巖土工程中抗浮水位確定的問題研究

段平國，張志軍，常 寶

（湖南省煤田地質局水工環地質勘探隊，湖南 長沙 410011）

近二十年以來，隨著國內進行大范圍工程施工建設，基礎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。抗浮設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百萬；同時，若抗浮水位確定不當，結構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工程事故也已屢見不鮮。現實中，由于所處角度不同，勘察設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， 對勘察設計人員及相關技術人員而言極其重要。

1 抗浮水位與周邊道路標高的關系

眾所周知，施工場地標高與周邊道路標高的關系較為復雜，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）兩側形成一定坡度，甚至高差較大的情況也經常遇見，而建筑場地內的室外地坪標高往往變化不大，由此造成施工場地內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場地內室外地坪標高結合地下水的類型、賦存情況綜合確定的，由此經常出現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，在基坑開挖過程中遇見該層地下水時，表現為可見少量水體、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，對地下結構產生浮力？答案是肯定的，根據浮力的基本原理：浮力的產生不受水量大小的制約，僅與水頭高度的大小有關。對此產生的爭議，只能經過反復溝通、解釋說明予以解決。

3 巖土工程施工中局部結構抗浮

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，在做好詳細地質調查基礎上，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，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有所差異的抗浮設防水位，所以不存在統一場地抗浮設防水位。

對于局部抗浮，可按上部結構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構，可以通過加大底板厚度、降低底板高度、增設覆土或者在底板中間增設抗浮錨桿等方案來進行抗浮，各種方案要根據水浮力的大小，施工條件來合理選用。對于上部施工分布不均勻的情況，在保證整體抗浮穩定之余，必須要對自重較小部分區域校核局部的抗浮穩定性，考慮柱、梁、板的荷載傳遞過程，著重驗算自重較小的結構區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計流程圖

4 工程實例

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

圖3 監測孔水位標高變化圖

圖2 巖土工程施工項目相對位置關系圖

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

水位監測結果顯示：

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

（2）監測周期內大致出現三次降雨過程，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，但在地下室外側回填土層透水性較好的位置，其消散速度相對較快。

5 結語

（1）抗浮水位的確定應結合場地周邊的情況以及場地內水文地質條件綜合確定，對場地內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，應主要參照場地內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由于受短時降水影響產生地下水水位雍高，水體不能及時排出，水壓力不能及時消散，從而對地下室產生浮力。

（2）抗浮水位的確定應根據工程項目的使用工況確定，根據基坑開挖期間所表現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不足的，且地下水產生浮力的大小與水量大小沒有直接關系。

（3）抗浮水位的確定直接關系到地下結構防水、防滲設計、外墻及底板結構設計、抗浮穩定（整體抗浮穩定與局部抗浮穩定）驗算，合理的確定方法應通過對場地水位監測的數據為基礎，并結合場地具體情況進行綜合分析。