中建二局第三建筑工程有限公司 广东深圳 518028
摘要：本文是根据工程实例来介绍地下室底板浮力释放系统施工，代替传统抗拔桩、抗拔锚杆等抗浮做法，高层建筑在施工及使用过程中，由于地下水位的变化性，地下水浮力会对结构造成不同程度的影响和破坏，依靠抗拔桩和结构自身重力尚不能满足结构对水浮力的抵抗。
因此，需要转变思路，对地下水压力由“抵”、“抗”转为“疏”、“释”，在水压力增大时通过浮力释放系统将水自动排出，确保建筑物使用过程中的结构安全。
关键词：浮力释放；替代抗浮锚杆
一、引言
随着建筑业的不断发展，建筑工程地下结构逐渐向着大而深的方向发展。深基础底板将承受越来越大的地下水浮力，若不能得到有效控制，易引起结构上浮变形，墙板、梁柱交接处出现裂缝等问题。传统的抗浮方法有加设抗拔桩、抗拔锚杆、增加自重等，施工成本高且耗费工期。水浮力释放系统具有工期短、成本低、安全的特点，大有可为。目前国内应用较少，工程案例不多。
二、工程概况
长华国际商业中心工程（以下简称本工程）位于佛山市南海区狮山镇科技西路与红星路交接处，分为南北两区，其中南区由我司承建，项目占地面积约3.84万平方米，总建筑面积32万㎡。地下3层、地上商业裙楼2-3层、住宅38层、公寓28层。本工程分为七个区域，分别为商业1座、南商1座、1幢~6幢、南商2座、南商3座、7幢~9幢及10幢。结构类型地库及商业多层采用钢筋混凝土框架结构，高层住宅采用钢筋混凝土剪力墙结构，基础为筏板基础。地基基础设计等级为甲级。
场内地下水主要为冲积砂土层的孔隙水和基岩裂隙水，受大气降水及地表水的补给。勘察期间测得场地的地下水水位深度为0.35～1.00m，地下水位标高在2.00m~9.20m。
根据对地下水的腐蚀性分析，该地下水对混凝土结构有微腐蚀性，对钢筋混凝土机构中钢筋有微腐蚀性。目前基坑支护结构已大部分完成。
原纯地下室抗浮设计采用抗浮锚杆，采用范围包括商业1座、南商1座、1幢~6幢、南商2座，因工期长、成本高，后期经几方探讨、反复论证，最终采用底板浮力释放系统施工，采用范围包括南商3座、7幢~9幢及10幢。本工程2015年11月地下室全部封顶，2016年9月主体封顶，目前工程已进入收尾阶段。
三、浮力释放系统技术原理
“释放水浮力法”是一种利用疏排地下水的方法部分或完全消除地下室底板的水浮力的地下室底板设计方法。在基础底板与原状土层之间由下至上依次铺设中粗砂层、土工布层、碎石滤水层、隔浆层、混凝土垫层，在盲沟中布设多孔滤水管。通过本系统，地下水上渗后通过土工布、砂石的过滤渗透至滤水管，通过包在滤水管外的土工布进一步过滤后沿管流入集水井，最后通过抽水泵将地下水抽出，这样地下水对基础底板产生的上浮力被大大的释放减弱，基础底板处于动态平衡之中，且施工过程简便、安全，提高了施工功效，取材方便，对施工环境、施工机械要求低。
2、施工工艺要点
1）土方、盲沟开挖
①基础底板机械开挖至设计标高时应保留20～30cm高度的土方，采
用人工开挖，保证基坑底土层未被扰动破坏，达到原状土质量。开挖至设定标高后，应对土表面进行拍实处理。
②开挖盲沟前根据图纸放出盲沟中线、边线并确定放坡坡度，用白灰在地上标示出，并做好水准点及引桩。
③盲沟采用人工配合机械开挖，开挖至距设计标高20～30cm时改以人工挖掘修整成型，不得扰动沟底原土层。若开挖超过标高，不能用松土回填，必须用碎石或砂填平、振实。
2）铺设中粗砂层
①铺设中粗砂层时在基底预先设立3m×3m网格标桩，控制铺设厚度。
②铺设中粗砂层时需用自卸车在范围外卸料，由塔吊吊运配合人工或轻型器械散铺摊平，平整度需符合要求，并具有一定的压实度。
3）土工布铺设
①土工布铺设采用人工滚铺，铺设时布面需保持平整、顺直，尽量减少搭接接头并适当留有变形余量。
②土工接布铺设块采用缝合或搭接连接，缝合用尼龙线强度不得小于150N；相邻铺设块搭接宽度不应小于1000mm。
③接缝须与坡面线相交，与坡脚平行或存在应力的地方，水平接缝的距离须大于1.5
④铺设土工布时，在边缘预留不小于500mm的锚固长度反折在压实填料面上固定.
4）滤水层施工
①碎石采用5～20mm级配，铺设时应用手推振动器来回振平、振实。
②碎石滤水层在基坑内平面铺设时，必须在设置的脚手板上行走，不得在碎石上直接拉车行走。
5）铺设滤水管
①滤水管安装前应进行盲沟中心线和高程复核，盲沟中滤水管中点必须起拱，保证滤水管至集水坑坡度不应小于0.5%，严禁出现倒坡现象。
②滤水管需采取可靠措施固定，安装，连接需符合设计要求。
③在滤水管铺设固定完毕后补填碎石密实沟槽。
6）铺设塑料薄膜隔浆层
①塑料薄膜不得出现破损、孔洞等现象。
②塑料薄膜铺设时采用搭接连接，搭接长度不应小于200mm。
7）混凝土垫层施工
①垫层施工时须保证平整、密实。
②垫层厚度不应小于100mm，浇筑前需做好水平桩以控制垫层找平厚度。
③已浇筑完的混凝土垫层应在12小时内用塑料薄膜或毛毡覆盖养护，养护时间不得小于7天。
8）地下水位检测
系统完工后，通过统计抽水泵的抽水量来验证日常渗水量：（1）基坑回填后的一个月内，选择水量较大（如雨天）的日子，连续3日记录每日实际抽水量；（2）丰水期选择大暴雨的日子，连续3日记录每日实际抽水量；（3）枯水期记录一个日常实际抽水量。
以透明水管水龙头形式设置的水压监测点，其作用为监控水压异常变高的情况，当水位高出底板面甚至水位从水龙头溢出时，则为水位过高报警，应立即排查故障，必要时采用临时泵降低水位。
六、效益分析
“释放水浮力法”可部分或完全消除地下室底板的水浮力，可显著降低地下室抗浮造价。
本工程涉及底板浮力释放系统面积约8000平方米。
按原设计：底板厚度400mm+抗浮锚杆（间距200mm，每根9m）计算每平米成本计算（材料、人工）如下：
0.4*（300+50）+0.25/1.5*9*200=440元
按底板浮力释放系统（疏水层）：底板200厚+盲管+碎石层等计算每平米成本（材料+人工）如下：
0.2*（300+50）+220*0.3+45=181元
节约成本计算如下：8000*（440-181）=1752000元
另外，按照抗浮锚杆做法施工所需检测费用未含在节约成本，且与前期采用抗浮锚杆设计相比采用底板浮力释放系统施工节约工期及人工效果显著，经济效益明显。
七、结束语
通过与抗浮锚杆施工对比，证明本工法操作简便，对施工环境要求低，减轻了施工作业人员的劳动强度，提高了工效，取材方便，用土工布，砂石等材料取代以往钢筋混凝土，使施工过程得到简化，缩短了工期，仅仅增加了抽水泵的启停频率，不需要专门维护管理，经济效益十分明显。
参考文献：
[1]建筑地基基础工程施工规范GB51004－2015
[2]周黑撇-浮力释放系统在大型深基坑工程中的应用
[3]释放水浮力法”在瀚华设计项目中的应用
[4]郑刚 焦莹-深基坑工程设计理论及工程应用
论文作者:李敏子
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/5
标签：浮力论文; 底板论文; 地下水论文; 水管论文; 碎石论文; 工程论文; 地下室论文; 《基层建设》2017年第33期论文;