對抗浮設防水位確定的討論

鄭清華

(福建省建專巖土工程有限公司 福建福州 350007)

對抗浮設防水位確定的討論

鄭清華

(福建省建專巖土工程有限公司 福建福州 350007)

在歸納總結抗浮設防水位取值有關規定的基礎上，分析了抗浮設防水位設計存在的問題及影響因素。針對福建省地區工程地質條件和不同工程地下室開發特點，提出一種針對福建地區高填方、斜坡及地下室工程中確定合理設防水位的思路。文章主要以某市一斜坡地下室開挖為例，在分析場地地形地貌、工程地質和水文地質條件的前提下，結合地下室開挖對地下徑流的影響等因素進行抗浮設防水位確定。

抗浮設防水位;影響因素;斜坡場地;實例分析

0 引言

當前，城市化進程在不斷加快，城市用地局面也日益緊張。地下空間的開發利用越來越廣泛，地下室不斷朝大、深方向發展，這也使得抗浮問題越來越突出［1－2］。抗浮設防水位的取值對建筑結構安全具有重要的意義［3］:抗浮設防水位取值偏高，會造成工程建設的巨大浪費;取值偏低則嚴重威脅地下室的安全，輕則造成地下室結構梁板開裂、地下室滲水，重則地下室上浮結構破壞。因此，在不同場地條件及水文地質條件下，如何合理確定抗浮設防水位，具有既經濟合理又能防止地下室發生開裂或上浮事故的重要意義。

1 場地抗浮設防水位的概念及其取值

抗浮設防水位是指地下室抗浮評價計算所需的、保證抗浮設防安全和經濟合理的場地地下水位［4］。這就明確了抗浮設防水位應滿足以下兩點:

(1)保證地下室在建筑使用年限內抗浮設防的安全，確保地下室不因地下水浮力問題影響其使用;

(2)需要經濟合理，不因其抗浮設防水位過于保守而造成經濟上浪費。

目前，對于場地抗浮設防水位的取值，一般按照《高層建筑巖土工程勘察規程》和福建省省標《建筑地基基礎技術規范》的規定取值。場地抗浮設防水位確定，主要依據當地的長期地下水位觀測資料、歷史最高水位的記載，再結合地形地貌、場地整平、地下水的補給、排泄條件、洪澇情況、各地下水層間的水力聯系等自然條件［5］。

2 確定場地抗浮設防水位存在的問題

根據所遇到的實際工程情況，上述規范提到的抗浮設防水位取值的依據仍不能滿足生產需要，主要存在以下4個問題:

(1)現行規范僅提出了場地抗浮設防水位取值的思路，而并無統一明確的計算公式或方法。

(2)目前大部分地區缺乏長期水位觀測網，只能依靠勘察，并根據勘察成果及經驗提供參考。

(3)由于勘察作業時間一般較短，受季節性影響，所采集到的場地地下水資料較片面，再加上勘察手段限制，勘察期間所得的結果與實際情況有時存在一定的差距。

(4)現行規定抗浮設防水位以平原地區為主，但隨著城市化的不斷深入，開發往城市周邊甚至鄉村發展，缺乏斜坡地和高填方場地的抗浮設防水位取值規定。

綜上所述，目前抗浮設防水位主要依靠根據勘察期間鉆孔內的水位(初見水位、穩定水位)，結合歷史最高水位、歷史最低水位確定。沒有進行專門的水文地質調查，存在一定的誤差，而這些誤差有時將導致工程浪費或抗浮失效的嚴重后果。

3 抗浮設防水位變化的影響因素

現行規范對抗浮設防水位的規定，則更多體現在平原上。在福建地區，隨著城市化的不斷推進，建設場地不斷往周邊擴展，越來越多建設場地的整平伴隨著深挖和高填，而這種工程建設活動改變了地表徑流、地下水的補給、排泄，引起抗浮設防水位與勘察期間所測的地下水位不一致，該問題應引起重視。

(1)高填方場地對抗浮設防水位的影響

有時因建筑需要，將斜坡地進行高挖低填，將大面積建設場地整平到一個統一標高，而勘察時原場地低處水位較低，建設時的高填方(特別是在山谷處的高填方)改變了地表徑流、地下水滲流，使地下水位抬升，若按原場地地下水位作為抗浮設防水位計算依據，可能導致地下室抗浮不足。

(2)斜坡地對抗浮設防水位的影響

目前，各現行規范并未明確斜坡地抗浮設防水位的取值。勘察時對鉆孔中穩定水位的測量結果顯示，斜坡地地下水位隨地形變化而變化，地下水位也一般是隨場地從高到低的變化而呈由高到低的漸變地下水位。勘察工程師對斜坡地的抗浮設防水位取值常出現以下兩種錯誤:①采用整個場地平均水位加上水位變化幅值;②采用場地最高地下水位加上水位變化幅值。

若采用場地平均水位加上水位變化幅值作為抗浮設防水位，斜坡高處實際地下水位高于勘察所提的抗浮設防水位，斜坡低處實際地下水位低于抗浮設防水位。前者造成地下室抗浮不滿足要求，后者將出現較大的工程浪費。若采用場地最高地下水位加上水位變化幅值作為抗浮設防水位，斜坡低處實際地下水位遠低于勘察所提的抗浮設防水位，勢必造成工程浪費。

(3)地下室結構對抗浮設防水位的影響

斜坡地地下室基礎落在隔水層中，而地下室范圍內存在透水層。山坡通過地表徑流與透水層滲流排水，地下室施工后將導致透水層地下滲流被地下室隔斷。在地室范圍足夠大時，地下室迎水側地下水位將出現中間高、兩側低的情況。

(4)地下室肥槽對抗浮設防水位的影響

地下室基坑開挖后的肥槽，時常因各種因素影響而采用透水性高的砂碎石、砂土或建筑垃圾回填，則應考慮降水、生活用水下滲的造成地下水位上升的影響。特別是地下室位于不透水層時，在臺風強降雨情況下，地下室肥槽填方范圍內地下水位將快速上升到地表附近，造成地下室抗浮不滿足設計要求。

4 工程案例及分析處理

4.1 工程概況

某市一地下工程總用地面積70 000m2，由11棟28層～39層，14棟2層～4層建筑組成，地下室一至兩層。平面上分兩階整平，第一階整平高程為21.5m;第二階整平高程為17.60m，地下室底板面高程約8.60m，如圖1所示。

圖1 場地分階平面圖

4.2 工程地質條件

場地地貌單元屬剝蝕臺地地貌，現場地未場平，整體呈西高東低。現場地高程11.32m～30.58m，年平均降水800mm～1 100mm。勘察鉆孔所揭示場地巖土體自上而下為:

①雜填土:揭露厚度0.80m～8.30m;

②素填土:厚度0.80m～3.30m;

③粉質粘土:層頂高程10.39m～27.48m，揭露厚度2.50m～18.20m;

④含圓礫粉質粘土:層頂高程－2.60m～7.31m，揭露厚度0.50m～8.20m;

⑤殘積粉質粘土:層頂高程－6.00m～19.31m，揭露厚度0.90m～18.10m。

4.3 水文地質條件

場地地下水主要為第四系孔隙潛水及基巖風化層孔隙裂隙水，為潛水。影響場地第四系孔隙潛水，主要在雨季形成，賦存于上部土層中，受大氣降水補給，受氣候、水文條件影響。

勘察期間屬于枯水期，勘察時測得地下水初見水位，地勢較低地段黃海高程7.60m～9.50m左右，地勢較高地段黃海高程－2.50m～12.00m左右;穩定水位，地勢較低地段黃海高程8.00m～10.00m左右，地勢較高地段黃海高程－2.00m～12.30m左右。

根據區域水文地質資料，本場地范圍近3年～5年最高水位黃海高程為12.60m，歷史最高水位黃海高程為13.50m，如圖2所示。

圖2 地下室與地下水位示意圖

4.4 設防水位的確定

根據場地地形、地質情況和地下水文條件，場地抗浮設防水位不能僅根據勘察期間本場地實測地下水來確定，應綜合考慮場地歷史最高水位、地下水位的年變化幅值，以及極端降雨等條件下可能造成的意外補給導致的水位上升值，并結合場地施工工況分階分段選用。

該工程抗浮設防水位的確定，考慮了以下4個因素:①地下室場地為西高東低的斜坡地，地下水位西高東低;②相鄰第一階場地為填方場地，第一階填方及生活用水下滲將抬高第二階地的地下水位;③第二階地下室長度約300m，在地下室施工后，地下室結構將隔斷滲透系數較大的填土層造成西側中部水位上升;④地下室肥槽回填材料的影響。

綜合以上影響因素，確定抗浮水位取值為:西側選15.0m，東側選12.6m。

在地下室完工后，在西側沿地下室長邊兩端及中間埋設3口地下水位觀測井，多次強降雨后，觀測到中間觀測井水位高達14.0m，兩端觀測井水位約12.0m，表明上述分析確定的抗浮設防水位是科學合理的。

5 結語

分析了現行規范對抗浮設防水位取值規定存在的主要問題及其影響因素，在此基礎上針對福建山區高填方場地、斜坡地、地下室結構的隔斷及肥槽填料影響抗浮設防水位合理取值進行了探討。

(1)高填方邊坡地下水位取值應考慮填方后地下水位上升的影響，可針對不同的填方材料選用不同的抗浮設防水位。

(2)斜坡地的抗浮設防水位不宜簡單地選擇一個統一的抗浮設防水位，應根據實際地下水情況將場地按不同整平標高進行劃分，提供各場地整平標高處的不同抗浮水位供設計使用，并應充分考慮地下室結構對地下徑流隔斷的影響而造成的局部地下水位上升。

(3)可針對不同的地下室肥槽填料，結合地下水補給情況，提出不同的抗浮設防水位。

綜上所述:高填方及斜坡地的抗浮設防水位不宜簡單地選擇一個統一的抗浮設防水位。抗浮設防水位的確定，應在完全掌握區域工程地質、水文地質條件及地形地貌的前提下，結合周邊地塊的挖填、地下室結構對地下徑流的隔斷影響、肥槽填料的影響，選用最不利的組合綜合分級分區確定。

［1］ 張金純，唐合崗，張晨富．巖溶區漓江河流階地建筑場地地下水抗浮設防水位的確定［J］．山東國土資源，2013，29(11):53－55.

［2］ 張思遠．在確定建筑物基礎設防水位時應注意的一些問題［J］．巖土工程技術，2004(5):227－229．

［3］ 周笑．淺談抗浮設防水位［J］．福建建筑，2013(3):94－95．

［4］ JGJ72－2004高層建筑巖土工程勘察規程［S］．北京:中國建筑工業出版社，2004．

［5］ DBJ13－07－2006建筑地基基礎技術規范［S］．福建省建設廳，2006．

Discussion on determination method of anti－floating water level

ZHENG Qinghua
(Fujian jianzhuan geotechnical engineering Co.Ltd，Fuzhou 350007)

On base of summarizing the relevant regulations of anti－floating water level in current norms，the main problems and key influencing factors of anti－floating water level were analysed.In view of the engineering geologic conditions and features of basement development in Fujian Province，a way to determine a reasonable value of anti－floating water level for high embankment，slope and basement engineering in Fujian area was put forward.Taking an excavation of basement in a City for example，the anti－floating water level was presented by analysing the topographic features，engineering geology，hydro geological condition and the impact of excavation of basement on groundwater.

Anti－floating water level;Influencing factors;Slope site;Case study

TU46

B

1004－6135(2017)02－0070－03

鄭清華(1981．8－ )，男，工程師。

E-mail:15959182530@163.com

2016－08－29