對湖南地區(qū)地下室抗浮設(shè)防水位確定方法的認(rèn)識

謝特華，朱浩鋒

（湖南省地質(zhì)工程勘察院，湖南 株洲 412007）

近年來，隨著我國建設(shè)工程的迅猛發(fā)展，向地下發(fā)展空間成為工程開發(fā)建設(shè)的常態(tài)。目前，湖南地區(qū)最深的基坑工程已超40m，對此，進(jìn)行抗浮設(shè)計十分重要。而抗浮設(shè)計一個重要的基礎(chǔ)參數(shù)就是抗浮設(shè)防水位建議值（由勘察方提供），該值提得過高會極大程度上增加工程造價，目前的行情是抗浮設(shè)防水位建議值每提高1m，造價將增加500～1000元/m2（抗浮措施不同則造價不同）；提得過低又存在工程風(fēng)險，輕則地下室底板開裂滲水，重則底板隆起變形、梁柱開裂甚至傾斜、破壞，修復(fù)費(fèi)用動輒數(shù)百萬，多者上千萬。近年來，在全國范圍內(nèi)（尤其是南方多雨地區(qū)），因抗浮設(shè)防水位建議值過低、抗浮不足而引發(fā)的地下工程質(zhì)量事故案例很多，既增加工程造價，又給工程交付造成極大被動局面，造成不良社會影響。勘察方和建設(shè)方經(jīng)常為抗浮設(shè)防水位建議值發(fā)生爭議甚至糾紛，也經(jīng)常遇到建設(shè)方為了節(jié)省造價而要求勘察方降低抗浮設(shè)防水位的事情，勘察方左右為難。鑒于此，抗浮設(shè)防水位建議值的確定顯得非常重要。

1 現(xiàn)行規(guī)范對抗浮設(shè)防水位的確定方法

現(xiàn)行的相關(guān)規(guī)范只有原則性的規(guī)定，沒有量化的取值標(biāo)準(zhǔn)，也不可能給出量化的取值標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 《高層建筑巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 72—2017）

規(guī)范中對“抗浮設(shè)防水位”的表述為：“為滿足地下結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)防安全及抗浮設(shè)計技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的需要，根據(jù)場地水文地質(zhì)條件、地下水長期觀測資料和地方經(jīng)驗(yàn)，預(yù)測地下結(jié)構(gòu)在施工期間和使用年限內(nèi)可能遭遇到的地下水最高水位，用于設(shè)計按靜水壓力計算作用于地下結(jié)構(gòu)基底的最大浮力”。

其中，根據(jù)第8.6.2條要求抗浮設(shè)防水位的綜合確定宜符合下列規(guī)定：

（1）宜取地下室施工期間到全使用壽命期間可能遇到的最高水位，該水位應(yīng)根據(jù)場地所在地貌單元、地層結(jié)構(gòu)、地下水類型、各層地下水水位及其變化幅度和地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件等因素綜合確定；當(dāng)有地下水長期水位觀測資料時，應(yīng)根據(jù)實(shí)測最高水位以及地下室使用期間的水位變化，并按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)修正后綜合確定。

（2）場地有多種類型地下水，各類地下水雖然具有各自獨(dú)立的地下水位，但若相對隔水層已屬飽和狀態(tài)、各類地下水有水力聯(lián)系時，宜按各層水的混合最高水位確定。

（3）當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)臨近江、湖、河、海等大型地表水體，且與本場地地下水有水力聯(lián)系時，可按地表水體百年一遇及其波浪雍高，結(jié)合地下排水管網(wǎng)等情況，并根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)綜合確定。

（4）對于城市中的低洼地區(qū)，應(yīng)根據(jù)特大暴雨期間可能形成街道被淹的情況確定，對南方地下水較高，地基土處于飽和狀態(tài)的地區(qū)，抗浮設(shè)防水位可取室外地坪標(biāo)高。

（5）當(dāng)建設(shè)場地處于斜坡地帶且高差較大或地下水賦存條件復(fù)雜、變化幅度大、地下室使用期間區(qū)域補(bǔ)給、徑流、排泄條件可能有較大改變或工程需要時，應(yīng)進(jìn)行專門論證，提供抗浮設(shè)防水位的專項(xiàng)咨詢報告。

（6）對位于斜坡地段的地下室或其他可能產(chǎn)生明顯水頭差的斜坡場地上的地下室，進(jìn)行抗浮設(shè)計時，應(yīng)分析地下水滲流在地下室底板產(chǎn)生的非均布荷載對地下室結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。

1.2 《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2001）

第7.3.2條第1款規(guī)定：“對基礎(chǔ)、地下結(jié)構(gòu)物和擋土墻，應(yīng)考慮在最不利條件下，地下水對結(jié)構(gòu)的上浮作用；對節(jié)理不發(fā)育的巖石和黏土且有地方經(jīng)驗(yàn)或?qū)崪y數(shù)據(jù)時，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定”。

從上述規(guī)范可看出抗浮設(shè)防水位的幾個屬性：

（1）抗浮設(shè)防水位是一個預(yù)測值（預(yù)測期限為施工至全使用壽命期）。

（2）抗浮設(shè)防水位是一個最高水位（預(yù)測期限內(nèi)可能遇到的）。

（3）抗浮設(shè)防水位與場地水文地質(zhì)條件有關(guān)、與周邊地勢有關(guān)、與周邊規(guī)劃高程有關(guān)、與回填情況有關(guān)。

（4）抗浮設(shè)防水位是綜合確定的（需要綜合各種相關(guān)因素并結(jié)合地方經(jīng)驗(yàn)）。

（5）抗浮設(shè)防水位有時是一個經(jīng)驗(yàn)值。

2 確定抗浮設(shè)防水位的難點(diǎn)

依據(jù)規(guī)范確定抗浮設(shè)防水位的難點(diǎn)主要在于：

（1）絕大部分場地沒有現(xiàn)成的地下水長期觀測資料，勘察期間也不可能獲得（工期和費(fèi)用都不允許）。

（2）難以預(yù)測地下結(jié)構(gòu)在施工期間和使用年限內(nèi)（長者達(dá)70年）可能遭遇到的地下水最高水位。

（3）抗浮設(shè)防水位與周邊規(guī)劃高程有關(guān)，但作為勘察方，對地下結(jié)構(gòu)在使用年限內(nèi)周邊規(guī)劃高程是難以準(zhǔn)確掌握的。

（4）抗浮設(shè)防水位與回填情況有關(guān)，但作為勘察方，對肥槽回填情況（回填材料、回填工序、回填質(zhì)量）是難以準(zhǔn)確掌握的。

3 確定抗浮設(shè)防水位容易忽視的問題

3.1 地下水自然排泄、消散滯后問題

實(shí)際工程中，經(jīng)常遇到擬建場地屬回填場地，一側(cè)或數(shù)側(cè)的地坪高程低于擬建場地設(shè)計±0高程的情況。對此，很多人會想當(dāng)然地認(rèn)為，大氣降水垂直滲入后，因周邊某一側(cè)或數(shù)側(cè)低于擬建場地設(shè)計±0高程，滲入的水會自動排泄出去，地下水位不會雍高或雍高很小。但筆者認(rèn)為，還應(yīng)考慮到肥槽及地下室底板墊層的回填土的滲透性是有限的，不可能快速將長期滲入的地下水及時排出，這時水位就會動態(tài)雍高，且歷時（回填時間）越久，隨著回填土飽和度的增大水位雍高的速度越快。該類地下水隨著時間的推移最終雖會自然排出，但短時間內(nèi)排不走、水位即時雍高而產(chǎn)生上浮力，地下結(jié)構(gòu)很可能就被破壞，有的即使頭一年甚至兩年不會被破壞（回填土飽和度不夠水位雍高的速度慢），但終將被破壞。

以湖南株洲某安置小區(qū)為例。該小區(qū)地上共8棟6F，地下1層，場地位于寬闊的丘間沖溝部位（100～200m），勘察期間未回填。2014年8月完成勘察，勘察報告表明，場地地層自上而下分別為耕植土、粉質(zhì)黏土、黏性土、全風(fēng)化～中風(fēng)化花崗巖；無強(qiáng)含量水層，地下水類型包括耕植土中的上層滯水、黏性土及全～強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中的孔隙水、基巖中的裂隙水，補(bǔ)給來源為大氣降水?？辈焱瓿珊螅瑘龅匕匆?guī)劃回填了6～11m，整體形成中間高、東西兩側(cè)低的臺地?？辈靾蟾娼ㄗh的抗浮設(shè)防水位為55.50m（場地±0高程60.60～63.20m）。該工程于2016年完成地下室工程，2017年7月主體基本竣工，當(dāng)時地下工程尚未被破壞，但到2018年初就被破壞，底板地面層出現(xiàn)開裂、滲水現(xiàn)象。

后據(jù)第三方于2018年10月提交的《地下室周邊地下水水位動態(tài)觀測總結(jié)報告》表明，地下水觀測期間超過3個月（6月17日—9月30日），系株洲市的雨季，但降水量較往年偏少。該觀測報告得出如下幾點(diǎn)主要結(jié)論：

（1）地下水類型主要為素填土中的上層滯水，補(bǔ)給來源為大氣降水入滲。

（2）監(jiān)測到地下室范圍內(nèi)的地下水最高水位埋深為1.81～4.28m，對應(yīng)標(biāo)高為59.76～57.20m（北側(cè)最高，西北角最低），水位高差為2.56m，最淺埋深僅1.81m；地下室以外最高水位標(biāo)高東側(cè)為57.20～57.24m、西側(cè)為57.85～58.08m。

（3）所觀測到地下室范圍內(nèi)的最低水位埋深為3.71～5.62m，標(biāo)高為57.07～54.47m；地下室以周邊的水位西北側(cè)和西南側(cè)均為55.66m、東北側(cè)為55.71m、東南角為55.76m，高差僅0.10m；

（4）同一監(jiān)測點(diǎn)的水位變幅為0.55～3.81m，變幅大小與所處部位高程有關(guān)。

（5）地下水的水位隨降雨的變化而變化且對降雨的響應(yīng)迅速，反應(yīng)靈敏，一般降雨當(dāng)天地下水水位即開始上升。

（6）大氣降水對場地地下水的影響程度與降水的持續(xù)時間及單次降水量的大小密切相關(guān)，降水持續(xù)時間越長，單次降水量越大，影響程度越大。

（7）地下水消散降水影響所需要的時間較長，地下室西側(cè)（填筑平臺較寬，約28m）需要1周左右，東側(cè)（填筑平臺較窄，約9m）約2d。

3.2 坡地應(yīng)考慮水力梯度問題

有些勘察技術(shù)人員在提抗浮設(shè)防水位建議值時，不考慮場地是一塊坡地以及地下水水力梯度問題，直接以場地或周邊±0最低部位作為依據(jù)，所提抗浮設(shè)防水位建議值對于高位的地下結(jié)構(gòu)部分抗浮不安全，造成地下工程局部破壞。

以湖南株洲某安置小區(qū)為例。該小區(qū)地上共6棟1+26F～33F，地下1～2層，地下水類型主要為基巖裂隙水，場地為坡地，東側(cè)緊臨小山包且有一條小沖溝面向場地，西北角主干道路面標(biāo)高最低?？辈靾蟾嬉晕鞅苯侵鞲傻缆访鏄?biāo)高降低0.50m作為整個場地的抗浮設(shè)防水位，工程封頂后相隔不到1個月遇兩場破歷史紀(jì)錄的暴雨，東側(cè)山包雨水大量匯于場內(nèi)，場內(nèi)排水不暢，靠近山體側(cè)的純地下室部位的地下結(jié)構(gòu)遭到破壞，底板開裂、滲水，部分梁柱開裂。

4 抗浮設(shè)防水位的綜合確定方法

4.1 充分搜集并分析相關(guān)資料

在確定之前需充分搜集并分析相關(guān)資料，具體包括如下幾個方面的內(nèi)容：

（1）場地地形地貌（微地貌）。

（2）場地水文地質(zhì)條件，包括地下含量水層種類及分布、周邊地表水體的分布及與場地地下水的水力聯(lián)系、實(shí)測地下水位及變幅情況、歷史最高水位（可調(diào)查走訪民井）。

（3）場地設(shè)計地坪標(biāo)高，與現(xiàn)狀地面標(biāo)高進(jìn)行對比分析，確定挖填情況。

（4）地下排水管網(wǎng)設(shè)置情況（或擬采取的抗浮方案）。

（5）場地臨近周邊規(guī)劃情況（尤其是規(guī)劃標(biāo)高）。

（6）當(dāng)?shù)乜垢≡O(shè)計經(jīng)驗(yàn)。

4.2 針對不同情況確定抗浮設(shè)防水位的具體方法

因抗浮設(shè)防水位與場地平坦程度類型、周邊地勢（含規(guī)劃挖填情況）、基坑底所處的含水層及地下水類型、與地表水水力聯(lián)系情況等因素有關(guān)，具體確定抗浮設(shè)防水位的建議值時所要考慮的主要因素也就有所區(qū)別，根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，抗浮設(shè)防水位的具體確定方法如表1所示。

5 結(jié)束語

抗浮設(shè)防水位是一個重要的基礎(chǔ)參數(shù)，其是一個預(yù)測值，也是一個最高水位；抗浮設(shè)防水位與場地水文地質(zhì)條件、周邊地勢、周邊規(guī)劃高程有關(guān)、回填情況等有關(guān)。在具體明確抗浮設(shè)防水位值時，有一定的難點(diǎn)，且存在較多容易忽視的問題，需要結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行綜合確定。

表1 抗浮設(shè)防水位的具體確定方法一覽表