地下室抗浮水位合理取值探討

鄭世勇

（湖州建院巖土工程勘察設(shè)計(jì)有限公司，浙江 湖州 313000）

1 引言

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，地下空間的開發(fā)和利用越來越多，高層或多層建筑之間的純地下室、下沉式廣場，以及高填方和斜坡場地上建筑大量興建，地下室在地下水作用下的抗浮評價越來越重要?？垢≡u價中的重要內(nèi)容之一就是確定抗浮設(shè)防水位。地下結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)防水位是巖土工程勘察報告中需要提供的一項(xiàng)重要參數(shù)，是影響地下工程建設(shè)的一個重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。本文對現(xiàn)行規(guī)范中抗浮設(shè)防水位的確定依據(jù)進(jìn)行分析與討論，并提出了不同類型的場地地下室抗浮設(shè)防水位合理取值的個人見解。

2 有關(guān)規(guī)范對抗浮水位確定的要求

1）JGJ/T 72—2017《高層建筑巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)》第2.1.6條規(guī)定：“抗浮設(shè)防水位指為滿足地下結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)防安全及抗浮設(shè)計(jì)技術(shù)經(jīng)過合理的需要，根據(jù)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)可能遭遇到的地下最高水位”；第8.6.2 條規(guī)定：“抗浮設(shè)防水位的綜合確定應(yīng)根據(jù)場地所在地貌單元、地層結(jié)構(gòu)、地下水類型、各層地下水位及其變化幅度和地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件等因素綜合確定”[1]。GB 50007-—2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.0.4 條規(guī)定：“巖土工程勘察報告應(yīng)提供用于計(jì)算地下水浮力的設(shè)防水位”[2]；GB 50021—2001《巖土工程勘察規(guī)范》（2009 年版）中第4.1.13 條規(guī)定：“詳細(xì)勘察應(yīng)論證地下水在施工期間對工程和環(huán)境的影響，對情況復(fù)雜的重要工程，需論證使用期間水位變化和需提出抗浮設(shè)防水位時，應(yīng)進(jìn)行專門研究”[3]。JGJ 476—2019《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中第2.1.12 條規(guī)定：“抗浮設(shè)防水位為建筑工程在施工期間和使用期內(nèi)滿足抗浮設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)時可能遇到的地下最高水位”。第3.0.4條規(guī)定：“抗浮設(shè)防水位應(yīng)根據(jù)建筑使用功能、抗浮設(shè)計(jì)等級、場地歷史最高地下水位和長期水位觀測資料、勘察報告建議、水位預(yù)測咨詢成果和工程經(jīng)驗(yàn)綜合分析后，按施工期和使用期分別確定”[4]。第5.3.2 條、第5.3.3 條及第5.3.4 條分別對施工期間、使用期間及特殊條件場地的抗浮設(shè)防水位的取值做了規(guī)定。

2）以上4 個規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)均是對抗浮設(shè)防水位做了概念性的規(guī)定，但未給出詳細(xì)的評判依據(jù)。《高層建筑巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)》 強(qiáng)調(diào)的是確定抗浮設(shè)防設(shè)計(jì)水位的原則既要保證地下室抗浮設(shè)防安全，又要技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理；《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》強(qiáng)調(diào)的是勘察報告應(yīng)要提供抗浮水位；而《巖土工程勘察規(guī)范》（2009 年版）強(qiáng)調(diào)的是抗浮水位的提供需要進(jìn)行專門研究（專門的水文地質(zhì)勘察）；《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)調(diào)的是抗浮設(shè)防水位應(yīng)按施工期和使用期分別確定。

3）由于地下水位不僅與自然因素（地下水的補(bǔ)給、大氣降水、排泄與徑流等）有關(guān)，而且還受人為因素（地下水開采、水庫放水、灌溉等）的嚴(yán)重干擾，要合理確定抗浮設(shè)防水位比較困難，這就要求巖土工程師在考慮地下室抗浮時，應(yīng)根據(jù)場地工程地質(zhì)條件、區(qū)域水文地質(zhì)、地形地貌、地下水的補(bǔ)給、排泄條件等情況，分析各種因素對抗浮設(shè)防水位的影響，采用最不利組合情況，綜合確定地下室抗浮設(shè)防水位。

3 幾種不同場地抗浮水位的確定方法

針對不同類型的建筑場地抗浮設(shè)防水位的合理取值，個人見解如下。

1）對于一般場地：場地地形（建筑物的設(shè)計(jì)室外標(biāo)高）較平坦，且場地外圍地形標(biāo)高與場地內(nèi)標(biāo)高相近或略低，可取室外地坪標(biāo)高以下0.5～1.0 m 作為抗浮設(shè)防水位。

2）對建造在山地斜坡的地下室，三面有回填土，僅一側(cè)無填土，可提供一個坡水位。同理，面積較大且設(shè)計(jì)室外地坪標(biāo)高變化較大的場地，對連續(xù)的地下室可提供一個坡水位；對不連續(xù)的地下室（幾個單體建筑下的獨(dú)立地下室）可提供不同的抗浮水位。

3）無地下水場地（山區(qū)低地水位場地），可根據(jù)坑壁土和坑底土的透水性，分不同情況取值。

4）場地外圍地形標(biāo)高于場地內(nèi)標(biāo)高，可取場地內(nèi)設(shè)計(jì)地坪標(biāo)高以下0.0～0.5 m 作為抗浮水位；場地外圍地形標(biāo)低于場地內(nèi)標(biāo)高，可取場地外標(biāo)高作為抗浮水位。

5）對位于市區(qū)可能發(fā)生街道水浸內(nèi)澇現(xiàn)象的建筑場地，抗浮水位取室外地坪標(biāo)高。

6）當(dāng)承壓水和潛水有水力聯(lián)系時，應(yīng)分別實(shí)測其穩(wěn)定水位，取其中的高水位作為抗浮水位。

4 工程實(shí)例

通過工程實(shí)例，本文討論了幾種不同場地地下室抗浮設(shè)防水位的分析和確定，內(nèi)容如下。

1）湖州市中心區(qū)域的某工程項(xiàng)目，北側(cè)為超高層辦公樓，南側(cè)為5 層商業(yè)樓，設(shè)地下3 層地下室，基坑開挖深度約13.0 m。場地四周為城市道路，其標(biāo)高為1985 國家高程（以下“標(biāo)高”均指1985 國家高程）5.2～5.7 m 時，場地地形北側(cè)較平坦，南側(cè)略低，地面標(biāo)高在3.96～6.06 m，設(shè)計(jì)外地坪標(biāo)高為5.8 m。勘察期間為豐水期，測得地下水位標(biāo)高為3.80～4.26 m，湖州地區(qū)地下水位年變化幅度在1.00～2.00 m。綜合分析地下水變化幅度、周邊道路標(biāo)高、設(shè)計(jì)外地坪標(biāo)高和湖州市區(qū)周邊水系最高洪水位等因素的影響，建議抗浮水位標(biāo)高4.50 m。

2）湖州市楊家埠某研發(fā)中心項(xiàng)目有一下沉式停車場，地下1 層，車庫頂為室外停車場。場地位于山坡，地形起伏較大，地下室北側(cè)、東側(cè)全部位于山體，北側(cè)沿山體有一道路，道路標(biāo)高為99.00 m，地下室頂板標(biāo)高為98.60 m；西側(cè)和南側(cè)外地坪為斜坡，基本為原山體，其標(biāo)高在99.00～93.0 m；僅西南角為敞開式，室外地坪標(biāo)高為92.30 m，設(shè)計(jì)底層內(nèi)地坪標(biāo)高為92.60 m。

勘察期間，測得地下水位埋深0.50～3.10 m，地下水類型上部主要為上層滯水及第四系松散巖類孔隙水。

本工程地下室處于斜坡地段，雨水的入滲會產(chǎn)生滲流，滲流壓力在地下室底板將產(chǎn)生非均布荷載，這種非均布荷載會對地下室結(jié)構(gòu)的影響。根據(jù)場地水文地質(zhì)條件及周邊設(shè)計(jì)室外地坪，應(yīng)考慮使用期間的降水情況，特別是暴雨或連續(xù)降水時，地下室北側(cè)、東側(cè)與西南側(cè)水頭差明顯，地下水由高向低滲流，地下水浮力按水頭高低對地下室產(chǎn)生向上的非均布荷載（三角形分布），故須考慮抗浮穩(wěn)定性，提供一個坡水位，按坡水位進(jìn)行抗浮計(jì)算，所以，建議地下水抗浮設(shè)防水位按設(shè)計(jì)室外地坪下約0.5 m 考慮，即由高至低按標(biāo)高98.00～92.00 m進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。

3）湖州市楊家埠某房地產(chǎn)開發(fā)項(xiàng)目，由2 幢18 層住宅（位于場地北側(cè)）和14 幢5 層住宅組成，有3 個獨(dú)立地下室。其中，2 幢18 層住宅有一個地下室（呈長方形），中部有一個地下室（大致呈正方形），南部有一個地下室（呈長方形）；場地位于山坡，用地范圍大致呈長方形，長約275 m，寬約170 m。原地形自南向北逐漸抬升，地面標(biāo)高在8.90～19.10 m，南側(cè)局部低洼處僅3.80 m，坡度較大。設(shè)計(jì)室外地坪隨著地形由南向北逐漸提升，標(biāo)高在11.80～13.60 m。

場地土層表層為厚約2.0 m 的填土、耕土，其下為厚約6.0～18.0 m 的弱透水性的粉質(zhì)黏土，下部為全～ 中等風(fēng)化凝灰?guī)r。場地地下水主要為第四系孔隙潛水，勘探期間測得水位標(biāo)高為3.70～5.30 m。

場地北側(cè)須削土厚達(dá)5.5 m，南側(cè)填方約3.00～8.00 m。場地南側(cè)高填方改變了原來地面的徑流和排水的條件，會引起地下水位的浸潤線上升。根據(jù)勘察時測到的地下水位確定抗浮水位往往較為偏頗，應(yīng)根據(jù)削方或填方后最終地形來確定抗浮設(shè)防水位。

場地北側(cè)地勢高，無地下水，并且為高削方場地，筆者認(rèn)為對坑底土為不透水層的無地下水場地，通常情況下基坑側(cè)壁回填土往往不密實(shí)，坑底與隔水層地基澆筑不緊密，雨水容易滲入原基坑，水在原基坑中匯集，產(chǎn)生浮托力，所以應(yīng)對其進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)?？垢∷蝗≈悼筛鶕?jù)坑壁土層的透水性不同情況取值。

如圖1 所示情形，地下室側(cè)壁土為上部透水層，下部為隔水層，坑底土為隔水層，抗浮水位取透水層底部。

圖1 地下室側(cè)壁土為透水層、隔水層，坑底土為隔水層

如圖2 所示情形，地下室側(cè)壁土均為隔水層，坑底土為隔水層，抗浮水位取室外地坪?；拥诪闈B透性很強(qiáng)的砂卵層，且場地外圍地坪標(biāo)高低于坑底標(biāo)高時，可以不考慮抗浮。

圖2 地下室側(cè)壁土均為透水層，坑底土為隔水層

根據(jù)上述分析，抗浮水位取地下室南側(cè)室外地坪（標(biāo)高12.50 m），中部地下室南北向跨度大，結(jié)合位于斜坡場地考慮，抗浮水位標(biāo)高取坡水位標(biāo)高10.70～11.60 m（由南至北）。南部地下室綜合實(shí)測地下水標(biāo)高、室外地坪標(biāo)高、南側(cè)道路標(biāo)高、原地形標(biāo)高、高填方引起徑流和排水的條件的改變，以及地下水位的浸潤線上升等因素，抗浮水位標(biāo)高取室外地坪下3.8 m（標(biāo)高8.00 m）進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。

5 結(jié)語

抗浮設(shè)防水位的確定沒有一個非常明確的取值，有關(guān)規(guī)范僅做出概念性的規(guī)定，但抗浮設(shè)防水位的合理取值至關(guān)重要。對于山體場地，確定抗浮設(shè)計(jì)水位需要考慮周邊環(huán)境因素、有無場地平整，以及場地平整后有無改變原環(huán)境排水通道等因素，應(yīng)通過綜合分析各種因素的影響，確定工程在施工和使用期內(nèi)地下水有可能達(dá)到的最高水位，使地下室抗浮設(shè)計(jì)既滿足工程安全要求，又可以節(jié)省工程造價。