地下室的抗浮設(shè)防水位的確定

孫大鵬 肖軼業(yè) 劉萌

(山東明嘉勘察測繪有限公司，山東 淄博 255086)

地下室的抗浮設(shè)防水位的確定

孫大鵬 肖軼業(yè) 劉萌

(山東明嘉勘察測繪有限公司，山東 淄博 255086)

抗浮設(shè)防水位是指抗浮評價計算所需的、保證設(shè)防安全和經(jīng)濟(jì)合理的地下水位。地下室的抗浮設(shè)防水位是一項重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，抗浮問題關(guān)系到工程的質(zhì)量和造價，地下室等地下建筑必須面臨地下結(jié)構(gòu)物的防水與抗浮問題，而抗浮設(shè)計的重點是合理的確定抗浮設(shè)防水位。

地下室；抗浮設(shè)防水位；抗浮設(shè)計

1、前言

隨著城市化進(jìn)程的加快，建設(shè)用地的逐年減少，為滿足需要，地下室、地下車庫及地下商場的開發(fā)和利用也越來越多，埋深也越來越深。在設(shè)計和施工時一般都要考慮地下室抗浮問題，特別是施工期間地下室剛建好而上部結(jié)構(gòu)還未施工時，如遇暴雨或地下水位的突然回升等，常發(fā)生地下室上浮、傾斜，嚴(yán)重的甚至造成地下室梁板嚴(yán)重開裂。

設(shè)防水位是指地下室抗浮計算所需的、保證抗浮設(shè)防安全和經(jīng)濟(jì)合理的場地地下水位，目的是為保證建筑物施工和使用期間安全，不致因地下水位上升、浮力加大而引起抗浮失效。此外，抗浮設(shè)防水位應(yīng)是場地水位，應(yīng)從較大范圍的整個場地來考慮，而不是以某個單獨建筑考慮。

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2011）對地下水的抗浮設(shè)防水位問題作為強制性條文作了如下規(guī)定：當(dāng)?shù)叵滤裆钶^淺，建筑地下室或地下結(jié)構(gòu)物存在上浮問題時，應(yīng)進(jìn)行抗浮驗算。《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》也指出：重要工程的抗浮設(shè)防水位應(yīng)進(jìn)行專門論證后提出。因此，正確的評價地下室的抗浮設(shè)防水位對建設(shè)工程的質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)方面起著非常重要的作用。

2、地下室抗浮設(shè)防水位的確定方法

巖土工程勘察報告中通常只提供該場地歷年地下水最高水位和場地近3～5年地下最高水位，對場地的抗浮設(shè)防水位亦只建議進(jìn)行專門論證，故設(shè)計中常有技術(shù)人員提出，近 3～5年地下最高水位可否作為場地的抗浮設(shè)防水位并作為設(shè)計水位，或者把 3～5年最高水位高程與建筑物地基底板高程之差作為抗浮水頭設(shè)計，而這樣的計算方法，會導(dǎo)致過大的基底地下水浮力，從而需要增加各種抗浮措施，提高了造價。這種計算方法問題出在忽略了不同含水層有不同的地下水位，不同的含水層有不同的最高地下水位。

要準(zhǔn)確的確定抗浮設(shè)防水位，首先，要了解場地的水文地質(zhì)條件，弄清楚地下水的賦存狀態(tài)，地下水按賦存狀態(tài)分為孔隙潛水、上層滯水、承壓水。上層滯水存在于地表淺處，主要受大氣降水補給；潛水埋藏在地表以下第一個隔水層以上，補給方式為降水滲透和河流滲透，排泄方式為人工抽取及側(cè)向徑流；承壓水是埋藏在上下兩個隔水層之間的地下水，是依靠大氣降水與河流水通過潛水補給的。以上三種賦存狀態(tài)的地下水對地下結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)是不同的。

其次，要了解當(dāng)前場地含水層的分布、徑流、補給、排泄關(guān)系及其相互間的作用和影響。地下水的動態(tài)變化主要受到大氣降水和人類活動的綜合影響；通過地質(zhì)勘察，探明場地地下水類型和分布，了解場地附近地面水體與場地地下水側(cè)向補給情況，掌握地下水近幾年的年變化幅度。研究表明，大氣降水對年動態(tài)變化影響較大，但不會影響多年的水位升降變化，多年的水位升降變化受人為因素影響較大，甚至可以改變各層地下水的賦存關(guān)系和滲流狀態(tài)，對工程造成較大影響。再次，要了解建筑物基底所在含水層層位和標(biāo)高。結(jié)構(gòu)基底浮力是由基底所處的地下水層最高水位標(biāo)高來控制，由于弱透水層的存在，改變了地下水的補排關(guān)系，形成了各自的賦存和滲流特征，在水力梯度驅(qū)動下，不同含水層之間會發(fā)生滲流，由于弱透水層滲透作用小，地下水垂直進(jìn)入該層后水力坡度增大，水頭衰減加快。當(dāng)基底位于兩個含水層間的弱透水層中時，要根據(jù)上下層地下水最高地下水位標(biāo)高，對地下水經(jīng)過弱透水層滲流衰減后達(dá)到基底高程后的水頭高程計算，經(jīng)過衰減后，哪層地下水的水頭高，基底的地下水浮力就由哪層地下水的壓力計算。此外，在查詢本區(qū)域水文地質(zhì)研究資料及和多年水位動態(tài)變化統(tǒng)計資料的前提下，需要對建筑物施工期及近百年使用期可能產(chǎn)生的最高地下水位進(jìn)行合理計算，抗浮設(shè)防水位的確定主要取決于地下結(jié)構(gòu)所處土層地下水的類型及和水頭高度，首先要對地下結(jié)構(gòu)埋深與地下水層進(jìn)行分析，兩者的相對關(guān)系如下圖所示：

明確了地下結(jié)構(gòu)所受上浮力的控制含水層后，需結(jié)合該水層補給、排泄條件和年變化幅度對其后期的最高水位進(jìn)行預(yù)測和分析。對于地下水位觀測及預(yù)警系統(tǒng)較完善地區(qū)，已很好的應(yīng)用于工程建設(shè)；但對于資料不完善區(qū)域，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)防水位只能結(jié)合水文地質(zhì)條件和工程經(jīng)驗來綜合確定，當(dāng)前常用的經(jīng)驗公式是：地下水最高水位=勘察期間該層地下水最高水位+該層地下水在相當(dāng)于勘察時期的年變化幅度+可能的意外補給造成的該層水位上升值。（該層地下水在相當(dāng)于勘察時期的年變化幅度為：在枯水期勘察加上整個年變化幅度，在豐水期勘察可以少加甚至可以不加，意外補給是指非本區(qū)大氣降水的補給，如河流、水庫放水補給等）。

3、工程實例

擬建東營市廣饒縣信義· 領(lǐng)秀城項目 B-1～B-4#住宅樓及地下車庫工程，建設(shè)地點位于孫武路以東約 40m，廣勝路以南約 20m，場地周邊及附近無大型河流分布。擬建建筑物為4幢17層住宅樓，1層地下室，基礎(chǔ)埋深5.5m，場地設(shè)計整平標(biāo)高為14.80m，勘察報告顯示該場地有3層地下水，第①層為臺地潛水，水位標(biāo)高 11.55～11.82m，年變化幅度 2.0～3.0m；第②層為層間潛水，水位標(biāo)高7.52～7.96m，年變化幅度1.0～2.0m；第③層為承壓水，水位標(biāo)高3.28～3.54m，年變化幅度1.0～2.0m。每層層間約有4m的弱透水層，建筑物基底標(biāo)高為9.50m，基底位于層間潛水層中。要求論證地下水設(shè)防水位，并對抗浮措施提出建議。

基礎(chǔ)底板位于層間潛水中，勘察期間正值豐水期，地下水位較高，故在勘察水位的基礎(chǔ)上再加少量年變化幅度是趨于安全的；為保證經(jīng)濟(jì)安全并方便計算，取半個年變化幅度。對于本區(qū)可能的意外補給，需考慮周邊地區(qū)水力設(shè)施活動對場地地下水的影響，本場地所在區(qū)域水位升高近2.0m，勘察資料顯示，人為放水對層間潛水的影響亦按承壓水情況的一半考慮 ，臺地潛水不受其它因素的影響。

場地各層地下水可能的最高水位計算，臺地潛水：11.82+1/2（2～3）=13.32m；層間潛水：7.96+1/2（1～2)+1=9.96m；承壓水：3.54+1/2（1～2)+2=6.54m。因建筑物基底位于層間潛水中，因此該工程抗浮設(shè)防水位按9.96m考慮。

4、結(jié)論

抗浮設(shè)防水位的確定關(guān)系到建筑物的抗浮安全，也關(guān)系到工程的投資造價，在確定建筑物基底抗浮設(shè)防水位時要有針對性，當(dāng)場地下存在多層地下水時，應(yīng)根據(jù)不同的地下水賦存情況與基底埋深相互結(jié)合進(jìn)行評價。

[1]《工程地質(zhì)手冊》第四版（中國建筑工業(yè)出版社）

[2]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2011）

[3]《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》（JGJ72-2004）

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1007-6344（2015）08-0074-01