巖土工程中抗浮水位確定的問題研究

段平國，張志軍，常 寶

（湖南省煤田地質(zhì)局水工環(huán)地質(zhì)勘探隊，湖南 長沙 410011）

近二十年以來，隨著國內(nèi)進行大范圍工程施工建設(shè)，基礎(chǔ)的埋置深度也不斷加大，巖土工程勘察中對抗浮水位的確定已成為不可回避的一個重要問題?？垢≡O(shè)計牽涉的施工造價比較敏感，往往一兩米的水頭高度差引起的施工造價變化達數(shù)百萬；同時，若抗浮水位確定不當(dāng)，結(jié)構(gòu)抗浮能力不足將對工程施工后期正常使用造成隱患，底板開裂、滲水等由于抗浮能力不足造成的相關(guān)工程事故也已屢見不鮮。現(xiàn)實中，由于所處角度不同，勘察設(shè)計單位對抗浮水位的認識不盡相同，甚至分歧較大，尤其是對場地抗浮水位與周邊道路標高關(guān)系、水量大小情況等爭議較大，如何正確看待上述問題， 對勘察設(shè)計人員及相關(guān)技術(shù)人員而言極其重要。

1 抗浮水位與周邊道路標高的關(guān)系

眾所周知，施工場地標高與周邊道路標高的關(guān)系較為復(fù)雜，通常情況下，場地標高略高于周邊道路標高約0.1m～0.2m；由于道路標高受到其他條件的限制，在場地周邊形成一定高差，造成場地東、西（或南、北）兩側(cè)形成一定坡度，甚至高差較大的情況也經(jīng)常遇見，而建筑場地內(nèi)的室外地坪標高往往變化不大，由此造成施工場地內(nèi)部分地段室外地坪標高與周邊道路差別不大，而另外部分室外地坪標高與周邊道路標高差別較大的情況，而抗浮水位的確定通常情況下都是依據(jù)場地內(nèi)室外地坪標高結(jié)合地下水的類型、賦存情況綜合確定的，由此經(jīng)常出現(xiàn)勘察單位所提的抗浮水位高于周邊道路地勢較低位置的標高，此類情況往往造成項目使用單位十分不解，認為地下水位絕不可能高于道路標高，是勘察單位對抗浮水位的確定有誤，類似情況的地下水位情況到底如何，本文將結(jié)合具體工程實例予以闡述。

2 地下水水量大小與抗浮的問題

在工程實踐中，基坑開挖所遇見的地下水無外乎以下三種類型：上層滯水、潛水、承壓水，潛水及承壓水往往水量較大，而賦存于填土等弱透水性地層中的上層滯水往往水量較小，且分布不連續(xù)，在基坑開挖過程中遇見該層地下水時，表現(xiàn)為可見少量水體、甚至未能見到水。水量較小或極小的地下水是否能形成水頭，對地下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生浮力？答案是肯定的，根據(jù)浮力的基本原理：浮力的產(chǎn)生不受水量大小的制約，僅與水頭高度的大小有關(guān)。對此產(chǎn)生的爭議，只能經(jīng)過反復(fù)溝通、解釋說明予以解決。

3 巖土工程施工中局部結(jié)構(gòu)抗浮

巖土工程施工地下水的最高位置通常在地下水未受到人為干擾，且長期沒有觀測資料的施工場地，在做好詳細地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上，觀測好不同地層地下水的水位，可容易確定地層最高水位。受自然因素和人為因素影響較大地區(qū)，因不同影響因素的不確定性，要確定最高水位較困難。巖土工程施工場地抗浮設(shè)防水位，因在地下場地有不同在建工程項目，施工基底深度可能涉及不同地下水層出現(xiàn)有所差異的抗浮設(shè)防水位，所以不存在統(tǒng)一場地抗浮設(shè)防水位。

對于局部抗浮，可按上部結(jié)構(gòu)自重是否均布來分析。對于自重均勻但是地下室底板跨度較大的結(jié)構(gòu)，可以通過加大底板厚度、降低底板高度、增設(shè)覆土或者在底板中間增設(shè)抗浮錨桿等方案來進行抗浮，各種方案要根據(jù)水浮力的大小，施工條件來合理選用。對于上部施工分布不均勻的情況，在保證整體抗浮穩(wěn)定之余，必須要對自重較小部分區(qū)域校核局部的抗浮穩(wěn)定性，考慮柱、梁、板的荷載傳遞過程，著重驗算自重較小的結(jié)構(gòu)區(qū)域的荷載是否能夠大于水浮力總值。

圖1 巖土工程施工抗浮設(shè)計流程圖

4 工程實例

某在建項目已施工過半，為框架結(jié)構(gòu)，設(shè)1層地下室，室外地坪標高為60.00m，地下室底板標高為55.80m，基礎(chǔ)形式為人工挖孔樁，場地外側(cè)為一已建道路，路面標高約55.00m。相對關(guān)系見圖2。

圖3 監(jiān)測孔水位標高變化圖

圖2 巖土工程施工項目相對位置關(guān)系圖

該施工項目建成后待驗收期間，在經(jīng)歷某次較長時間降雨天氣后，發(fā)現(xiàn)地下室底板開裂、冒水的現(xiàn)象，局部開鑿孔洞后，出現(xiàn)冒水高度達2m以上的情況，為查明具體的水位情況，后續(xù)在地下室外圍約2m的位置處共布置了4個水位監(jiān)測孔，進行了為期一個月的地下水位的觀測，相關(guān)觀測結(jié)果見圖3：

水位監(jiān)測結(jié)果顯示：

（1）地下水位的最大值達 59.80m，已高于外側(cè)道路標高55.00m 達 4.80m的高度。

（2）監(jiān)測周期內(nèi)大致出現(xiàn)三次降雨過程，水位變化曲線也能大致反映地下水隨降水發(fā)生、地表水下滲而有所抬升的情況，但水位升高時間稍滯后于降水時間。

（3）地下水位在受降水影響升高后，其后續(xù)的水位降低、壓力消散過程較慢，水位變化平緩，但在地下室外側(cè)回填土層透水性較好的位置，其消散速度相對較快。

5 結(jié)語

（1）抗浮水位的確定應(yīng)結(jié)合場地周邊的情況以及場地內(nèi)水文地質(zhì)條件綜合確定，對場地內(nèi)室外地坪標高與場地外道路或地坪標高存在較大高差的情況，應(yīng)主要參照場地內(nèi)的室外地坪標高進行確定，因此，勘察單位所提抗浮水位高于場地外道路路面標高的情況是正確的，也是必要的，原因是地下室周邊土體內(nèi)由于受短時降水影響產(chǎn)生地下水水位雍高，水體不能及時排出，水壓力不能及時消散，從而對地下室產(chǎn)生浮力。

（2）抗浮水位的確定應(yīng)根據(jù)工程項目的使用工況確定，根據(jù)基坑開挖期間所表現(xiàn)的地下水的水量大小、水位高低確定抗浮水位的觀點是依據(jù)不足的，且地下水產(chǎn)生浮力的大小與水量大小沒有直接關(guān)系。

（3）抗浮水位的確定直接關(guān)系到地下結(jié)構(gòu)防水、防滲設(shè)計、外墻及底板結(jié)構(gòu)設(shè)計、抗浮穩(wěn)定（整體抗浮穩(wěn)定與局部抗浮穩(wěn)定）驗算，合理的確定方法應(yīng)通過對場地水位監(jiān)測的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，并結(jié)合場地具體情況進行綜合分析。