抗浮設(shè)防水位的影響因素及取值分析
——以蘇州地區(qū)為例

王 鋒

江蘇蘇州地質(zhì)工程勘察院，江蘇 蘇州 215000

1 抗浮設(shè)防水位的概念

抗浮設(shè)防水位在不同的資料索引中有著大同小異的表述。2017實(shí)施的《高層建筑巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ／T 72—2017）中指出：為滿足地下結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)防安全及抗浮設(shè)計(jì)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區(qū)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(jì)按靜水壓力計(jì)算作用于地下結(jié)構(gòu)基底的最大浮力。在2019實(shí)施的《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 476—2019）中指出：建筑工程在施工期和使用期內(nèi)滿足抗浮設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)時(shí)可能遭遇的地下水最高水位，或建筑工程在施工期和使用期內(nèi)滿足抗浮設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)最不利工況組合時(shí)地下結(jié)構(gòu)底板底面上可能受到的最大浮力按靜態(tài)折算的地下水水位。

一般來說，抗浮設(shè)防水位是指在建筑物運(yùn)營期內(nèi)，也包括建筑建造期間，用于計(jì)算地下結(jié)構(gòu)基底的最大浮力的起主導(dǎo)作用的最高地下水位值。

2 抗浮設(shè)防水位的影響因素

2.1 從“時(shí)間”上考慮

（1）建筑物本身的抗浮時(shí)限。明確區(qū)分對應(yīng)工程的抗浮設(shè)計(jì)是對臨時(shí)建筑的抗浮設(shè)計(jì)，還是針對永久建筑的抗浮設(shè)計(jì)；是針對施工期間的抗浮預(yù)防設(shè)計(jì)，還是針對建成運(yùn)營期的抗浮設(shè)防設(shè)計(jì)。臨時(shí)建筑使用年限一般不超出2年，不用考慮長周期的地下水水位變化。臨時(shí)建筑抗浮要求僅僅是滿足對應(yīng)使用年限（1～2年）的水位變幅，控制好相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)即可。永久建筑則需要全面考慮建筑物長期使用年限內(nèi)，包括施工期間內(nèi)的水位變幅，還要綜合考慮或收集的資料，包括設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)場地地下水水位預(yù)測咨詢報(bào)告成果、地下水位長期觀測資料、近5年和歷史最高水位及其變化規(guī)律、場地地下水補(bǔ)給與排泄條件、地下水水位年變幅、地下結(jié)構(gòu)底板下承壓水賦存情況、產(chǎn)生浮力的可行性和大小，以及洼地淹沒、潮汐影響的可能性等。

（2）建設(shè)時(shí)期的經(jīng)濟(jì)條件。抗浮設(shè)防水位是一個(gè)與一定時(shí)期的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件密切相關(guān)的指標(biāo)。抗浮設(shè)防水位如果定得太高，工程費(fèi)用可能浪費(fèi)很大；如果定得太低，建筑工程發(fā)生上浮破壞，后果又很嚴(yán)重，因此只能根據(jù)一定時(shí)期相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件綜合確定。各地區(qū)地下水賦存條件復(fù)雜，在建筑物使用期間可能會發(fā)生較大變化。地下工程周邊如有大型的水利設(shè)施，像大型水庫等，一旦需應(yīng)急放水、蓄洪，就可能會對該區(qū)域地下水水位產(chǎn)生較大影響?？垢∷恍枰鶕?jù)社會經(jīng)濟(jì)條件及工程抗浮設(shè)計(jì)等級進(jìn)行專門咨詢后提出。

（3）建筑物的設(shè)計(jì)使用年限。《高層建筑巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 72—2017）中所稱的地下水最高水位是指與設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)出現(xiàn)過的最高水位。例如設(shè)計(jì)使用年限50年、100年，歷史最高水位指在50年、100年中出現(xiàn)過的最高水位。設(shè)計(jì)使用年限的長短，影響抗浮設(shè)防水位的取值。

（4）將來水文地質(zhì)環(huán)境的變化?？垢∷皇菍ㄖ镞\(yùn)營期內(nèi)基礎(chǔ)砌置深度內(nèi)起主導(dǎo)作用的地下水水位參數(shù)。根據(jù)已有資料預(yù)測將來水文地質(zhì)環(huán)境的變化狀況。例如，我國北方某些地區(qū)，即使采取各種措施，水位也很難恢復(fù)到50年前的水平，故采用歷史最高水位或者當(dāng)前水位作為抗浮設(shè)防水位都不太合理。再如，在高原地區(qū)，地下水一般埋藏很深，高原區(qū)地基土又經(jīng)常處于非飽和狀態(tài)。場地實(shí)測地下水位和近百年來的最高水位一般均低于基礎(chǔ)埋深。但隨著我國對環(huán)境問題的重視和投入的加大，調(diào)水和節(jié)水措施的實(shí)施(如中水的利用)，以及城市功能的變化(如耗水工業(yè)的遷出)，地下水位有回升的可能。因此需要對影響地下水賦存條件的水文地質(zhì)環(huán)境變化及發(fā)展趨勢進(jìn)行研究，合理確定設(shè)防水位，

2.2 從“空間”上考慮

我國幅員遼闊，場地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件千差萬別，要統(tǒng)一規(guī)定一個(gè)抗浮設(shè)防水位確定方法非常困難，甚至是不可能的事情。文章根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)給出比較原則的確定方法。

（1）同一建筑場地地貌。建筑場地位于單個(gè)地貌區(qū)域時(shí)，可能存在地下水水力坡降，單個(gè)最高水位不能完全反映實(shí)際情況。預(yù)測建筑物運(yùn)營期間的抗浮水位可根據(jù)需要按水力坡降分區(qū)劃確定抗浮水位。場地內(nèi)各個(gè)建筑物存在不同豎向設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，可按不同的豎向建筑設(shè)計(jì)標(biāo)高分地段考慮確定抗浮水位。在同一豎向設(shè)計(jì)標(biāo)高內(nèi)，原始地形、水文地質(zhì)條件等變化較大的場地區(qū)域，可按單個(gè)工程單元分區(qū)確定抗浮水位。例如，對于某大體量的地下室，因建設(shè)范圍較大，且四周地坪高度差異較大，如按低處地坪標(biāo)高作為設(shè)防水位進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)，則偏于不安全；如按高處地坪標(biāo)高作為設(shè)防水位進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)，則偏于保守，造成浪費(fèi)。較為合理的做法是根據(jù)地下室范圍內(nèi)的水頭分布，分區(qū)域抗浮設(shè)防。

（2）多個(gè)地貌區(qū)域。位于兩個(gè)或多個(gè)地貌區(qū)域的工程場地（如長距離的隧道等），特別是途經(jīng)山區(qū)的建設(shè)項(xiàng)目，由于跨越不同地貌單元或地質(zhì)單元，容易出現(xiàn)水文地質(zhì)條件差異較大、室外場地高差較大及大挖大填的情況，不能統(tǒng)一按單個(gè)抗浮設(shè)防水位進(jìn)行抗浮穩(wěn)定分析和抗浮設(shè)計(jì)，否則會出現(xiàn)違背“經(jīng)濟(jì)合理”的現(xiàn)象。

2.3 其他因素

（1）建筑場地區(qū)位。我國沿江沿湖沿海三角洲一些地區(qū)的地下水與地表水關(guān)系密切。例如廣州、深圳等珠江三角洲城市受珠江水系和海水水位影響；上海和江蘇、浙江的城市受長江水系、太湖等水位或海水水位的影響；武漢市受長江和漢江水位的影響。這些區(qū)域的抗浮設(shè)計(jì)要直接考慮地表水體的潮汐淹沒影響，抗浮設(shè)計(jì)水位可取與設(shè)計(jì)使用年限同時(shí)段內(nèi)的洪水位或潮水位。

（2）場地排水基礎(chǔ)設(shè)施。抗浮設(shè)防水位分析應(yīng)關(guān)注場地地表的排水狀況、區(qū)域歷史暴雨極值、區(qū)域地表管網(wǎng)排泄暢通與否等因素。在海綿城市建成之前，區(qū)域城市地表排水設(shè)施通暢與否直接影響抗浮設(shè)計(jì)。

（3）最不利工況?？垢≡O(shè)防水位是根據(jù)工程要求（建筑物本身的抗浮設(shè)防等級、有無特殊特定功能要求）、工程條件、工程經(jīng)驗(yàn)、社會經(jīng)濟(jì)狀況，在一定的安全確保范圍內(nèi)給出的預(yù)測值?？垢≡O(shè)防水位要疊加各種不利工況進(jìn)行綜合確定。例如，極端天氣下的臺風(fēng)、暴雨災(zāi)害等也要考慮在內(nèi)。

3 蘇州地區(qū)抗浮設(shè)防（預(yù)防）水位取值

蘇州地區(qū)一般地下水水位埋深較小，地下建筑物施工期間的臨時(shí)抗浮預(yù)防水位及臨時(shí)性建筑物的抗浮設(shè)防水位可按施工期間可能遇到的臺風(fēng)暴雨及近3～5年的地下水（潛水）最高水位2.50m綜合確定。

一般建筑物，對于濱（長）江、濱（太）湖等較平坦的場地，地下水埋深也一般大于0.5m，抗浮設(shè)防水位可取地面整平標(biāo)高。對于地下水位埋小于0.5m的場地，例如蘇州東、南部低洼地區(qū)，抗浮水位可按歷史最高水位取值（蘇州中、東、南部地區(qū)為2.63m）。

蘇州西部為低山丘陵地區(qū)，地貌地勢略有起伏。在山間平地地下水埋深一般大于0.5m，抗浮設(shè)防水位可取地面整平標(biāo)高。在地勢起伏的坡地，跨地貌場地（跨丘陵與山間平地），要根據(jù)地下水的補(bǔ)給、排泄?jié)B流條件、歷史地下水水位數(shù)據(jù)，結(jié)合建（構(gòu)）筑物抗浮等級綜合確定。

蘇州西部較大的不同豎向設(shè)計(jì)的建筑場地，要根據(jù)水力坡降劃分抗浮水位分區(qū)，做到經(jīng)濟(jì)合理。挖方、填方后及周邊地形變化幅度大的場地，地下水與地表水的補(bǔ)給、排泄?jié)B流條件等可能有較大改變時(shí)，應(yīng)進(jìn)行專門論證，綜合分析后再確定抗浮設(shè)防水位。

4 結(jié)束語

抗浮設(shè)防水位需要根據(jù)各個(gè)因素綜合確定，既要從“歷史”出發(fā)，調(diào)查了解建筑場地內(nèi)歷史最高水位，又要著眼于“未來”，預(yù)測研判在建筑物運(yùn)營期間場地水文地質(zhì)環(huán)境的變化；既要從場地是否存在地勢起伏、是否存在水力坡降的角度分析，又要對場地地貌乃至是否臨江、臨湖、臨海等區(qū)位因素進(jìn)行綜合分析研究，以確定經(jīng)濟(jì)合理的抗浮設(shè)防水位值。