CN112726650A - 一种地下室抗浮结构及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种地下室抗浮结构及其施工方法，包括基础、防水板、配重材料以及空腹梁；基础下部设置空腹结构，空腹结构与基础形成空腔，空腔内填充配重材料；空腹梁为空腹结构，空腹结构内填充配重材料。配重材料选自建筑垃圾、石料、砂、混凝土、土料等材料；空腹结构截面为矩形或倒梯形；基础为柱下独立基础或桩基承台基础。本发明基础加配重结构，基础的节点处理一方面增加了配重，另一方面相当于做了地基处理，同时还减小了防水板的跨度。采用空腹梁加配重结构，由于空腹梁腹板相当于防水板支座结构，防水板的受力模型与传统防水板的受力模型分析显示，空腹梁加配重结构方案的支座弯矩和跨中弯矩都有减小。本发明在工程应用中，根据具体的应用场所可以仅采用基础+空腹结构或者空腹梁结构或者前两者的组合结构，具有较强的适用性。

Description

一种地下室抗浮结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及地下室结构抗浮技术领域，尤其涉及一种地下室抗浮结构及其施工方法。
背景技术
随着地下空间逐步开发利用，越来越多的地下建筑在各地呈现，而抵消地下水对地下建筑的作用力的抗浮措施对深基坑基础底板施工一直是个难题，当水的浮力大于底板自重时，需要考虑结构的抗浮问题。
目前常用的地下室结构抗浮方法如下：
(1)配重平衡法：即增加结构物自身重量及其上附加恒载的量值，从而使结构物所受的总水浮力被全部平衡或部分平衡的处理手法。整体抗浮稳定性不满足的时候可以采取增加压重的措施时，可采取地下室底板压重，顶板压重，外伸底板增加配重三种方式。压重材料可根据需要选择普通回填土、毛石混凝土、素混凝土、铁屑混凝土等。其中底板的配重可以加厚底板、或在底板下设低等级混凝土挂重或底板上设配重压重。
底板配重抗浮有三种方法：一是在底板上部设低标号砼压重；二是设较厚的钢筋砼底板；三是在底板下部设低等级砼挂重。一、二种方法的简单可靠，当构筑物的自身重度与浮力相差不大时，应尽量采用配重抗浮，对工程造价的影响小。但构筑物的自身重量与浮力相差较大时，较大的埋深将增加挖方量和排水费用，同时也会增大基底压力，引起较大的地基变形。同时会使壁板的计算长度加大，板厚和配筋也会相应增大；底板下设砼挂重的方法，壁板的弯矩值小，底板的钢筋用量也不会增加，但底板和挂重部分砼须用钢筋连接，施工比较麻烦，当地下水对钢筋和砼具有侵蚀性时，设砼挂重的方法须谨慎。
(2)抗拔桩法：建筑工程地下结构物承受向上的净水压时，为了抵消净水压力对结构物产生的上浮作用而设计的基桩。抗拔桩抗浮，其原理是通过桩体与土层的摩擦力来抵抗水浮力。抗拔桩属于刚性抗拔构件，在抗拔的同时仍可承压，可在抗拔的同时发挥其承压作用。
(3)抗浮锚杆：抗浮锚杆于抗拔桩类似，都是采用附设抗拔结构构件的抗浮设计方法。抗浮锚杆一段锚固在建筑物底，另一端锚固在地基的持力层中，受力过程是通过锚固体与注浆体之间的作用将上拔力传至注浆体上；而后通过注浆体与周边土层之间的摩擦力将注浆体所受到的力传至周围稳定土体中去，从而形成具有一定抗拔能力的抗浮锚杆，起到抗浮锚杆的抗浮作用。抗拔锚杆属柔性抗拔构件，只能受拉而不能承压。
上述抗浮方法会放大施工成本和施工难度，甚至在一些复杂的深基坑工程中一些常用的底板抗浮措施无法正常实施，在需要地基处理时也会增加成本和施工难度。因此，提供一种施工成本低、施工简便且节能环保的地下室抗浮结构及其施工方法，是一个急需解决的问题。
发明内容
本发明提出一种地下室抗浮结构及其施工方法，解决现有技术中抗浮方法施工成本高、施工难度大，甚至在一些复杂的深基坑工程中一些常用的底板抗浮措施无法正常实施的技术问题。
本发明的技术方案如下：
本发明涉及一种地下室抗浮结构，包括基础(1)、防水板(2)以及配重材料(3)，基础(1)下部设置空腹结构，空腹结构与基础(1)形成空腔，空腔内填充配重材料(3)。其中配重材料(3)可以是建筑垃圾、石料、砂、混凝土、土料等材料。
优选的，所述空腹结构的截面为矩形或倒梯形或其他多边形结构；空腹结构的底板外挑一部分；防水板应力集中区设置加腋构造；所述基础(1)为柱下独立基础或桩基承台基础。
本发明还涉及另外一种地下室抗浮结构，包括独立基础(1)、防水板(2)、配重材料(3)以及空腹梁(4)，空腹梁(4)为空腹结构，空腹结构内填充配重材料(3)。其中配重材料(3)可以是建筑垃圾、石料、砂、混凝土、土料等材料。
优选的，所述空腹结构的截面为矩形或倒梯形或其他多边形结构；空腹结构的底板外挑一部分；防水板应力集中区设置加腋构造；所述基础(1)为柱下独立基础或桩基承台基础。
本发明还涉及第三种地下室抗浮结构，包括独立基础(1)、防水板(2)、配重材料(3)以及空腹梁(4)，独立基础(1)下部设置空腹结构，空腹结构与独立基础1形成空腔，空腔内填充配重材料(3)；空腹梁(4)为空腹结构，空腹结构内填充配重材料(3)。其中配重材料(3)可以是建筑垃圾、石料、砂、混凝土、土料等材料。
优选的，所述空腹结构的截面为矩形或倒梯形或其他多边形结构；空腹结构的底板外挑一部分；防水板应力集中区设置加腋构造；所述基础(1)为柱下独立基础或桩基承台基础。
本发明还涉及前述三种地下室抗浮结构的施工方法，其中空腹结构采用部分预制的方式进行，腹板及以下部分采取预制方式形成凹槽构造，然后将配重材料填充在凹槽结构中；顶部和防水板采取现浇的方式。
本发明基础加配重结构，基础的节点处理一方面增加了配重，另一方面相当于做了地基处理，同时还减小了防水板的跨度。采用空腹梁加配重结构，由于空腹梁腹板相当于防水板支座结构，防水板的受力模型与传统防水板的受力模型分析显示，空腹梁加配重结构方案的支座弯矩和跨中弯矩都有减小，有利于减少板配筋和减小板跨，减轻结构自重，提高结构刚度。
本发明配重材料设置在结构中，配重材料可以是建筑垃圾，石料，砂，混凝土，土料等材料，可以显著降低抗浮的费用。本发明不仅可以消纳建筑垃圾，减少甚至取消抗拔锚杆及抗拔桩的数量，还可以减小防水板的厚度和配筋。本发明可以兼做地基处理；部分情况可以取消抗拔桩和抗浮锚杆，缩短建设工期；施工简单，工程造价低。
本发明在工程应用中，根据具体的应用场所可以仅采用基础+空腹结构或者空腹梁结构或者前两者的组合结构，具有较强的适用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将本发明附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是独立基础加配重结构示意图。
图2是空腹梁加配重结构示意图。
图3是独立基础及空腹梁加配重结构示意图A。
图4是独立基础及空腹梁加配重结构示意图B。
图5是独立基础部位剖面示意图A。
图6是独立基础部位剖面示意图B。
图7是独立基础部位剖面示意图C。
图8是空腹梁部位剖面示意图A。
图9是空腹梁部位剖面示意图B。
图10是空腹梁部位剖面示意图C。
图11是本发明受力分析示意图。
图12是传统方案防水板弯矩图。
图13是空腹梁方案与传统方案防水板弯矩图。
图14为独立基础加配重结构施工方法示意图。
图15为空腹梁加配重结构施工方法示意图。
图16为空腹梁方案受力模型示意图。
图17为箱型梁在楼板计算模型下的弯矩图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明型作详细描述。
实施例1，参见附图1、5-7。
一种地下室抗浮结构，包括独立基础1、防水板2以及配重材料3，独立基础1下部设置空腹结构，空腹结构与独立基础1形成空腔，空腔内填充配重材料3。其中配重材料3可以是建筑垃圾、石料、砂、混凝土、土料等材料。
优选的，所述空腹结构的截面为矩形或倒梯形或其他多边形结构；空腹结构的底板外挑一部分；防水板应力集中区设置加腋构造；基础1为柱下独立基础或桩基承台基础。
实施例2，参见附图2、5-10。
一种地下室抗浮结构，包括独立基础1、防水板2、配重材料3以及空腹梁4，空腹梁4为空腹结构，空腹结构内填充配重材料3。其中配重材料3可以是建筑垃圾、石料、砂、混凝土、土料等材料。
优选的，所述空腹结构的截面为矩形或倒梯形或其他多边形结构；空腹结构的底板外挑一部分；防水板应力集中区设置加腋构造；基础1为柱下独立基础或桩基承台基础。
实施例3，参见附图3-4、5-10。
一种地下室抗浮结构，包括独立基础1、防水板2、配重材料3以及空腹梁4，独立基础1下部设置空腹结构，空腹结构与独立基础1形成空腔，空腔内填充配重材料3；空腹梁4为空腹结构，空腹结构内填充配重材料3。其中配重材料3可以是建筑垃圾、石料、砂、混凝土、土料等材料。
优选的，所述空腹结构的截面为矩形或倒梯形或其他多边形结构；空腹结构的底板外挑一部分；防水板应力集中区设置加腋构造。
实施例4，参见附图14-15。
一种实施例1-3所述地下室抗浮结构的施工方法，其中空腹结构采用部分预制的方式进行，腹板及以下部分采取预制方式形成凹槽构造，然后将配重材料填充在凹槽结构中；顶部和防水板采取现浇的方式。
本发明独立基础加配重结构，独立基础的节点处理一方面增加了配重，另一方面相当于做了地基处理，同时还减小了防水板的跨度。结合图11-13、16-17，采用空腹梁加配重结构，由于空腹梁腹板相当于防水板支座结构，防水板的受力模型与传统防水板的受力模型分析显示，空腹梁加配重结构方案的支座弯矩和跨中弯矩都有减小。
本发明配重材料设置在结构中，配重材料可以是建筑垃圾，石料，砂，混凝土，土料等材料，可以显著降低抗浮的费用。本发明不仅可以消纳建筑垃圾，减少甚至取消抗拔锚杆及抗拔桩的数量，还可以减小防水板的厚度和配筋。本发明可以兼做地基处理；部分情况可以取消抗拔桩和抗浮锚杆，缩短建设工期；施工简单，工程造价低。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本发明，熟悉本领域技术的人员显然可以容易的对这些实施例做出各种简单的变形和修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的启示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种地下室抗浮结构，其特征在于：包括基础(1)、防水板(2)以及配重材料(3)，基础1下部设置空腹结构，空腹结构与基础1形成空腔，空腔内填充配重材料(3)。
2.根据权利要求1所述的地下室抗浮结构，其特征在于：所述配重材料(3)可以是建筑垃圾、石料、砂、混凝土、土料中的任一种。
3.根据权利要求1-2任一项所述的地下室抗浮结构，其特征在于：所述空腹结构的截面为矩形或倒梯形。
4.根据权利要求1-2任一项所述的地下室抗浮结构，其特征在于：所述空腹结构的底板外挑一部分。
5.根据权利要求1-2任一项所述的地下室抗浮结构，其特征在于：所述防水板应力集中区设置加腋构造。
6.根据权利要求1-2任一项所述的地下室抗浮结构，其特征在于：所述基础(1)为柱下独立基础或桩基承台基础。
7.一种地下室抗浮结构，其特征在于：包括基础(1)、防水板(2)、配重材料(3)以及空腹梁(4)，空腹梁(4)为空腹结构，空腹结构内填充配重材料(3)。
8.根据权利要求7所述的地下室抗浮结构，其特征在于：所述配重材料(3)可以是建筑垃圾、石料、砂、混凝土、土料中的任一种。
9.根据权利要求7-8任一项所述的地下室抗浮结构，其特征在于：所述空腹结构的截面为矩形或倒梯形。
10.根据权利要求7-8任一项所述的地下室抗浮结构，其特征在于：所述空腹结构的底板外挑一部分。
11.根据权利要求7-8任一项所述的地下室抗浮结构，其特征在于：所述防水板应力集中区设置加腋构造。
12.根据权利要求7-8任一项所述的地下室抗浮结构，其特征在于：所述基础(1)为柱下独立基础或桩基承台基础。
13.一种地下室抗浮结构，其特征在于：包括基础(1)、防水板(2)、配重材料(3)以及空腹梁(4)，基础1下部设置空腹结构，空腹结构与基础1形成空腔，空腔内填充配重材料(3)；空腹梁(4)为空腹结构，空腹结构内填充配重材料(3)。
14.根据权利要求13所述的地下室抗浮结构，其特征在于：所述配重材料(3)可以是建筑垃圾、石料、砂、混凝土、土料中的任一种。
15.根据权利要求13-14任一项所述的地下室抗浮结构，其特征在于：所述空腹结构的截面为矩形或倒梯形。
16.根据权利要求13-14任一项所述的地下室抗浮结构，其特征在于：所述空腹结构的底板外挑一部分。
17.根据权利要求13-14任一项所述的地下室抗浮结构，其特征在于：所述防水板应力集中区设置加腋构造。
18.根据权利要求13-14任一项所述的地下室抗浮结构，其特征在于：所述基础(1)为柱下独立基础或桩基承台基础。
19.根据权利要求1-18任一项所述的地下室抗浮结构的施工方法，其中空腹结构采用部分预制的方式进行，腹板及以下部分采取预制方式形成凹槽构造，然后将配重材料填充在凹槽结构中；顶部和防水板采取现浇的方式。
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