地下室的抗浮設(shè)防水位的確定

孫大鵬 肖軼業(yè) 劉萌

(山東明嘉勘察測繪有限公司，山東 淄博 255086)

地下室的抗浮設(shè)防水位的確定

孫大鵬 肖軼業(yè) 劉萌

(山東明嘉勘察測繪有限公司，山東 淄博 255086)

抗浮設(shè)防水位是指抗浮評價(jià)計(jì)算所需的、保證設(shè)防安全和經(jīng)濟(jì)合理的地下水位。地下室的抗浮設(shè)防水位是一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，抗浮問題關(guān)系到工程的質(zhì)量和造價(jià)，地下室等地下建筑必須面臨地下結(jié)構(gòu)物的防水與抗浮問題，而抗浮設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是合理的確定抗浮設(shè)防水位。

地下室；抗浮設(shè)防水位；抗浮設(shè)計(jì)

1、前言

隨著城市化進(jìn)程的加快，建設(shè)用地的逐年減少，為滿足需要，地下室、地下車庫及地下商場的開發(fā)和利用也越來越多，埋深也越來越深。在設(shè)計(jì)和施工時一般都要考慮地下室抗浮問題，特別是施工期間地下室剛建好而上部結(jié)構(gòu)還未施工時，如遇暴雨或地下水位的突然回升等，常發(fā)生地下室上浮、傾斜，嚴(yán)重的甚至造成地下室梁板嚴(yán)重開裂。

設(shè)防水位是指地下室抗浮計(jì)算所需的、保證抗浮設(shè)防安全和經(jīng)濟(jì)合理的場地地下水位，目的是為保證建筑物施工和使用期間安全，不致因地下水位上升、浮力加大而引起抗浮失效。此外，抗浮設(shè)防水位應(yīng)是場地水位，應(yīng)從較大范圍的整個場地來考慮，而不是以某個單獨(dú)建筑考慮。

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）對地下水的抗浮設(shè)防水位問題作為強(qiáng)制性條文作了如下規(guī)定：當(dāng)?shù)叵滤裆钶^淺，建筑地下室或地下結(jié)構(gòu)物存在上浮問題時，應(yīng)進(jìn)行抗浮驗(yàn)算?！陡邔咏ㄖr土工程勘察規(guī)程》也指出：重要工程的抗浮設(shè)防水位應(yīng)進(jìn)行專門論證后提出。因此，正確的評價(jià)地下室的抗浮設(shè)防水位對建設(shè)工程的質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)方面起著非常重要的作用。

2、地下室抗浮設(shè)防水位的確定方法

巖土工程勘察報(bào)告中通常只提供該場地歷年地下水最高水位和場地近3～5年地下最高水位，對場地的抗浮設(shè)防水位亦只建議進(jìn)行專門論證，故設(shè)計(jì)中常有技術(shù)人員提出，近 3～5年地下最高水位可否作為場地的抗浮設(shè)防水位并作為設(shè)計(jì)水位，或者把 3～5年最高水位高程與建筑物地基底板高程之差作為抗浮水頭設(shè)計(jì)，而這樣的計(jì)算方法，會導(dǎo)致過大的基底地下水浮力，從而需要增加各種抗浮措施，提高了造價(jià)。這種計(jì)算方法問題出在忽略了不同含水層有不同的地下水位，不同的含水層有不同的最高地下水位。

要準(zhǔn)確的確定抗浮設(shè)防水位，首先，要了解場地的水文地質(zhì)條件，弄清楚地下水的賦存狀態(tài)，地下水按賦存狀態(tài)分為孔隙潛水、上層滯水、承壓水。上層滯水存在于地表淺處，主要受大氣降水補(bǔ)給；潛水埋藏在地表以下第一個隔水層以上，補(bǔ)給方式為降水滲透和河流滲透，排泄方式為人工抽取及側(cè)向徑流；承壓水是埋藏在上下兩個隔水層之間的地下水，是依靠大氣降水與河流水通過潛水補(bǔ)給的。以上三種賦存狀態(tài)的地下水對地下結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)是不同的。

其次，要了解當(dāng)前場地含水層的分布、徑流、補(bǔ)給、排泄關(guān)系及其相互間的作用和影響。地下水的動態(tài)變化主要受到大氣降水和人類活動的綜合影響；通過地質(zhì)勘察，探明場地地下水類型和分布，了解場地附近地面水體與場地地下水側(cè)向補(bǔ)給情況，掌握地下水近幾年的年變化幅度。研究表明，大氣降水對年動態(tài)變化影響較大，但不會影響多年的水位升降變化，多年的水位升降變化受人為因素影響較大，甚至可以改變各層地下水的賦存關(guān)系和滲流狀態(tài)，對工程造成較大影響。再次，要了解建筑物基底所在含水層層位和標(biāo)高。結(jié)構(gòu)基底浮力是由基底所處的地下水層最高水位標(biāo)高來控制，由于弱透水層的存在，改變了地下水的補(bǔ)排關(guān)系，形成了各自的賦存和滲流特征，在水力梯度驅(qū)動下，不同含水層之間會發(fā)生滲流，由于弱透水層滲透作用小，地下水垂直進(jìn)入該層后水力坡度增大，水頭衰減加快。當(dāng)基底位于兩個含水層間的弱透水層中時，要根據(jù)上下層地下水最高地下水位標(biāo)高，對地下水經(jīng)過弱透水層滲流衰減后達(dá)到基底高程后的水頭高程計(jì)算，經(jīng)過衰減后，哪層地下水的水頭高，基底的地下水浮力就由哪層地下水的壓力計(jì)算。此外，在查詢本區(qū)域水文地質(zhì)研究資料及和多年水位動態(tài)變化統(tǒng)計(jì)資料的前提下，需要對建筑物施工期及近百年使用期可能產(chǎn)生的最高地下水位進(jìn)行合理計(jì)算，抗浮設(shè)防水位的確定主要取決于地下結(jié)構(gòu)所處土層地下水的類型及和水頭高度，首先要對地下結(jié)構(gòu)埋深與地下水層進(jìn)行分析，兩者的相對關(guān)系如下圖所示：

明確了地下結(jié)構(gòu)所受上浮力的控制含水層后，需結(jié)合該水層補(bǔ)給、排泄條件和年變化幅度對其后期的最高水位進(jìn)行預(yù)測和分析。對于地下水位觀測及預(yù)警系統(tǒng)較完善地區(qū)，已很好的應(yīng)用于工程建設(shè)；但對于資料不完善區(qū)域，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)防水位只能結(jié)合水文地質(zhì)條件和工程經(jīng)驗(yàn)來綜合確定，當(dāng)前常用的經(jīng)驗(yàn)公式是：地下水最高水位=勘察期間該層地下水最高水位+該層地下水在相當(dāng)于勘察時期的年變化幅度+可能的意外補(bǔ)給造成的該層水位上升值。（該層地下水在相當(dāng)于勘察時期的年變化幅度為：在枯水期勘察加上整個年變化幅度，在豐水期勘察可以少加甚至可以不加，意外補(bǔ)給是指非本區(qū)大氣降水的補(bǔ)給，如河流、水庫放水補(bǔ)給等）。

3、工程實(shí)例

擬建東營市廣饒縣信義· 領(lǐng)秀城項(xiàng)目 B-1～B-4#住宅樓及地下車庫工程，建設(shè)地點(diǎn)位于孫武路以東約 40m，廣勝路以南約 20m，場地周邊及附近無大型河流分布。擬建建筑物為4幢17層住宅樓，1層地下室，基礎(chǔ)埋深5.5m，場地設(shè)計(jì)整平標(biāo)高為14.80m，勘察報(bào)告顯示該場地有3層地下水，第①層為臺地潛水，水位標(biāo)高 11.55～11.82m，年變化幅度 2.0～3.0m；第②層為層間潛水，水位標(biāo)高7.52～7.96m，年變化幅度1.0～2.0m；第③層為承壓水，水位標(biāo)高3.28～3.54m，年變化幅度1.0～2.0m。每層層間約有4m的弱透水層，建筑物基底標(biāo)高為9.50m，基底位于層間潛水層中。要求論證地下水設(shè)防水位，并對抗浮措施提出建議。

基礎(chǔ)底板位于層間潛水中，勘察期間正值豐水期，地下水位較高，故在勘察水位的基礎(chǔ)上再加少量年變化幅度是趨于安全的；為保證經(jīng)濟(jì)安全并方便計(jì)算，取半個年變化幅度。對于本區(qū)可能的意外補(bǔ)給，需考慮周邊地區(qū)水力設(shè)施活動對場地地下水的影響，本場地所在區(qū)域水位升高近2.0m，勘察資料顯示，人為放水對層間潛水的影響亦按承壓水情況的一半考慮 ，臺地潛水不受其它因素的影響。

場地各層地下水可能的最高水位計(jì)算，臺地潛水：11.82+1/2（2～3）=13.32m；層間潛水：7.96+1/2（1～2)+1=9.96m；承壓水：3.54+1/2（1～2)+2=6.54m。因建筑物基底位于層間潛水中，因此該工程抗浮設(shè)防水位按9.96m考慮。

4、結(jié)論

抗浮設(shè)防水位的確定關(guān)系到建筑物的抗浮安全，也關(guān)系到工程的投資造價(jià)，在確定建筑物基底抗浮設(shè)防水位時要有針對性，當(dāng)場地下存在多層地下水時，應(yīng)根據(jù)不同的地下水賦存情況與基底埋深相互結(jié)合進(jìn)行評價(jià)。

[1]《工程地質(zhì)手冊》第四版（中國建筑工業(yè)出版社）

[2]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）

[3]《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》（JGJ72-2004）

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1007-6344（2015）08-0074-01