對湖南地區地下室抗浮設防水位確定方法的認識

謝特華，朱浩鋒

（湖南省地質工程勘察院，湖南 株洲 412007）

近年來，隨著我國建設工程的迅猛發展，向地下發展空間成為工程開發建設的常態。目前，湖南地區最深的基坑工程已超40m，對此，進行抗浮設計十分重要。而抗浮設計一個重要的基礎參數就是抗浮設防水位建議值（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，修復費用動輒數百萬，多者上千萬。近年來，在全國范圍內（尤其是南方多雨地區），因抗浮設防水位建議值過低、抗浮不足而引發的地下工程質量事故案例很多，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。勘察方和建設方經常為抗浮設防水位建議值發生爭議甚至糾紛，也經常遇到建設方為了節省造價而要求勘察方降低抗浮設防水位的事情，勘察方左右為難。鑒于此，抗浮設防水位建議值的確定顯得非常重要。

1 現行規范對抗浮設防水位的確定方法

現行的相關規范只有原則性的規定，沒有量化的取值標準，也不可能給出量化的取值標準。

1.1 《高層建筑巖土工程勘察標準》（JGJ/T 72—2017）

規范中對“抗浮設防水位”的表述為：“為滿足地下結構抗浮設防安全及抗浮設計技術經濟合理的需要，根據場地水文地質條件、地下水長期觀測資料和地方經驗，預測地下結構在施工期間和使用年限內可能遭遇到的地下水最高水位，用于設計按靜水壓力計算作用于地下結構基底的最大浮力”。

其中，根據第8.6.2條要求抗浮設防水位的綜合確定宜符合下列規定：

（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，該水位應根據場地所在地貌單元、地層結構、地下水類型、各層地下水水位及其變化幅度和地下水補給、徑流、排泄條件等因素綜合確定；當有地下水長期水位觀測資料時，應根據實測最高水位以及地下室使用期間的水位變化，并按當地經驗修正后綜合確定。

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

（3）當地下結構臨近江、湖、河、海等大型地表水體，且與本場地地下水有水力聯系時，可按地表水體百年一遇及其波浪雍高，結合地下排水管網等情況，并根據當地經驗綜合確定。

（4）對于城市中的低洼地區，應根據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的地區，抗浮設防水位可取室外地坪標高。

（5）當建設場地處于斜坡地帶且高差較大或地下水賦存條件復雜、變化幅度大、地下室使用期間區域補給、徑流、排泄條件可能有較大改變或工程需要時，應進行專門論證，提供抗浮設防水位的專項咨詢報告。

（6）對位于斜坡地段的地下室或其他可能產生明顯水頭差的斜坡場地上的地下室，進行抗浮設計時，應分析地下水滲流在地下室底板產生的非均布荷載對地下室結構產生的影響。

1.2 《巖土工程勘察規范》（GB 50021—2001）

第7.3.2條第1款規定：“對基礎、地下結構物和擋土墻，應考慮在最不利條件下，地下水對結構的上浮作用；對節理不發育的巖石和黏土且有地方經驗或實測數據時，可根據經驗確定”。

從上述規范可看出抗浮設防水位的幾個屬性：

（1）抗浮設防水位是一個預測值（預測期限為施工至全使用壽命期）。

（2）抗浮設防水位是一個最高水位（預測期限內可能遇到的）。

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

（4）抗浮設防水位是綜合確定的（需要綜合各種相關因素并結合地方經驗）。

（5）抗浮設防水位有時是一個經驗值。

2 確定抗浮設防水位的難點

依據規范確定抗浮設防水位的難點主要在于：

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

（2）難以預測地下結構在施工期間和使用年限內（長者達70年）可能遭遇到的地下水最高水位。

（3）抗浮設防水位與周邊規劃高程有關，但作為勘察方，對地下結構在使用年限內周邊規劃高程是難以準確掌握的。

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

3 確定抗浮設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

實際工程中，經常遇到擬建場地屬回填場地，一側或數側的地坪高程低于擬建場地設計±0高程的情況。對此，很多人會想當然地認為，大氣降水垂直滲入后，因周邊某一側或數側低于擬建場地設計±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。但筆者認為，還應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，但短時間內排不走、水位即時雍高而產生上浮力，地下結構很可能就被破壞，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為例。該小區地上共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、粉質黏土、黏性土、全風化～中風化花崗巖；無強含量水層，地下水類型包括耕植土中的上層滯水、黏性土及全～強風化花崗巖中的孔隙水、基巖中的裂隙水，補給來源為大氣降水。勘察完成后，場地按規劃回填了6～11m，整體形成中間高、東西兩側低的臺地。勘察報告建議的抗浮設防水位為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，底板地面層出現開裂、滲水現象。

后據第三方于2018年10月提交的《地下室周邊地下水水位動態觀測總結報告》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主要結論：

（1）地下水類型主要為素填土中的上層滯水，補給來源為大氣降水入滲。

（2）監測到地下室范圍內的地下水最高水位埋深為1.81～4.28m，對應標高為59.76～57.20m（北側最高，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高東側為57.20～57.24m、西側為57.85～58.08m。

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

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

（5）地下水的水位隨降雨的變化而變化且對降雨的響應迅速，反應靈敏，一般降雨當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時間及單次降水量的大小密切相關，降水持續時間越長，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（填筑平臺較寬，約28m）需要1周左右，東側（填筑平臺較窄，約9m）約2d。

3.2 坡地應考慮水力梯度問題

有些勘察技術人員在提抗浮設防水位建議值時，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，所提抗浮設防水位建議值對于高位的地下結構部分抗浮不安全，造成地下工程局部破壞。

以湖南株洲某安置小區為例。該小區地上共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高最低。勘察報告以西北角主干道路面標高降低0.50m作為整個場地的抗浮設防水位，工程封頂后相隔不到1個月遇兩場破歷史紀錄的暴雨，東側山包雨水大量匯于場內，場內排水不暢，靠近山體側的純地下室部位的地下結構遭到破壞，底板開裂、滲水，部分梁柱開裂。

4 抗浮設防水位的綜合確定方法

4.1 充分搜集并分析相關資料

在確定之前需充分搜集并分析相關資料，具體包括如下幾個方面的內容：

（1）場地地形地貌（微地貌）。

（2）場地水文地質條件，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系、實測地下水位及變幅情況、歷史最高水位（可調查走訪民井）。

（3）場地設計地坪標高，與現狀地面標高進行對比分析，確定挖填情況。

（4）地下排水管網設置情況（或擬采取的抗浮方案）。

（5）場地臨近周邊規劃情況（尤其是規劃標高）。

（6）當地抗浮設計經驗。

4.2 針對不同情況確定抗浮設防水位的具體方法

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

5 結束語

抗浮設防水位是一個重要的基礎參數，其是一個預測值，也是一個最高水位；抗浮設防水位與場地水文地質條件、周邊地勢、周邊規劃高程有關、回填情況等有關。在具體明確抗浮設防水位值時，有一定的難點，且存在較多容易忽視的問題，需要結合地區經驗進行綜合確定。

表1 抗浮設防水位的具體確定方法一覽表