗浮问题，效果良好。但是这种抗浮措施需要在后期运营期间加强管理，确保水泵能正常工作，及时排走集水坑里的积水。
邓小云
中国建筑科学研究院建筑设计院副总工程师
就工程抗浮设计而言，近年也属于讨论话题比较热门，但每个人的理解可能是不一样的，我结合我自己的工程实践谈谈需要关注的重点，或者说检查设计人员抗浮设计时应该重点检查的点：
第一，地勘报告中抗浮设防水位与常年稳定地下水位的关系。常年稳定地下水位与抗浮水位标高越接近，越容易出现抗浮风险，原因也很简单，地表或其他因素短时补水情况下容易接近甚至超过抗浮水位标高，比如近年北京官厅水库向永定河放水导致京西部分区域地下水位在几个月甚至更长时间接近或超过抗浮水位，所以风险越高。
第二，工程抗浮咨询报告中的抗浮水位标高。基于各种原因（大部分是因为投资），工程建设方特别是地产开发企业会对地勘报告中提出的抗浮设防水位进行再次降低，首先，是尽可能压缩地勘公司数据提供，然后，再请另外的地质勘察公司对抗浮设防水位进行专项咨询，其结果是抗浮专项咨询报告中提供的抗浮水位往往会低于工程地质勘察报告给定的标高；这里面涉及到一个文件有效性的问题，即专项的抗浮咨询报告是否属于合法有效文件？根据审图机构对此问题的态度，显然是认可的，但法律法规方面的依据，有待我后续进一步落实。这个要予以特别的重视，
第三，基坑回填方式改变对抗浮的影响。虽然抗浮设计中不考虑建筑周边土体回填的有利影响，但大多数情况下确实是比较有利的，但当前一些开发项目，建筑地下室外轮廓距离用地红线都很近，肥槽宽度非常小，常规肥槽回填难度很大，机械设备没有操作空间，人工分层夯实的实际情况难以实际操作；灰土由于具有较好的阻水作用，特别是随着时间的推移，其效果更明显。由于上述原因，设计中要求的肥槽一定范围内的2：8灰土基本被取消，改为当前较为盛行的流态土、泡沫混凝土等等新型材料回填方式。诚然，这种回填方式具有显著节约时间和节省人工优势，但其工程运用时间尚短，特别是泡沫混凝土的材料透水性能是否符合工程对基坑肥槽回填的要求，是否会引起建筑的水盆效应而显著增加建筑的抗浮风险有待验证，需要格外重视。
其他具体如何计算等，我认为我们的结构工程师在专业负责人和总工的带领下，都是能够正确设计的事情，就不再赘述了。
刘翔
中国建筑科学研究院有限公司建筑设计院高级工程师
抗浮设计需要重点关注抗岩土工程勘察报告中的抗浮设防水位。该水位是抗浮设计的基础和前提，因此应慎重对待。
首先，应要求建设单位提供符合规范要求、并通过施工图审查的岩土工程勘察报告，勘察报告中应分别提供施工期抗浮设防水位和使用期抗浮设防水位。该水位应为具体的绝对标高值，而不应是“室外地坪下2m”之类的模糊字样。一方面，“室外地坪”有施工前场地或工程竣工以后的室外地面等两种理解；另一方面，即使是专指竣工后的室外地面，实际工程中一个项目有多个室外地面标高的情况并不鲜见。
其次，对建设单位提供的岩土工程勘察报告中的抗浮设防水位，应分析论证其合理性和可靠性（可收集相邻地块的勘察报告进行对比分析）。对抗浮设防水位有疑问时（如所提供的抗浮设防水位明显高于或低于相邻地块；抗浮设防水位未按上一条提供明确的绝对标高值等），应联系建设单位、勘察单位进行确认，并要求出具书面的解释或补充说明，甚至进行专项勘察。
第三，如建设单位对建设成本要求较高，或各方对拟采用的抗浮设防水位有异议时，可建议建设单位委托具有专业资质的单位对抗浮设防水位进行专项论证，甚至可提请当地的行政主管部门组织有关专家进行论证。
第四，《建筑工程抗浮技术标准》（JGJ476-2019）第5.1.4条条文说明指出，由于抗浮设防水位影响因素较多，仅依靠勘察实测结果确定的抗浮设防水位在与实际条件的符合性、时限性等均可能存在一定的差异，更无法控制工程设计使用期内可能出现的更高水位的风险。因此，一方面，应提示建设单位按审查过的抗浮设防水位进行抗浮设计仍可能存在一定风险；另一方面，应与建设单位沟通好抗浮设计的冗余量，避免冗余过小。抗浮稳定安全系数Kw是抗浮设计中最关键的一个设计参数。《建筑工程抗浮技术标准》（JGJ476-2019）详细规定了不同的抗浮工程设计等级的建筑工程的抗浮稳定安全系数。设计时要注意规范规定的该安全系数取值是设计取值的下限，考虑到以上情况，应对该值适当放大采用。
第五，设计时应充分考虑实际施工与设计的差异，保留足够的设计冗余。如采用抗浮锚杆抗浮时，锚杆施工后，有些施工单位违规采用机械挖槽，往往造成锚固体端头及锚杆钢筋受损严重，特别是锚固体端头破坏十分严重；锚杆实际施工中钢筋损伤和钢筋折断很多。
文章来源：建筑结构（ID:BuildingStructure），获授权转载。
《建筑工程抗浮技术标准》中群锚效应验算的风险告知！！
转载文章来源：构思结构公众号，作者：构思结构的大白
近段时间，大白在研究一款新型抗浮锚杆，翻阅相关工程论文的时，无意中发现了《建筑工程抗浮技术标准》JGJ 476-2019（以下简称抗浮标准）中，锚杆群锚抗拔承载力计算在某些情况下存在安全隐患：
群锚效应验算得到的抗拔承载力偏大，高估了地下室整体抗浮稳定性。
1 锚杆的群锚效应
要充分理解这个bug，我们首先需要了解什么是锚杆的群锚效应？
根据文献[1]的研究，工程界尚无技术标准对其有准确的定义，文章进而给出的定义是：
“群锚效应”：指锚杆间距较密时，在地层中的应力场相互重叠，导致锚杆群中的锚杆与单独工作时相比，抗拔承载力降低、变形加大及应力损失加大等现象。
△ 群锚稳定破坏示意图[1]
群锚效应导致抗浮锚杆出现群体破坏，相关的破坏模式[1]主要有以下两种：
1、群锚整体稳定破坏
2、群锚产生了足以导致建筑物上浮开裂的较大变形
不难发现，锚杆布置间距较密是群锚效应发生的前提。
逻辑上，当锚杆间距较疏时，可不考虑其不利影响。
因此，抗浮标准在7.5.3条的条文说明中，给出了可不考虑群锚效应的锚固体相邻间距限值：
不小于1.5m
2 群锚效应的计算公式
当锚杆布置间距小于上述规定时，则必须进行群锚效应验算。
依据抗浮标准的7.5.5条第3款，锚杆呈群锚整体稳定破坏时的极限抗拔承载力标准值可用如下公式计算：
其承载模式如下图示意：
△ 群锚效应锚杆抗拔承载模式示意图
从上式中不难看出，单根锚杆的群锚体极限抗拔承载力标准值由两部分组成：
假定破裂体内的岩土体自重荷载 Ww 和圆锥体破裂面上的岩土体极限抗拉力 Rmc
3 标准中公式的出处
2015年，抗浮标准在征求意见稿（中间命名与最终稿不同）中仅对计算群锚效应提出了要求，但未明确具体公式：
而在2018年实施的《抗浮锚杆技术规程》（以下简称冶规）中，相较于国内外各种标准所推荐的群锚验算公式，编制组创新性地率先提出了在群锚抗浮稳定性验算时计入破裂面抗拉力 Rlk的规定 。
插播广告一则：
冶规是本用心的规程，
建议大家多读一读！！
该规定来源于规程主要编制人的相关研究[1][2]，需要统计大量的工程实例，拟合出半经验半理论的 Rlk 计算公式，具体研究过程大白在此就不赘述了，感兴趣的朋友可以自行翻阅文献[1]和[2]加深了解。
可能由于是半经验半理论的公式，出于严谨考量，冶规中并未给出 Rlk 的具体计算方法。
通过翻阅规程主要编制人在2014年的论文[1]，大白找到该计算公式：
为方便读者，大白把抗浮标准计算式也一并贴出：
对比后可发现，若忽略安全系数的影响，两组公式实际上并无过多差异。
为验证两者关系，大白对公式差异部分进行了试算，结果偏差很小。
因此大白猜测：
抗浮标准的算式来源于上述论文
大白专门请教了规范编制人，亦证实了上述猜测。
感谢大佬热心与细致的解答，在此再次感谢。
读者们朋友们可能会有所疑问；
大白为啥要费尽心思证明标准中算式的来源呢？
4 标准算式的大Bug
既然来源已经确定，就可以聊聊大白发现的问题。
首先，抗浮标准中圆锥体破裂面上的岩土体极限抗拉力标准值计算公式如下：
其中，对关键参数ftk的定义为：
注意大白圈出的地方，由于标准未给出条文说明，如果光从字面上理解，群锚效应验算时应该可以计入：
所有土层及岩层的岩土体极限抗拉力
可是，当你对比冶规的相关规定后，就可以发现公式的适用条件（下图中大白圈出的地方）有很大的不同，明显有别于抗浮标准，可以这么说：
适用条件明显受到诸多限制
具体差别见下列条文：
结合冶规的条文说明和相关文献[2]，大白列出了破裂面上抗拉力计算的具体限制条件：
一、仅允许计入破裂面上岩体的抗拉力
必须注意一点，这里的岩体不包含所有岩体，而是特指：
岩体基本质量等级为Ⅰ～Ⅲ级的岩层
依照条文解释，ftk可偏保守的取岩体结构面的粘聚力c。
这是因为事实上ftk的数值数倍于c（也还有其他原因，不再展开，感兴趣的朋友可翻阅相关文献），安全度有保障而且取值方便。
大白建议具体项目设计时可要求地勘单位提供该值；或者参考《工程岩体分级标准》及《建筑边坡工程技术规范》的岩体结构面c值经验数据取值[2]。
这里补充说明一点，岩体基本质量分级可从《工程岩体分级标准》查得，如下表所示：
二、不计取Ⅳ、V级岩体锚杆及土层锚杆的抗拉力
特别需要注意的是，虽然冶规认为土层锚杆的长度较长，抗浮稳定性安全系数较高，是否考虑抗拉力的差异不大。
但以大白的经验，对于地下室层数多，锚杆周边土层的粘结强度较差的情况，还需要小心验证其群锚承载力。
此外，Ⅳ级岩体也在限制范围：
如果大家觉得岩体划分太过复杂，可以对照参考文献[2]的内容进行取值：
三、限制计算长度
从锚杆的锚固原理出发，锚固体长度不是越长越好，超出有效长度后其抗拔力迅速衰减，亦可能导致群锚破坏模式不再是规程中所假想的锥体破坏形式。为此，
冶规限制了锚杆抗浮计算长度Lw。
超长部分的抗拔力作为抗浮整体稳定性的安全储备。
结合4.1.7条，可知有效锚固段长度值应限制在：
岩层中3~8m；土层中6~12m
不难看出，抗浮标准对计取抗拉力的岩土层不设限制，这与冶规的设计思路有很大不同。
必须讨论一点，如果抗浮标准扩大了冶规规定的适用范围，应对其有相应的研究和解释，并将研究成果记录在条文说明内，这样做的话比较合理。
可惜的是，该条文并未有相关的条文说明。
综合本章节内容，大白认为可以得到以下结论：
抗浮标准参考了冶规的群锚设计思路，借鉴了论文公式，但未依据冶规规定对适用条件作出约束，也未解释为啥扩大适用范围。
倘若工程师们按字面上的理解直接进行群锚抗拔承载力估算，将可能导致：
过高估计土层锚杆、Ⅳ~Ⅴ级岩石锚杆的极限抗拔承载力。
在接下来的章节中，大白将用一个简单算例为朋友们进行验证。
5 简单算例
利用某个项目的实际地层条件，计算如下算例：
某全长粘结型土层锚杆的锚固体直径为180mm，先期估算的按非整体破坏时锚杆极限抗拔承载力标准值Rt为352kN。
假设
取30°，岩土体浮重度取8kN/m³，H为锚杆长度取5.8m。
抗浮锚杆布置间距假定为a=b=1.4m，小于抗浮标准限值的1.5m，此时应考虑群锚效应的承载力计算。
锚杆锥体破裂面处于砂土状强风化花岗岩中，若先按抗浮标准，计取其破裂面上的抗拉力，取ftk=40kPa，此时岩土体自重Ww为：
=77kN
而破裂面上的岩土体极限抗拉力Rmc为：
Rmc=a·b·ftk=78kN
同时，群锚破坏时锚杆极限抗拔承载力为两者之和。
即 Rnd=Ww Rmc=155kN
其值远小于非整体破坏下的抗拔承载力，依据抗浮标准要求，承载力取两者小值。
最终可估算出锚杆的极限抗拔承载力为Rt=155kN。
若按冶规的规定，考虑强风化岩为Ⅳ级岩体，出于安全角度考量，不计入其破裂面抗拉力（也就是Rmc=0），则群锚破坏的锚杆极限抗拔承载力仅剩下：
Rnd'=77 0=77kN
实际锚杆的极限抗拔承载力仅为Rt'=77kN。
其值不到前者的50%，两种情况下锚杆的抗拔承载力存在明显差异。
为保安全，建议用抗浮标准进行群锚验算时，应计入冶规的各项限制条件。
必须说明一点，该算例仅为示意，实际项目中的差异值可能不大，不过足以验证当前抗浮标准的群锚算式中存在隐患。
6 总结
综合全文内容，大白的具体设计建议如下：
一、抗浮锚杆布置时，建议控制锚杆布置间距不应太小，宜控制在1.5m和8D（D为锚杆直径）的最大值之上；
二、若锚杆间距小于8D但不小于1.5m，考虑应力场重叠效应，建议对锚杆的抗拔承载力进行适当折减；
三、若按抗浮标准的公式进行群锚效应验算时，在抗浮标准未给出进一步释疑的情况下，从安全稳妥的角度出发，应计入冶规的具体限制条件。
参考文献
[1]付文光 柳建国 杨志银. 抗浮锚杆及锚杆抗浮体系稳定性验算公式研究[J]. 岩土工程学报 2014(11):12.
[2]付文光 柳建国 张智浩. 《抗浮锚杆技术规程》若干规定解读[J]. 建筑科学 2020(S01):6.
转载文章来源：构思结构公众号，作者：构思结构的大白
