董克鵬 （天津水運(yùn)工程勘察設(shè)計(jì)院 天津300456）

淺談如何確定場地的抗浮設(shè)防水位

董克鵬 （天津水運(yùn)工程勘察設(shè)計(jì)院 天津300456）

由于地下水水位受到人類活動(dòng)及自然環(huán)境的影響，使其具有隨機(jī)動(dòng)態(tài)變化性，故確定場地的抗浮設(shè)防水位是巖土工程勘察中必不可少且至關(guān)重要的參數(shù)，從某種意義上說也影響著工程的整體造價(jià)。在確定場地的抗浮設(shè)防水位時(shí)要全面考慮、抓住重點(diǎn)，同時(shí)在嚴(yán)格遵守規(guī)范的前提下，仔細(xì)分析、合理采取。

地下水 抗浮設(shè)防水位 最高水位 最低水位

地下水根據(jù)賦存形態(tài)的不同可分為3種類型，即：上層滯水、潛水與承壓水。在勘察報(bào)告中一般給出勘察期間鉆孔內(nèi)的水位（初見水位、穩(wěn)定水位）、歷史最高水位及歷史最低水位這3種，而這些水位數(shù)值不能真實(shí)地反映場地地下水的實(shí)際賦存狀態(tài)。確定地下水水位需要綜合考慮本地區(qū)地下水的長期動(dòng)態(tài)觀測資料、建筑場地的水文地質(zhì)條件及多年經(jīng)驗(yàn)等因素，而確定場地的抗浮設(shè)防水位還要結(jié)合建（構(gòu)）筑物的基礎(chǔ)形式、需求荷載、基礎(chǔ)埋深等等諸多方面的因素，在全面考慮后才能給出最佳的場地抗浮設(shè)防水位供設(shè)計(jì)及施工參考。

隨著城市化的高速發(fā)展，城鎮(zhèn)人民生活質(zhì)量的普遍提高，幾乎新近設(shè)計(jì)的住宅小區(qū)都有地下室或者儲藏間，甚至一些有實(shí)力的開發(fā)商還修建了地下車庫，這就為緩解小區(qū)停車車位緊張的情況創(chuàng)造了極其有利的條件。但是，無論是單地下車庫還是地下室及儲藏間，抗浮設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分，抗浮設(shè)計(jì)也影響著整個(gè)工程的成本，并且在整個(gè)工程總投資中占很大的比例。目前的總體情況是，設(shè)計(jì)單位根據(jù)勘察單位提供的勘察報(bào)告進(jìn)行工程的抗浮驗(yàn)算，而勘察報(bào)告中一般會(huì)給出3種：勘察期間的水位；歷史最高水位；歷史最低水位。而這些資料顯然是與實(shí)際情況有些差異。土體孔隙及巖體裂隙中賦存著大量的地下水，這些地下水對巖土體中的地下水水位以下的結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生向上的浮力，如果該建（構(gòu)）筑物的自重小于浮力，地下水就會(huì)對該建（構(gòu)）筑物產(chǎn)生不同程度的破壞：輕則地下室底板隆起，導(dǎo)致底板破壞，地下水進(jìn)入建（構(gòu)）筑物，無法正常使用；重則建（構(gòu)）筑物整體不均勻浮起，導(dǎo)致梁柱結(jié)點(diǎn)處開裂和底板破壞以及建（構(gòu)）筑物的傾斜甚至整體失穩(wěn)，發(fā)生傾覆、倒塌等事故。無論何種程度的破壞都會(huì)對工程造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此需要深入研究地下結(jié)構(gòu)的抗浮問題。

1 對參考文獻(xiàn)的探究

1.1 文獻(xiàn)2的結(jié)論

抗浮設(shè)防水位總體根據(jù)區(qū)域工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件總體確定，然后再依據(jù)具體某個(gè)勘察項(xiàng)目的整個(gè)場地的工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件來精確決定，通常取地下水中第一層潛水的最高水位作為整個(gè)場地的抗浮設(shè)防水位。

1.2 文獻(xiàn)4的結(jié)論

只有在充分掌握整個(gè)場地的水位地質(zhì)條件以及建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)底部位于哪個(gè)含水層時(shí)，才可根據(jù)下式計(jì)算出該場地地下水最高水位，即地下水最高水位=勘察期間該場地地下水最高水位+該含水層地下水位在相當(dāng)于勘察時(shí)期的年度變幅+可能的意外補(bǔ)給造成的該含水層水位上升幅度值。

1.3 文獻(xiàn)5的結(jié)論

在充分掌握場地地基土土層中的孔隙水壓力情況后，根據(jù)相關(guān)規(guī)范及公式反算出建（構(gòu)）筑物的抗浮設(shè)防水位，并提供給有關(guān)單位。

1.4 文獻(xiàn)6的結(jié)論

當(dāng)建（構(gòu)）筑物的埋藏條件較淺且建（構(gòu)）筑物的地下部分處于潛水影響范圍內(nèi)時(shí)，該場地的抗浮設(shè)防水位宜取最高水位。

2 確定抗浮設(shè)防水位時(shí)存在的問題

①通過分析文獻(xiàn)的研究成果，可以得出結(jié)論：目前對于抗浮設(shè)防水位的確定沒有統(tǒng)一的、具體的方法或公式。

②多數(shù)國家及地方規(guī)范中所涉及的抗浮設(shè)防水位都是針對平原地區(qū)提出的，而山區(qū)、丘陵及斜坡地帶的抗浮設(shè)防水位的取值沒有提到。

③由于地下水水位有隨機(jī)變化的性質(zhì)，且受到諸多因素的影響，故應(yīng)該全面考慮，抓住重點(diǎn)，輔以次要因素。

④由于多數(shù)城市缺乏本地區(qū)區(qū)域水文地質(zhì)資料，沒有建立長期的觀測網(wǎng)絡(luò)，更沒有相應(yīng)的水文分析預(yù)報(bào)系統(tǒng)，故在勘察單位提供的勘察報(bào)告中涉及的抗浮設(shè)防水位不是很精確。

⑤由于現(xiàn)在國內(nèi)的勘察手段不是很合理，這樣就先天決定了勘察結(jié)果與該場地的真實(shí)情況有一定距離，而更有甚者幾乎不按照國家及地方相關(guān)規(guī)范操作，這樣得出的土工數(shù)據(jù)是無法采用、也無任何說服力的。

⑥僅僅依靠在勘察期間內(nèi)所獲取的場地地下水情況是很片面、不準(zhǔn)確的，應(yīng)該進(jìn)行專門的水文地質(zhì)勘察，只有通過這樣得到的結(jié)論才更接近真實(shí)值，更能反映該場地的真實(shí)情況。

⑦根據(jù)現(xiàn)在勘察市場的總體情況看，由于勘察的工期短，所以只能簡單了解在勘察期間內(nèi)的地下水水位情況，而該場地地下水水位年度變化情況不清楚，多年的變化情況更無從談起。

⑧綜上所述，如今確定抗浮設(shè)防水位一般是基于勘察期間所了解的地下水情況輔以當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定，沒有專門進(jìn)行水位地質(zhì)勘察及相關(guān)水文資料，故在勘察單位提供的勘察報(bào)告中提到的抗浮設(shè)防水位與該場地的抗浮設(shè)防水位真實(shí)值存在一定差異。

3 抗浮設(shè)防水位涉及的因素

①通過了解場地所處地區(qū)的區(qū)域水文地質(zhì)條件，從而對該場地的抗浮設(shè)防水位有一個(gè)整體的認(rèn)識及范圍。

②全面了解該場地水文地質(zhì)條件，從而縮小該場地抗浮設(shè)防水位的取值區(qū)間。

③掌握場地周邊的自然環(huán)境特征，預(yù)估工程后期設(shè)計(jì)施工情況以及可能存在的影響地下水水位的因素，從而更精確的確定抗浮設(shè)防水位。

④山區(qū)丘陵地帶建議進(jìn)行專門水文地質(zhì)調(diào)查，結(jié)合當(dāng)?shù)厮臍庀髼l件、場地周邊水位地質(zhì)條件、人為影響因素等。

4 平原地區(qū)抗浮設(shè)防水位的初步計(jì)算方法

①如果當(dāng)?shù)赜型晟频乃牡刭|(zhì)資料及水文長期觀測資料，抗浮設(shè)防水位可按照下式計(jì)算，即：抗浮設(shè)防水位=場地所在區(qū)域地下水最高水位+可能的意外補(bǔ)給造成的場地最高水位上升值。

②如果沒有水文地質(zhì)資料及水文長期觀測資料，則建議抗浮設(shè)防水位可按照下式計(jì)算，即：建議抗浮設(shè)防水位=勘察期間場地內(nèi)地下水最高水位+該層地下水位在相當(dāng)于勘察時(shí)期的年度變幅（當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，無經(jīng)驗(yàn)可視情況取0.5～1.0 m）+可能的意外補(bǔ)給造成的場地最高水位上升值。

③經(jīng)上述公式計(jì)算所得的抗浮設(shè)防水位只是初步計(jì)算值，不能完全應(yīng)用于實(shí)際，要在充分結(jié)合該場地的實(shí)際情況下，綜合考慮分析后進(jìn)行適當(dāng)修正，這樣得出的結(jié)果才能提供給設(shè)計(jì)及施工單位，作為其參考標(biāo)準(zhǔn)。

5 山區(qū)丘陵地帶抗浮設(shè)防水位的初步計(jì)算方法

①需進(jìn)行專門的水文地質(zhì)調(diào)查，了解區(qū)域水文氣象條件及后期人工的排水條件等。

②根據(jù)勘察期間地下水水位的等高線圖，提示設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)時(shí)需考慮由于地下水滲流作用對建（構(gòu)）筑物底部所產(chǎn)生的非均布荷載給建（構(gòu)）筑物帶來的不利影響。

③如果工程在施工時(shí)有完善的降水、排水措施，則可按場地實(shí)際的降水、排水措施所能夠控制的最高水位作為抗浮設(shè)防水位，最好留有一定的安全系數(shù)。

④場地的抗浮設(shè)防水位一般情況下可采用下面的公式，即：抗浮設(shè)防水位=勘察期間場地地下水最高水位+年內(nèi)最大降雨導(dǎo)致地下水位上升值+可能的意外補(bǔ)給造成的場地最高水位上升值。

6 總結(jié)

確定場地的抗浮設(shè)防水位，首先要弄清建（構(gòu)）筑物底部所處的地層情況，當(dāng)基礎(chǔ)底部位于潛水或承壓水的地層中時(shí)，基礎(chǔ)底部所受地下水浮力直接受該層地下水最高水位標(biāo)高控制；當(dāng)基礎(chǔ)底部位于兩含水層間的弱透水層中時(shí)，要根據(jù)上下層地下水最高水位的標(biāo)高決定。研究抗浮設(shè)防水位是個(gè)比較復(fù)雜的課題，尤其對于沒有地下水長期觀測資料的地區(qū)，而場地抗浮設(shè)防水位的取值應(yīng)綜合考慮各種可能因素，只有這樣才能給設(shè)計(jì)和施工單位提供較準(zhǔn)確的場地抗浮設(shè)防水位值?？垢∷坏母叩褪怯绊懟A(chǔ)底部安全性的重要指標(biāo)，也是工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的一個(gè)重要因素，這就要求巖土工程師和結(jié)構(gòu)工程師在考慮建（構(gòu)）筑物處于地下水水位以下部分的受力情況時(shí)，應(yīng)在完全掌握場地區(qū)域工程地質(zhì)、區(qū)域水文地質(zhì)、建筑條件和地形、地貌等情況的前提下，充分分析各種影響因素，采用最不利組合綜合確定地下建筑物的抗浮設(shè)防水位?！?/p>

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2012-07-09