大型排水構筑物的抗浮設計
發布時間：2010-01-14 共1頁
目前，在抗浮設計上，主要采用抗與放的方法。所謂抗，即是配重抗浮、錨固抗浮;所謂放，即是降水抗浮和設觀察井抗浮。具體采用哪一種方法，尚應根據工程的具體情況而定，同時還應著重考慮對工程造價的影響。下面就各種抗浮方式進行探討并做經濟分析比較。
一. 抗浮方式的探討：
1. 配重抗浮：小型水池一般不需要配重抗浮，因其池壁相距
較近, 再加上底板向外突出部分上部的土重和壁板與土的摩擦力(規范未計入以策安全)，抗浮安全系數很容易滿足規范要求。
砼的缺點之一是自重大，但事物均有兩面性，抗浮時自重越大越有利。配重抗浮一般有三種方法，一是在底板上部設低等級砼壓重;二是設較厚的鋼筋砼底板;三是在底板下部設低等級砼掛重。一、二種方法的優點是簡單可靠，當構筑物的自身重度與浮力相差不大時，應盡量采用配重抗浮，對工程造價的影響小,投產后亦沒有管理成本。但構筑物的自身重度與浮力相差較大時,本方法將會增加工程量使土建造價提高，原因是配重部分要扣除浮力，導致配重部分的厚度增大;較大的埋深也將增加挖方量和排水費用，同時也會增大基底壓力，引起較大的地基變形。如采用底板上設低等級砼壓重的方法，將會使壁板的計算長度H加大，而壁板根部的彎矩值與H是平方關系,這樣會使壁板根部的彎矩值增長較快，彎矩值較大時，板厚和配筋也會相應增大;如采用較厚的鋼筋砼底板的方法，其工程量與設低等級砼壓重相差不多，壁板的彎矩值雖小，但底板的鋼筋用量會有些許增加;如采用底板下設砼掛重的方法，壁板的彎矩值小，底板的鋼筋用量也不會增加，但底板和掛重部分砼須用鋼筋連接，施工比較麻煩，當地下水對鋼筋和砼具有侵蝕性時，設砼掛重的方法須謹慎。
2. 錨固抗浮：錨固抗浮一般有兩種方法：
a) 錨桿：錨桿是在底板和其下土層之間的拉桿，當底板下有堅硬土層且深度不大時，設錨桿不失為一種即簡便又經濟的方法;近年來，在飽和軟粘土地基中，也有采用土錨技術的，也有采用短錨加擴大頭技術的。錨桿的直徑一般為150~180mm。錨桿抗浮有三個問題需要注意，一是受力問題，當構筑物內無水時，錨桿處于受拉狀態，當構筑物滿水時，錨桿又處于受壓狀態，錨桿的底端類似于樁端，錨桿在反復拉壓狀態下的工作性能有待進一步的實驗研究;二是施工問題，錨桿的施工需有專門的機械，施工前要進行試驗，同時，較細的錨桿在施工時有一定的難度，如何控制鋼筋偏移，如何使灌漿飽滿、如何避免斷桿等都是施工難題，尤其是錨桿較長時，不如配重抗浮來得簡便。三是適用性，當地下水對鋼筋有侵蝕性時, 細錨桿的耐久性問題不易解決,這將在一定程度上限制其適用性。
b) 抗拔樁: 抗拔樁利用樁側摩阻力和自身重度來抵抗浮力，樁型可采用灌注樁或預制樁，樁徑一般為400mm，也可采用方樁，樁距和樁長應通過計算確定，樁距不宜過大，否則會增加底板厚度，樁端最好能伸入相對較硬的土層。抗拔樁也有拉壓受力問題，但其施工較簡單，耐久性亦比錨桿容易得到保證。
3. 降水抗浮：這是抗浮設計的另一條思路，即不硬抗，而采用放的方法。具體做法是在構筑物底板下設反濾層，在構筑物周圍設降水井，降水井和反濾層間用盲溝相連，當構筑物因檢修設備而需要放空時，可在降水井內抽水使地下水位降至底板下，從而保證構筑物的穩定。降水抗浮的關鍵問題是反濾層的設計，當土的顆粒較細時，應采取可靠措施防止土粒隨地下水的漲落而進入反濾層，引起反濾層堵塞而失去作用。降水抗浮的優點是工程造價低，因采取了抗浮措施，構筑物的設計可按無地下水時考慮。當地下水位很高且地基土較軟時，采取降水抗浮措施可大大降低工程造價。但降水抗浮也有其缺點，第一是可靠性，雖然構筑物在設計使用年限內放空檢修的時間很短，但每年也有一二次，如反濾層被堵塞，則水位很難降至底板以下;第二，如果遇到非正常排空，將會發生構筑物上浮事故。當然，在排水工程中，可采取適當的措施，在非正常排空時使地下水自動進入構筑物內，提高構筑物的可靠度。
4. 觀察井抗浮：和降水抗浮相似，只是不設反濾層，利用地
下水的漲落安排構筑物放空檢修的時間。方法也很簡單，在構筑物周圍設若干觀察井，井內標示可放空檢修的臨界水位線，如在一個時期內地下水位低于臨界水位，則可放空檢修。應該講，在地下水位漲落差較大的地區采用本方法，是所有抗浮方法中土建工程造價最低的。其缺點是檢修時間不靈活，且有一定的管理成本，非正常排空亦有可能發生上浮事故。
