日照風化巖地基地下水抗浮設計水位取值方法及建議

劉宗江，王祥芳

（日照市城鄉(xiāng)建設勘察測繪院有限公司，山東 日照 276826）

隨著各地城市化建設進程的加速，城市綜合體、城市中心及智慧城市的建設使地下空間得到高效利用，但在地下空間的開挖建設中，地下水的問題成為土建工程的關鍵環(huán)節(jié)；有關地下水抗浮取值的問題相關規(guī)范沒有明確說明，國標《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007-2011）第3.0.2 條6 款要求建筑地下室或地下構筑物存在上浮問題時，尚應進行抗浮驗算；國標《巖土工程勘察規(guī)范》（2009 年版）（GB50021-2001）第4.1.13 條要求詳細勘察應論證地下水在施工期間對工程和環(huán)境的影響。對情況復雜的重要工程，需論證使用期間水位變化和需提出抗浮設防水位時，應進行專門研究。而新版行業(yè)標準《高層建筑巖土工程勘察標準》（JGJ/T72-2017）第8.6 條地下室抗浮評價一節(jié)才對地下水抗浮取值的問題有了客觀明確的說明。

我國地域遼闊，場地工程地質、水文地質條件千差萬別，而地下水受區(qū)域性水文地質條件制約，隨季節(jié)、氣候條件變化而變化，并受到地形、地層巖性差異的不同而變化，受補給、排泄條件變化而變化，要想通過較短時間內的施工圖設計階段的詳細勘察而確定抗浮設計水位是非常困難的。由于抗浮設防水位是地下室使用期間可能遇到的最高水位，這個水位顯然不是勘察期間實測到的場地最高水位，也不完全是歷史上觀測或記錄到的歷史最高水位，而是地下室使用期間可能遇到的最高水位，也就是說，這個水位是巖土工程師根據場地條件和當地經驗預測的未來可能出現的一個水位；這個水位反映了巖土工程師的經驗判斷水平，更反映了當地勘察單位日積月累的工程勘察經驗。

由于缺少對風化巖地基基巖裂隙水的長期積累與研究，相當多的巖土師對基巖裂隙水的理解復雜化，經驗不足的技術人員往往把上層滯水與地下水混淆；一般勘察單位均是按照“擬建場地工程勘察測量的穩(wěn)定水位+地下水位變化的幅度”來提供抗浮設計水位，如果項目座落在丘陵低洼處，其抗浮設計水位符合實際，而項目座落在斜坡、緩坡處，其抗浮設計水位遠高于低處市政路的道路標高，違背了水往低處滲流的自然規(guī)律；如何合理在巖土勘察報告中評價地下水的抗浮，避免不必要的投資浪費，就要重視勘察工作，讓技術回歸價值，體現勘察技術是生產力，不是單一的勞務服務，勘察技術工作任重道遠。

1 本地區(qū)風化巖地基的工程地質條件和水文地質條件

1.1 工程地質條件

場區(qū)地貌單元屬黃海陸域低山丘陵，成因類型為構造剝蝕低級夷平面，揭露地層：（1）片麻狀花崗巖，表層見耕土及厚度較薄的殘積層，向下發(fā)育全風化、強風化、中風化及微--未風化巖體，局部穿插巖脈，其風化巖體致密，工程地區(qū)條件好，力學強度高，中風化層厚度較大；（2）似斑狀花崗閃長巖，表層見耕土及厚薄不均的殘積層，向下發(fā)育全風化、強風化、中風化及微--未風化巖體，局部穿插巖脈，其巖體侵入時間短，風化程度弱，中風化層厚度薄，微--未風化的巖體完整性好，是場區(qū)優(yōu)良的基礎持力層。

1.2 水文地質條件

場區(qū)內地下水主要以基巖裂隙水為主，局部偶見上層滯水，地下水賦存于基巖風化帶節(jié)理、裂隙發(fā)育的部位，賦水性為貧，水位不連續(xù)，其補給來源主要是大氣降水，排泄以表層蒸發(fā)為主，基巖裂隙側向逕流為輔，順裂隙向低處滲流，風化巖下部的微——未風化巖體為不透水層，其水文地質條件簡單。

2 新市區(qū)風化巖具有的特殊巖性特點

日照新市區(qū)的風化巖主要以似斑狀花崗閃長巖為主，其強風化花崗閃長巖暗色礦物黏土化弱，當地俗稱“麻餅砂”，結構呈片狀、層狀，無脈體穿插的基巖，基坑坑壁自穩(wěn)性好，垂直開挖8 ～10m 無須支護；風化基巖內的裂隙水順坡向消散快，在低洼處才能量測到真實的潛水位，其裂隙水遵循向低處、已建地下室阻擋的兩邊及向風化巖下部滲流的特性，該特性是本區(qū)風化巖獨有的工程意義重要，為此，在交付使用的項目中沒有因地下水浮托而發(fā)生工程事故的記錄。區(qū)域內出露的片麻狀花崗巖，風化節(jié)理、裂隙不發(fā)育，風化巖體致密，地表水滲入困難，大氣降水沿地表徑流，在低洼地帶匯聚或進入市政管網疏排。

3 工程建設中兩種因素導致地下室抗浮受損的案例

由于勘察單位對抗浮設計水位安全系數的儲備，一般很難碰到僅因地下抗浮水位提供不準確而發(fā)生的工程事故，其有關工程事故的發(fā)生多是因進入汛期雨季而造成的。

3.1 汛期雨季地表水消散受阻導致地下室抗浮受損

此種工程事故發(fā)生在片麻狀花崗巖風化巖地基中。案例一：陽光佳園小區(qū)位于日照山海天太公島二路西南，地形西南高、東北低，強風化基巖裸露地表；主樓及地下車庫以中風化片麻狀花崗巖為基礎持力層，一期項目竣工完成后進行二期項目的建設，二期項目位于東北處靠近太公島二路，二期主樓及地下車庫土建完工后恰逢雨季，此時，工程部發(fā)現一期地下車庫承重柱周邊底板上鼓滲水，刨開滲水處發(fā)現有0.5m 的積水不能消散，此積水與地表水有水力聯(lián)系，通過分析認為：二期項目基礎阻擋了一期地表水沿地勢消散的通道，下滲的地表水無法滲流，由于設計底板高程的差異，兩期地下車庫底板有0.5m 的高差，所以，造成一期地下車庫底板下0.5m 的積水不能正常排泄；最后，項目部在車庫底板下改造設置盲溝引水至集水井抽排處理。案例二：青花詞小區(qū)位于興海西路北、福海路南，地形平坦，多層住宅樓及地下車庫以強風化片麻狀花崗巖為基礎持力層，竣工完成后的地下車庫底板在雨季發(fā)生上浮的工程事故，造成承重柱砼受擠開裂，主要原因是雨季地表水不能消散，地表水沿地下室四周肥槽下滲形成靜水壓力，而勘察人員經驗不足，提交的勘察報告抗浮設計水位偏低是造成事故的直接原因。

3.2 施工管理不規(guī)范導致地下室抗浮受損

此種工程事故發(fā)生在似斑狀花崗閃長巖地基中。案例：日照火車站站前南廣場地下項目，位于石臼海濱五路北首，地形平坦，地下工程以強風化花崗閃長巖為基礎持力層（局部見微——未風化花崗閃長巖），項目竣工完成后，進行廣場覆土綠化的施工，在此期間，土建施工方已經停止地下工程四周集水井抽排，并對基坑肥槽回填施工完成；廣場覆土綠化施工是地下工程抗浮設計配重的組成部分，在此覆土施工期間，項目工程部發(fā)現地下室內的承重柱砼出現受擠開裂情況，并有繼續(xù)發(fā)展的趨勢，經分析認為：（1）廣場上覆土施工不均衡，沒有合理安排，土方堆放無人監(jiān)管，卸土的位置直接堆放在地下室頂板上，荷載遠超設計要求；（2）廣場地下工程在沒有完成廣場覆土施工的情況下四周停止降水，使雨水沿肥槽回填處下滲造成地下室底板受力不均勻，成為嚴重的工程事故。

4 本地區(qū)地下水抗浮設計水位取值的建議

由于對勘察水位、地下水位及抗浮設計水位概念的混淆，勘察單位又缺乏基巖區(qū)勘察工作的經驗，再加上基巖工作區(qū)巖性及地表水徑流的特殊性，一個基坑項目內有幾個抗浮設計水位，甚至每棟樓都要提抗浮水位，包括審圖中心的審查都要求分段、分區(qū)提供抗浮水位，筆者認為非常不合理，不僅違背了風化巖基巖區(qū)地下水滲流的規(guī)律，更是誤導結構工程師加大抗浮的安全儲備，使勘察技術工作變得毫無意義。

4.1 花崗閃長巖地基的抗浮設計水位

4.1.1 擬建項目位于丘陵坡頂

丘陵頂處強風化基巖裸露，厚度不大，地基主要以微--未風化花崗閃長巖巖體為主，勘察深度內無地下水，主樓不考慮抗浮，地下室的抗浮設計水位按自然地坪基礎底板埋深的一半考慮。

4.1.2 擬建項目位于斜坡、緩坡

（1）地下室基礎位于強風化花崗閃長巖地基中，基礎埋深內未見地下水，抗浮設計水位按1 ～2m 的抗浮水頭壓力進行基礎底板結構安全設計；基礎埋深內見地下水，抗浮設計水位按自然地坪低處的強風化巖的層頂高程為設計水位。（2）地下室基礎位于微——未風化花崗閃長巖巖體中，上部有強風化巖，建議一：抗浮設計水位按自然地坪低處的強風化巖的層頂高程為設計水位。建議二：在基礎底板下、基坑肥槽內沿地勢設置排水盲溝，疏導基坑內匯集的地表水及基巖裂隙水至低洼處排入市政管網，不考慮抗浮設計，但需在基礎底板結構設計時預留安全系數，此種工法被建設投資商廣泛采用。（3）地下室基礎位于強風化花崗閃長巖與微——未風化花崗閃長巖兩種強度的地基中，抗浮設計水位按照第（1）種情況采用，或采用第（2）種情況與建議二的組合。

4.1.3 擬建項目位于四周平坦的低洼處

地表水及地下水易匯聚的位置，地下室基礎埋深內見地下水，基礎大多位于強風化花崗閃長巖地基內，局部位于微--未風化花崗閃長巖巖體中，抗浮設計水位按自然地坪下全風化巖的層頂高程為設計水位，抗浮設計水位原則不高于四周市政路的路面標高。

4.1.4 擬建項目緊臨市區(qū)內沙墩河、香店河、營子河、張家河、崮子河河道以及近海岸線

按照城市的防洪要求，擬建項目的抗浮設計水位按河堤岸邊市政道路的路面高程為設計水位，緊臨海岸線的項目以近海岸邊市政道路的路面高程為抗浮設計水位。

4.2 片麻狀花崗巖地基的抗浮設計水位

4.2.1 擬建項目位于丘陵坡頂

該風化巖體內無基巖裂隙水，勘察深度內不見地下水，主樓不考慮抗浮，地下室的抗浮設計水位按自然地坪基礎底板埋深的一半考慮。

4.2.2 擬建項目位于斜坡、緩坡

地下室基礎位于強風化片麻狀花崗巖、中風化片麻狀花崗巖中，勘察深度內無地下水，建議一：抗浮設計水位按場地自然地坪低處的地面標高為設計水位。建議二：在基礎底板下、基坑肥槽內沿地勢設置排水盲溝，疏導滲入肥槽內的地表水至低洼處排入市政管網，不考慮抗浮設計，但仍需要基礎底板結構設計時預留安全系數。

4.2.3 擬建項目位于四周平坦的低洼處

地表水匯聚不易消散，地下室基礎無論在何種風化巖體中，抗浮設計水位按自然地坪地面標高為設計水位，抗浮設計水位原則不高于四周市政路的路面標高。

5 結語

為了各類建設項目的正常使用，對位于地下水中的地下室或地下建筑的抗浮設計驗算是非常重要的，為了擬建項目的絕對安全，設計部門一般按場地室外地坪標高為抗浮設計水位，其安全系數過于安全，造成的投資浪費又背離了勘察工作的初心；其實，地下水抗浮設計水位的合理確定隱含了城市勘測老一輩巖土工作者在本地區(qū)長期勘察工作的心血，勘察技術經驗能否轉化為經濟效益，需要社會的認同與重視，更需要建設投資商的重視，勘察技術工作在路上。