一种建筑物抗浮结构及其绿色施工方法技术

本发明专利技术提供了一种建筑物抗浮结构及其绿色施工方法，抗浮结构包括：坑体、和设置在所述坑体内的建筑物基础；所述坑体包括设置在岩石层内的岩石坑段；所述岩石坑段的坑壁包括岩石层向所述坑体内、不间断延续地凸出设置的自锚抗浮部；所述基础包括自内向外伸入所述自锚抗浮部下方的锚固部；建筑物在地下水浮力的作用下趋向于向上浮起时，锚固部抵靠住所述自锚抗浮部。本发明专利技术抗浮结构及其建筑物无需增加建筑物埋深，无需设置抗浮桩或抗浮锚杆，施工周期较短，投资较小，也无需进行日常维护，适用范围广；另外该施工方法简单，利用建筑物抗浮结构实现建筑物的自锚抗浮，建筑材料消耗更少，对环境影响大大降低，属于一种较为绿色环保建筑结构。

A kind of building anti floating structure and its green construction method

【技术实现步骤摘要】
一种建筑物抗浮结构及其绿色施工方法
本专利技术涉及建筑物、构筑物等建筑
，尤其是涉及一种建筑物抗浮结构及其绿色施工方法。
技术介绍
地下水对地下建筑物的浮力大小遵循阿基米德原理，当水浮力大于建筑物重量时，若不采取抗浮措施，建筑物将会发生上浮破坏。建筑物的常规整体抗浮方式有配重抗浮、锚杆抗浮、工程桩抗浮、排水抗浮。配重抗浮，采取增加建筑物自重的方式实现。一般可在地下结构底板或顶板覆盖一定厚度的砂石配重层，以实现增加建筑物自重的目的。当建筑物自重与配重之和大于水浮力时，即可实现建筑物整体抗浮。但是，配重抗浮会使得整个建筑物埋深增加，这样既增加了工程开挖土方量，又增加了地下结构整体工程量。锚杆抗浮、工程桩抗浮，分别是利用锚杆、工程桩与岩(土)之间的摩擦力，以抵抗向上的水浮力，当建筑物自重与锚杆或工程桩抗拔承载力之和大于水浮力时，即可实现建筑物整体抗浮。但是，锚杆或工程桩均需要一定的施工及检测周期，投资大。排水抗浮，主要是通过设置永久排水设施将地下结构周围的地下水通过自然排水或机械排水排到较低区域，使得地下结构受到的水浮力小于建筑物自重，实现建筑物整体抗浮。但是，排水抗浮适用范围较小，且需要进行日常维护。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种建筑物抗浮结构及其建筑物和绿色施工方法，其中，建筑物抗浮结构及其建筑物无需增加建筑物埋深，施工周期较短，投资较小，也无需进行日常维护，适用范围广；另外该施工方法简单，利用基坑结构实现了建筑物的自锚抗浮，建筑材料消耗更少，对环境影响大大降低，属于一种较为绿色环保的施工方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种建筑物抗浮结构，包括：坑体、和设置在所述坑体内的建筑物(本专利技术中的建筑物包括狭义的建筑物和构筑物)基础；所述坑体包括设置在岩石层内的岩石坑段；所述岩石坑段的坑壁包括岩石层向所述坑体内、不间断延续地凸出设置的自锚抗浮部(即自锚抗浮部向内凸出设置，且与周围的岩石层一体设置，从而具有一定的抗剪强度)；所述基础包括自内向外伸入所述自锚抗浮部下方的锚固部(即扩底结构)；建筑物在地下水浮力的作用下趋向于向上浮起时，锚固部抵靠住所述自锚抗浮部，所述自锚抗浮部依靠自身与岩石层之间的抗剪强度阻止建筑物浮起。进一步地，所述自锚抗浮部的横截面形状为楔形；和/或，所述锚固部的横截面形状为梯形或楔形。在本专利技术中，将靠近建筑物的方向定义为内侧方向，而远离建筑物的方向为外侧方向。进一步地，所述自锚抗浮部包括自下而上、自外向内(即逐渐靠近基础的方向)倾斜设置的抗浮岩石面；所述基础锚固部上设置有所述抗浮岩石面适配的抗浮工作面；所述抗浮工作面自上而下、自内向外倾斜设置在所述抗浮岩石面的下方；建筑物在地下水浮力的作用下趋向于向上浮起时，抗浮工作面自下而上地贴靠在所述抗浮岩石面上。进一步地，所述岩石层上方设置有土层(一般情况下，基坑周边自下而上不全是岩石层)，所述坑体还包括设置在土层内的土层段；在所述土层段内，所述自锚抗浮部的上方、以及建筑物与所述坑体坑壁之间设置有回填腔。基础完工后，可以向回填腔内回填灰土或砂石等，由此将坑体完全填平。进一步地，所述土层段呈下小上大的喇叭口形设置。进一步地，所述坑体的底面依次设置有基础垫层和防水层。进一步地，所述基础包括：地下结构底板和地下结构侧墙；地下结构底板和地下结构侧墙合围成一个箱体结构。进一步地，所述地下结构侧墙外侧依次设置有侧墙防水层和/或防水保护层。其中地下结构侧墙的底部在厚度上逐渐加厚，向外扩展进而形成所述锚固部和抗浮工作面。进一步地，所述地下结构内水平设置有隔板(可以现场浇筑或采用预制板)，隔板与地下结构底板之间形成夹层，隔板上设置有用于向夹层内注入配重材料的开口。开口上设置有盖体，在正常使用下，夹层可以作为储藏空间使用，当岩石层的自锚抗浮部遭到破坏或将要破坏时，可以通过开口向夹层内注浆或填入砂石等配重材料，以增加建筑物自重，从而避免建筑物上浮。另外，本专利技术还公开了采用上述建筑物抗浮结构的建筑物。采用上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供的建筑物抗浮结构及其建筑物无需增加建筑物埋深，施工周期较短，投资较小，也无需进行日常维护，适用范围广；另外该施工方法简单，利用建筑物抗浮结构实现建筑物的自锚抗浮，建筑材料消耗更少，对环境影响大大降低，属于一种较为绿色环保建筑结构。另外，本专利技术还公开了一种上述建筑物抗浮结构的绿色施工方法，其包括如下步骤：S1.通过地质勘察测量地下水水位；S2.通过地质勘察，确定基坑所处的岩石层所包含的岩石分层的数量数，以及每个岩石分层的厚度以及抗剪强度(kPa)；假设所述自锚抗浮部由n个所述岩石分层向所述坑体内、不间断延续地凸出形成；n为大于等于1的自然数；其中，第i层岩石分层的抗剪强度为τi(kPa)；(岩石层或岩石分层的抗剪强度是指岩石层或岩石分层对于外荷载(本专利外荷载为水浮力)所产生的剪应力的抵抗能力,该数值可通过地质勘探，取样后，通过试验测得)；1≤i≤n；S3.建筑物基础埋深以及所述自锚抗浮部根部的厚度的确定在高度方向上，形成所述自锚抗浮部的第i层岩石分层在所述自锚抗浮部根部的厚度设为hi(m)；建筑物基础埋深满足公式Ⅰ、公式II和公式Ⅲ要求：Rk≥Fk/1.05-Gk(Ⅰ)Fk＝ρgAhw(II)Rk＝Σuiτihi(Ⅲ)自锚抗浮部根部的厚度L＝Σhi；由公式Ⅰ、公式Ⅱ和公式Ⅲ可求解出hw，进而根据地下水的埋深推算出最大的建筑物基础埋深；即，自锚抗浮部根部的厚度为形成所述自锚抗浮部的n层岩石分层在所述自锚抗浮部根部的厚度之和；自锚抗浮部的抗剪能力为n层岩石分层在所述自锚抗浮部根部处的抗剪能力之和；其中，Rk为自锚抗浮部的抗浮承载力(kN)；Gk为建筑物自重(kN)；Fk为地下水对建筑物的浮力作用值(kN)；1.05为抗浮稳定安全系数(根据国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)第5.4.3条)；ρ为地下水的密度(可取1.0t/m3)；g为重力加速度(可取9.8m/s2)；A为基础(底板的)底面的面积(m2)；hw为基础(底板的)底面到地下水位(即地下水水面)的距离(m)；ui为构成所述自锚抗浮部的第i层岩石分层的厚度中点标高水平面压力扩散线的周长(即在水平面上，建筑物周向上扩散线的总长度)(m)；其中，对于矩形建(构)筑物(即建筑物横截面为矩形时)，ui＝2(ai+hitanθ)+2(bi+hitanθ)；对于圆形建(构)筑物(即建筑物横截面为圆形时)，ui＝π(di+hitanθ)；ai为压力扩散面与第i层岩石分层底面相交形成矩形的长度值(m)；bi---压力扩散面与第i层岩石分层底面相交形成矩形的宽度值(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种建筑物抗浮结构，其特征在于，包括：坑体、和设置在所述坑体内的建筑物基础；/n所述坑体包括设置在岩石层内的岩石坑段；/n所述岩石坑段的坑壁包括岩石层向所述坑体内、不间断延续地凸出设置的自锚抗浮部；/n所述基础包括自内向外伸入所述自锚抗浮部下方的锚固部；/n建筑物在地下水浮力的作用下趋向于向上浮起时，锚固部抵靠住所述自锚抗浮部，所述自锚抗浮部依靠自身与岩石层之间的抗剪强度阻止建筑物浮起。/n

【技术特征摘要】
1.一种建筑物抗浮结构，其特征在于，包括：坑体、和设置在所述坑体内的建筑物基础；
所述坑体包括设置在岩石层内的岩石坑段；
所述岩石坑段的坑壁包括岩石层向所述坑体内、不间断延续地凸出设置的自锚抗浮部；
所述基础包括自内向外伸入所述自锚抗浮部下方的锚固部；
建筑物在地下水浮力的作用下趋向于向上浮起时，锚固部抵靠住所述自锚抗浮部，所述自锚抗浮部依靠自身与岩石层之间的抗剪强度阻止建筑物浮起。


2.根据权利要求1所述的建筑物抗浮结构，其特征在于，所述自锚抗浮部的横截面形状为楔形；
和/或，所述锚固部的横截面形状为梯形或楔形。


3.根据权利要求2所述的建筑物抗浮结构，其特征在于，所述自锚抗浮部包括自下而上、自外向内倾斜设置的抗浮岩石面；
所述基础锚固部上设置有所述抗浮岩石面适配的抗浮工作面；
所述抗浮工作面自上而下、自内向外倾斜设置在所述抗浮岩石面的下方；建筑物在地下水浮力的作用下趋向于向上浮起时，抗浮工作面自下而上地贴靠在所述抗浮岩石面上。


4.根据权利要求1所述的建筑物抗浮结构，其特征在于，所述岩石层上方设置有土层，所述坑体还包括设置在土层内的土层段；在所述土层段内，所述自锚抗浮部的上方、以及建筑物与所述坑体坑壁之间设置有回填腔。


5.根据权利要求4所述的建筑物抗浮结构，其特征在于，所述土层段呈下小上大的喇叭口形设置。


6.根据权利要求1所述的建筑物抗浮结构，其特征在于，所述坑体的底面依次设置有基础垫层和基础防水层。


7.根据权利要求3所述的建筑物抗浮结构，其特征在于，所述基础包括：地下结构底板和地下结构侧墙；地下结构底板和地下结构侧墙合围成一个箱体结构；其中地下结构侧墙的底部在厚度上逐渐加厚，向外扩展进而形成所述锚固部和抗浮工作面。


8.根据权利要求7所述的建筑物抗浮结构，其特征在于，所述地下结构侧墙外侧依次设置有侧墙防水层和防水保护层。


9.根据权利要求7所述的建筑物抗浮结构，其特征在于，所述地下结构内水平设置有隔板，隔板与地下结构底板之间形成夹层，隔板上设置有用于向夹层内注入配重材料的开口。


10.一种权利要求1-9任一所述的建筑物抗浮结构的绿色施工方法，其特征在于，其包括步骤：
S1.通过地质勘察测量地下水水位；
S2.通过地质勘察，确定基坑所处的岩石层所包含的岩石分层的数量数，以及每个岩石分层的厚度以及抗剪强度；
假设所述自锚抗浮部由n个所述岩石分层...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞国，何金生，李妍，刘正华，刘学锋，徐晓明，侯越，张伟青，梁金艳，张秀丽，张文龙，孔令钊，
申请(专利权)人：航天建筑设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11