對(duì)抗浮設(shè)防水位確定的討論

鄭清華

(福建省建專巖土工程有限公司 福建福州 350007)

對(duì)抗浮設(shè)防水位確定的討論

鄭清華

(福建省建專巖土工程有限公司 福建福州 350007)

在歸納總結(jié)抗浮設(shè)防水位取值有關(guān)規(guī)定的基礎(chǔ)上，分析了抗浮設(shè)防水位設(shè)計(jì)存在的問題及影響因素。針對(duì)福建省地區(qū)工程地質(zhì)條件和不同工程地下室開發(fā)特點(diǎn)，提出一種針對(duì)福建地區(qū)高填方、斜坡及地下室工程中確定合理設(shè)防水位的思路。文章主要以某市一斜坡地下室開挖為例，在分析場(chǎng)地地形地貌、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件的前提下，結(jié)合地下室開挖對(duì)地下徑流的影響等因素進(jìn)行抗浮設(shè)防水位確定。

抗浮設(shè)防水位;影響因素;斜坡場(chǎng)地;實(shí)例分析

0 引言

當(dāng)前，城市化進(jìn)程在不斷加快，城市用地局面也日益緊張。地下空間的開發(fā)利用越來越廣泛，地下室不斷朝大、深方向發(fā)展，這也使得抗浮問題越來越突出［1－2］?？垢≡O(shè)防水位的取值對(duì)建筑結(jié)構(gòu)安全具有重要的意義［3］:抗浮設(shè)防水位取值偏高，會(huì)造成工程建設(shè)的巨大浪費(fèi);取值偏低則嚴(yán)重威脅地下室的安全，輕則造成地下室結(jié)構(gòu)梁板開裂、地下室滲水，重則地下室上浮結(jié)構(gòu)破壞。因此，在不同場(chǎng)地條件及水文地質(zhì)條件下，如何合理確定抗浮設(shè)防水位，具有既經(jīng)濟(jì)合理又能防止地下室發(fā)生開裂或上浮事故的重要意義。

1 場(chǎng)地抗浮設(shè)防水位的概念及其取值

抗浮設(shè)防水位是指地下室抗浮評(píng)價(jià)計(jì)算所需的、保證抗浮設(shè)防安全和經(jīng)濟(jì)合理的場(chǎng)地地下水位［4］。這就明確了抗浮設(shè)防水位應(yīng)滿足以下兩點(diǎn):

(1)保證地下室在建筑使用年限內(nèi)抗浮設(shè)防的安全，確保地下室不因地下水浮力問題影響其使用;

(2)需要經(jīng)濟(jì)合理，不因其抗浮設(shè)防水位過于保守而造成經(jīng)濟(jì)上浪費(fèi)。

目前，對(duì)于場(chǎng)地抗浮設(shè)防水位的取值，一般按照《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》和福建省省標(biāo)《建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定取值。場(chǎng)地抗浮設(shè)防水位確定，主要依據(jù)當(dāng)?shù)氐拈L(zhǎng)期地下水位觀測(cè)資料、歷史最高水位的記載，再結(jié)合地形地貌、場(chǎng)地整平、地下水的補(bǔ)給、排泄條件、洪澇情況、各地下水層間的水力聯(lián)系等自然條件［5］。

2 確定場(chǎng)地抗浮設(shè)防水位存在的問題

根據(jù)所遇到的實(shí)際工程情況，上述規(guī)范提到的抗浮設(shè)防水位取值的依據(jù)仍不能滿足生產(chǎn)需要，主要存在以下4個(gè)問題:

(1)現(xiàn)行規(guī)范僅提出了場(chǎng)地抗浮設(shè)防水位取值的思路，而并無統(tǒng)一明確的計(jì)算公式或方法。

(2)目前大部分地區(qū)缺乏長(zhǎng)期水位觀測(cè)網(wǎng)，只能依靠勘察，并根據(jù)勘察成果及經(jīng)驗(yàn)提供參考。

(3)由于勘察作業(yè)時(shí)間一般較短，受季節(jié)性影響，所采集到的場(chǎng)地地下水資料較片面，再加上勘察手段限制，勘察期間所得的結(jié)果與實(shí)際情況有時(shí)存在一定的差距。

(4)現(xiàn)行規(guī)定抗浮設(shè)防水位以平原地區(qū)為主，但隨著城市化的不斷深入，開發(fā)往城市周邊甚至鄉(xiāng)村發(fā)展，缺乏斜坡地和高填方場(chǎng)地的抗浮設(shè)防水位取值規(guī)定。

綜上所述，目前抗浮設(shè)防水位主要依靠根據(jù)勘察期間鉆孔內(nèi)的水位(初見水位、穩(wěn)定水位)，結(jié)合歷史最高水位、歷史最低水位確定。沒有進(jìn)行專門的水文地質(zhì)調(diào)查，存在一定的誤差，而這些誤差有時(shí)將導(dǎo)致工程浪費(fèi)或抗浮失效的嚴(yán)重后果。

3 抗浮設(shè)防水位變化的影響因素

現(xiàn)行規(guī)范對(duì)抗浮設(shè)防水位的規(guī)定，則更多體現(xiàn)在平原上。在福建地區(qū)，隨著城市化的不斷推進(jìn)，建設(shè)場(chǎng)地不斷往周邊擴(kuò)展，越來越多建設(shè)場(chǎng)地的整平伴隨著深挖和高填，而這種工程建設(shè)活動(dòng)改變了地表徑流、地下水的補(bǔ)給、排泄，引起抗浮設(shè)防水位與勘察期間所測(cè)的地下水位不一致，該問題應(yīng)引起重視。

(1)高填方場(chǎng)地對(duì)抗浮設(shè)防水位的影響

有時(shí)因建筑需要，將斜坡地進(jìn)行高挖低填，將大面積建設(shè)場(chǎng)地整平到一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)高，而勘察時(shí)原場(chǎng)地低處水位較低，建設(shè)時(shí)的高填方(特別是在山谷處的高填方)改變了地表徑流、地下水滲流，使地下水位抬升，若按原場(chǎng)地地下水位作為抗浮設(shè)防水位計(jì)算依據(jù)，可能導(dǎo)致地下室抗浮不足。

(2)斜坡地對(duì)抗浮設(shè)防水位的影響

目前，各現(xiàn)行規(guī)范并未明確斜坡地抗浮設(shè)防水位的取值?？辈鞎r(shí)對(duì)鉆孔中穩(wěn)定水位的測(cè)量結(jié)果顯示，斜坡地地下水位隨地形變化而變化，地下水位也一般是隨場(chǎng)地從高到低的變化而呈由高到低的漸變地下水位?？辈旃こ處煂?duì)斜坡地的抗浮設(shè)防水位取值常出現(xiàn)以下兩種錯(cuò)誤:①采用整個(gè)場(chǎng)地平均水位加上水位變化幅值;②采用場(chǎng)地最高地下水位加上水位變化幅值。

若采用場(chǎng)地平均水位加上水位變化幅值作為抗浮設(shè)防水位，斜坡高處實(shí)際地下水位高于勘察所提的抗浮設(shè)防水位，斜坡低處實(shí)際地下水位低于抗浮設(shè)防水位。前者造成地下室抗浮不滿足要求，后者將出現(xiàn)較大的工程浪費(fèi)。若采用場(chǎng)地最高地下水位加上水位變化幅值作為抗浮設(shè)防水位，斜坡低處實(shí)際地下水位遠(yuǎn)低于勘察所提的抗浮設(shè)防水位，勢(shì)必造成工程浪費(fèi)。

(3)地下室結(jié)構(gòu)對(duì)抗浮設(shè)防水位的影響

斜坡地地下室基礎(chǔ)落在隔水層中，而地下室范圍內(nèi)存在透水層。山坡通過地表徑流與透水層滲流排水，地下室施工后將導(dǎo)致透水層地下滲流被地下室隔斷。在地室范圍足夠大時(shí)，地下室迎水側(cè)地下水位將出現(xiàn)中間高、兩側(cè)低的情況。

(4)地下室肥槽對(duì)抗浮設(shè)防水位的影響

地下室基坑開挖后的肥槽，時(shí)常因各種因素影響而采用透水性高的砂碎石、砂土或建筑垃圾回填，則應(yīng)考慮降水、生活用水下滲的造成地下水位上升的影響。特別是地下室位于不透水層時(shí)，在臺(tái)風(fēng)強(qiáng)降雨情況下，地下室肥槽填方范圍內(nèi)地下水位將快速上升到地表附近，造成地下室抗浮不滿足設(shè)計(jì)要求。

4 工程案例及分析處理

4.1 工程概況

某市一地下工程總用地面積70 000m2，由11棟28層～39層，14棟2層～4層建筑組成，地下室一至兩層。平面上分兩階整平，第一階整平高程為21.5m;第二階整平高程為17.60m，地下室底板面高程約8.60m，如圖1所示。

圖1 場(chǎng)地分階平面圖

4.2 工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地地貌單元屬剝蝕臺(tái)地地貌，現(xiàn)場(chǎng)地未場(chǎng)平，整體呈西高東低?，F(xiàn)場(chǎng)地高程11.32m～30.58m，年平均降水800mm～1 100mm?？辈煦@孔所揭示場(chǎng)地巖土體自上而下為:

①雜填土:揭露厚度0.80m～8.30m;

②素填土:厚度0.80m～3.30m;

③粉質(zhì)粘土:層頂高程10.39m～27.48m，揭露厚度2.50m～18.20m;

④含圓礫粉質(zhì)粘土:層頂高程－2.60m～7.31m，揭露厚度0.50m～8.20m;

⑤殘積粉質(zhì)粘土:層頂高程－6.00m～19.31m，揭露厚度0.90m～18.10m。

4.3 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地地下水主要為第四系孔隙潛水及基巖風(fēng)化層孔隙裂隙水，為潛水。影響場(chǎng)地第四系孔隙潛水，主要在雨季形成，賦存于上部土層中，受大氣降水補(bǔ)給，受氣候、水文條件影響。

勘察期間屬于枯水期，勘察時(shí)測(cè)得地下水初見水位，地勢(shì)較低地段黃海高程7.60m～9.50m左右，地勢(shì)較高地段黃海高程－2.50m～12.00m左右;穩(wěn)定水位，地勢(shì)較低地段黃海高程8.00m～10.00m左右，地勢(shì)較高地段黃海高程－2.00m～12.30m左右。

根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，本場(chǎng)地范圍近3年～5年最高水位黃海高程為12.60m，歷史最高水位黃海高程為13.50m，如圖2所示。

圖2 地下室與地下水位示意圖

4.4 設(shè)防水位的確定

根據(jù)場(chǎng)地地形、地質(zhì)情況和地下水文條件，場(chǎng)地抗浮設(shè)防水位不能僅根據(jù)勘察期間本場(chǎng)地實(shí)測(cè)地下水來確定，應(yīng)綜合考慮場(chǎng)地歷史最高水位、地下水位的年變化幅值，以及極端降雨等條件下可能造成的意外補(bǔ)給導(dǎo)致的水位上升值，并結(jié)合場(chǎng)地施工工況分階分段選用。

該工程抗浮設(shè)防水位的確定，考慮了以下4個(gè)因素:①地下室場(chǎng)地為西高東低的斜坡地，地下水位西高東低;②相鄰第一階場(chǎng)地為填方場(chǎng)地，第一階填方及生活用水下滲將抬高第二階地的地下水位;③第二階地下室長(zhǎng)度約300m，在地下室施工后，地下室結(jié)構(gòu)將隔斷滲透系數(shù)較大的填土層造成西側(cè)中部水位上升;④地下室肥槽回填材料的影響。

綜合以上影響因素，確定抗浮水位取值為:西側(cè)選15.0m，東側(cè)選12.6m。

在地下室完工后，在西側(cè)沿地下室長(zhǎng)邊兩端及中間埋設(shè)3口地下水位觀測(cè)井，多次強(qiáng)降雨后，觀測(cè)到中間觀測(cè)井水位高達(dá)14.0m，兩端觀測(cè)井水位約12.0m，表明上述分析確定的抗浮設(shè)防水位是科學(xué)合理的。

5 結(jié)語

分析了現(xiàn)行規(guī)范對(duì)抗浮設(shè)防水位取值規(guī)定存在的主要問題及其影響因素，在此基礎(chǔ)上針對(duì)福建山區(qū)高填方場(chǎng)地、斜坡地、地下室結(jié)構(gòu)的隔斷及肥槽填料影響抗浮設(shè)防水位合理取值進(jìn)行了探討。

(1)高填方邊坡地下水位取值應(yīng)考慮填方后地下水位上升的影響，可針對(duì)不同的填方材料選用不同的抗浮設(shè)防水位。

(2)斜坡地的抗浮設(shè)防水位不宜簡(jiǎn)單地選擇一個(gè)統(tǒng)一的抗浮設(shè)防水位，應(yīng)根據(jù)實(shí)際地下水情況將場(chǎng)地按不同整平標(biāo)高進(jìn)行劃分，提供各場(chǎng)地整平標(biāo)高處的不同抗浮水位供設(shè)計(jì)使用，并應(yīng)充分考慮地下室結(jié)構(gòu)對(duì)地下徑流隔斷的影響而造成的局部地下水位上升。

(3)可針對(duì)不同的地下室肥槽填料，結(jié)合地下水補(bǔ)給情況，提出不同的抗浮設(shè)防水位。

綜上所述:高填方及斜坡地的抗浮設(shè)防水位不宜簡(jiǎn)單地選擇一個(gè)統(tǒng)一的抗浮設(shè)防水位?？垢≡O(shè)防水位的確定，應(yīng)在完全掌握區(qū)域工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件及地形地貌的前提下，結(jié)合周邊地塊的挖填、地下室結(jié)構(gòu)對(duì)地下徑流的隔斷影響、肥槽填料的影響，選用最不利的組合綜合分級(jí)分區(qū)確定。

［1］ 張金純，唐合崗，張晨富．巖溶區(qū)漓江河流階地建筑場(chǎng)地地下水抗浮設(shè)防水位的確定［J］．山東國土資源，2013，29(11):53－55.

［2］ 張思遠(yuǎn)．在確定建筑物基礎(chǔ)設(shè)防水位時(shí)應(yīng)注意的一些問題［J］．巖土工程技術(shù)，2004(5):227－229．

［3］ 周笑．淺談抗浮設(shè)防水位［J］．福建建筑，2013(3):94－95．

［4］ JGJ72－2004高層建筑巖土工程勘察規(guī)程［S］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2004．

［5］ DBJ13－07－2006建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范［S］．福建省建設(shè)廳，2006．

Discussion on determination method of anti－floating water level

ZHENG Qinghua
(Fujian jianzhuan geotechnical engineering Co.Ltd，F(xiàn)uzhou 350007)

On base of summarizing the relevant regulations of anti－floating water level in current norms，the main problems and key influencing factors of anti－floating water level were analysed.In view of the engineering geologic conditions and features of basement development in Fujian Province，a way to determine a reasonable value of anti－floating water level for high embankment，slope and basement engineering in Fujian area was put forward.Taking an excavation of basement in a City for example，the anti－floating water level was presented by analysing the topographic features，engineering geology，hydro geological condition and the impact of excavation of basement on groundwater.

Anti－floating water level;Influencing factors;Slope site;Case study

TU46

B

1004－6135(2017)02－0070－03

鄭清華(1981．8－ )，男，工程師。

E-mail:15959182530@163.com

2016－08－29