自压重式抗浮方法及其装置.pdf

本发明公开了一种自压重式抗浮方法及其装置，该方法包括以下步骤：计算压重土体的厚度和进行隔水处理，本发明通过隔水体的设置，能够隔断水力传递，完全利用基底土层自重进行抗浮，起到了很好的抗浮效果，因此本发明不仅不会使得底板结构截面加大或配筋量增加等现象出现，而且省去了抗浮桩或抗浮锚杆，大大降低了工程造价，还能缩短施工工期。

1、  一种自压重式抗浮方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
a、计算压重土体的厚度：根据基础层上部所受载荷的大小以及基础层所受的浮力大小，计算出保证基础层和建筑物安全所需提供的抗浮力大小，在此基础上再根据基底土层的物理力学参数确定所需的压重土层的厚度，
b、隔水处理：沿基础层周边以及压重土体底部设置隔水体，且隔水体的深度等于基础层的深度和压重土体的厚度之和。

2、  根据权利要求1所述的自压重式抗浮方法，其特征在于所述步骤b隔水处理中隔水体由注浆方式设置。

3、  根据权利要求1所述的自压重式抗浮方法，其特征在于所述步骤b隔水处理中隔水体通过设置隔水膜形成。

4、  一种实施权利要求1所述的自压重式抗浮方法的自压重式抗浮装置，包括压重土体(3)和基础层(2)，且压重土体(3)位于基础层(2)的下面，其特征在于沿基础层(2)周边在压重土体(3)四周及底部设有隔水体(4)。

自压重式抗浮方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种基础抗浮方法及其装置，尤其涉及一种自压重式抗浮方法及其装置。
背景技术
随着城市地下空间的开发利用，地下结构物的浮力问题已逐渐凸显出来，基础完工后，地下水位随时间的推移逐渐恢复到正常水位，对基础产生水浮力，导致结构变形损坏。
目前，地下结构物抗浮(或防浮)方法很多，其类型有：增加自重法(包括顶板压载、基板加载及边墙加载)、下拉法(抗拔桩和锚杆)、排水减压法、以及利用土层与地下结构之间的摩擦力、利用废弃的临时挡土设施和延伸基板法等。现在实际工程的抗浮设计主要采用抗浮桩和抗浮锚杆两种方法。每种抗浮方案各有利弊优劣，需要根据工程特点、地质情况、场地条件和环境等具体因素加以选择。目前实际工程中常用的抗浮桩和抗浮锚杆，均是通过和基础底板固定，当基础底板受到水浮力时，提供抗拔力阻止建筑物上浮，但同时对基础底板施加了一个作用力，造成底板结构截面加大或配筋量增加，提高了工程的造价。
发明内容
本发明提供一种抗浮效果好且工程造价低的自压重式抗浮方法及其装置。
本发明采用如下技术方案：
一种自压重式抗浮方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
a、计算压重土体的厚度：根据基础层上部所受载荷的大小以及基础层所受的浮力大小，计算出保证基础层和建筑物安全所需提供的抗浮力大小，在此基础上再根据基底土层的物理力学参数确定所需的压重土层的厚度，
b、隔水处理：沿基础层周边以及压重土体底部设置隔水体，且隔水体的深度等于基础层的深度和压重土体的厚度之和。
一种自压重式抗浮装置，包括压重土体和基础层，且压重土体位于基础层的下面，沿基础层周边在压重土体四周及底部设有隔水体。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明能够降低工程造价并缩短施工工期。本发明通过设置隔水体，将压重土体中的水力传递与外部隔断，利用土重大于水重的特性，完全利用基底土层的自重进行抗浮，不需要设置抗浮桩，不仅起到了很好的抗浮效果，而且节省工程造价；另外，隔断水力传递，还可以消除作用在基础底板上的水压力，从而降低底板中的弯矩，达到减小底板结构截面和钢筋的使用量，大大降低了工程造价，并缩短施工工期。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构剖视图。
图2是本发明实施例2的结构剖视图。
图3是本发明的平面示意图。
以上的图中有：1、建筑物的柱墙  2、基础层  3、压重土体  4、隔水体  5、现有地面
具体实施方式
实施例1一种自压重式抗浮方法，该方法包括以下步骤：
a、计算压重土体的厚度：根据基础层上部所受载荷的大小以及基础层所受的浮力大小，计算出保证基础层和建筑物安全所需提供的抗浮力大小，在此基础上再根据基底土层的物理力学参数确定所需的压重土层的厚度，
b、隔水处理：沿基础层周边以及压重土体底部设置隔水体，且隔水体的深度等于基础层的深度和压重土体的厚度之和，步骤b隔水处理中隔水体由注浆方式设置，具体的设置方法为：沿基础层周边和计算出的隔水体所需深度处注浆，使注浆层相互连接形成封闭的隔水体。
在本实施例中，具体施工时，根据建筑物的柱墙1传递至基础层2的荷载以及地下水浮力大小计算出所需压重土体3的厚度，比如：(参照图1)建筑面积为A的建筑物，上部荷载为F₁，地下水水位为h₀，基础埋深为h₁，隔水处理的土层厚度为h₂，基底土层的浮重度为γ′，水的重度为γ_w，抗浮安全系数取2.0，则此时：
(1)建筑物的自重为：F₁
(2)建筑物所受的浮力为：(h₁-h₀)γ_wA
(3)压重土体提供的压重为：(h₂-h₁)γ′_A
要保证建筑物不上浮，并满足使用功能，根据力的平衡关系可得：
               (h₂-h₁)γ′A+F₁＝2.0(h₁-h₀)γ_wA     (1)
由式(1)移项可得压重土层厚度h₂为：
h 2 = 2.0 ( h 1 - h 0 ) γ w A - F 1 γ ′ A - h 1 - - - ( 2 ) ]]>
式(2)中，当h₂＞0，则需要抗浮；当h₂＜0，则不需要抗浮。
例如：取A＝300m²，上部荷载为F₁＝3000kN，地下水水位为h₀＝1.0m，基础埋深为h₁＝6.0m，基底土层重度为γ′＝8.5kN/m³，水的重度为γ_w＝10.0kN/m，抗浮安全系数取2.0，则基底下提供的压重的土层厚度h₂为：
h 2 = 2.0 ( 6.0 - 1.0 ) × 10.0 × 300 - 3000 8.5 × 300 - 6.0 = 4.6 m ]]>
则需要设置的隔水体深度为：4.6+6.0＝10.6m(从自然地面算起)。
实施例2一种自压重式抗浮方法，该方法包括以下步骤：
a、计算压重土体的厚度：根据基础层上部所受载荷的大小以及基础层所受的浮力大小，计算出保证基础层和建筑物安全所需提供的抗浮力大小，在此基础上再根据基底土层的物理力学参数确定所需的压重土层的厚度，
b、隔水处理：沿基础层周边以及压重土体底部设置隔水体，且隔水体的深度等于基础层的深度和压重土体的厚度之和，步骤b隔水处理中隔水体通过设置隔水膜形成，具体的设置方法为为先将基础层下的地基采用换填方法处理，在计算出的隔水体所需深度处设置隔水膜，然后再回填压重土体。
在本实施例中，具体施工时，根据建筑物的柱墙1传递至基础层2的荷载以及地下水浮力大小计算出所需压重土体3的厚度，比如：(参照图2)建筑面积为A的建筑物，上部荷载为F₁，地下水水位为h₀，基础埋深为h₁，隔水处理的土层厚度为h₂，基底土层的浮重度为γ′，水的重度为γ_w，抗浮安全系数取2.0，则此时：
(1)建筑物的自重为：F₁
(2)建筑物所受的浮力为：(h₁-h₀)γ_wA
(3)压重土体提供的压重为：(h₂-h₁)γ′A
要保证建筑物不上浮，并满足使用功能，根据力的平衡关系可得：
               (h₂-h₁)γ′A+F₁＝2.0(h₁-h₀)γ_wA     (1)
由式(1)移项可得压重土层厚度h₂为：
h 2 = 2.0 ( h 1 - h 0 ) γ w A - F 1 γ ′ A - h 1 - - - ( 2 ) ]]>
式(2)中，当h₂＞0，则需要抗浮；当h₂＜0，则不需要抗浮。
例如：取A＝300m²，上部荷载为F₁＝3000kN，地下水水位为h₀＝1.0m，基础埋深为h₁＝5.0m，基底土层重度为γ′＝8.5kN/m³，水的重度为γ_w＝10.0kN/m，抗浮安全系数取2.0，则基底下提供的压重的土层厚度h₂为：
h 2 = 2.0 × ( 5.0 - 1.0 ) × 10.0 × 300 - 3000 8.5 × 300 - 5.0 = 3.3 m ]]>
则需要设置的隔水膜深度为：3.3+5.0＝8.3m(从自然地面算起)。
实施例3
一种自压重式抗浮装置，包括压重土体3和基础层2，且压重土体3位于基础层2的下面，沿基础层2周边在压重土体3四周及底部设有隔水体4。