淺談如何確定場地的抗浮設防水位

董克鵬 （天津水運工程勘察設計院 天津300456）

淺談如何確定場地的抗浮設防水位

董克鵬 （天津水運工程勘察設計院 天津300456）

由于地下水水位受到人類活動及自然環境的影響，使其具有隨機動態變化性，故確定場地的抗浮設防水位是巖土工程勘察中必不可少且至關重要的參數，從某種意義上說也影響著工程的整體造價。在確定場地的抗浮設防水位時要全面考慮、抓住重點，同時在嚴格遵守規范的前提下，仔細分析、合理采取。

地下水 抗浮設防水位 最高水位 最低水位

地下水根據賦存形態的不同可分為3種類型，即：上層滯水、潛水與承壓水。在勘察報告中一般給出勘察期間鉆孔內的水位（初見水位、穩定水位）、歷史最高水位及歷史最低水位這3種，而這些水位數值不能真實地反映場地地下水的實際賦存狀態。確定地下水水位需要綜合考慮本地區地下水的長期動態觀測資料、建筑場地的水文地質條件及多年經驗等因素，而確定場地的抗浮設防水位還要結合建（構）筑物的基礎形式、需求荷載、基礎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防水位供設計及施工參考。

隨著城市化的高速發展，城鎮人民生活質量的普遍提高，幾乎新近設計的住宅小區都有地下室或者儲藏間，甚至一些有實力的開發商還修建了地下車庫，這就為緩解小區停車車位緊張的情況創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，抗浮設計是整個設計的一個重要組成部分，抗浮設計也影響著整個工程的成本，并且在整個工程總投資中占很大的比例。目前的總體情況是，設計單位根據勘察單位提供的勘察報告進行工程的抗浮驗算，而勘察報告中一般會給出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構會產生向上的浮力，如果該建（構）筑物的自重小于浮力，地下水就會對該建（構）筑物產生不同程度的破壞：輕則地下室底板隆起，導致底板破壞，地下水進入建（構）筑物，無法正常使用；重則建（構）筑物整體不均勻浮起，導致梁柱結點處開裂和底板破壞以及建（構）筑物的傾斜甚至整體失穩，發生傾覆、倒塌等事故。無論何種程度的破壞都會對工程造成巨大的經濟損失，因此需要深入研究地下結構的抗浮問題。

1 對參考文獻的探究

1.1 文獻2的結論

抗浮設防水位總體根據區域工程地質條件及水文地質條件總體確定，然后再依據具體某個勘察項目的整個場地的工程地質條件及水文地質條件來精確決定，通常取地下水中第一層潛水的最高水位作為整個場地的抗浮設防水位。

1.2 文獻4的結論

只有在充分掌握整個場地的水位地質條件以及建（構）筑物基礎底部位于哪個含水層時，才可根據下式計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于勘察時期的年度變幅+可能的意外補給造成的該含水層水位上升幅度值。

1.3 文獻5的結論

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

1.4 文獻6的結論

當建（構）筑物的埋藏條件較淺且建（構）筑物的地下部分處于潛水影響范圍內時，該場地的抗浮設防水位宜取最高水位。

2 確定抗浮設防水位時存在的問題

①通過分析文獻的研究成果，可以得出結論：目前對于抗浮設防水位的確定沒有統一的、具體的方法或公式。

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

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

④由于多數城市缺乏本地區區域水文地質資料，沒有建立長期的觀測網絡，更沒有相應的水文分析預報系統，故在勘察單位提供的勘察報告中涉及的抗浮設防水位不是很精確。

⑤由于現在國內的勘察手段不是很合理，這樣就先天決定了勘察結果與該場地的真實情況有一定距離，而更有甚者幾乎不按照國家及地方相關規范操作，這樣得出的土工數據是無法采用、也無任何說服力的。

⑥僅僅依靠在勘察期間內所獲取的場地地下水情況是很片面、不準確的，應該進行專門的水文地質勘察，只有通過這樣得到的結論才更接近真實值，更能反映該場地的真實情況。

⑦根據現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，如今確定抗浮設防水位一般是基于勘察期間所了解的地下水情況輔以當地經驗確定，沒有專門進行水位地質勘察及相關水文資料，故在勘察單位提供的勘察報告中提到的抗浮設防水位與該場地的抗浮設防水位真實值存在一定差異。

3 抗浮設防水位涉及的因素

①通過了解場地所處地區的區域水文地質條件，從而對該場地的抗浮設防水位有一個整體的認識及范圍。

②全面了解該場地水文地質條件，從而縮小該場地抗浮設防水位的取值區間。

③掌握場地周邊的自然環境特征，預估工程后期設計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防水位。

④山區丘陵地帶建議進行專門水文地質調查，結合當地水文氣象條件、場地周邊水位地質條件、人為影響因素等。

4 平原地區抗浮設防水位的初步計算方法

①如果當地有完善的水文地質資料及水文長期觀測資料，抗浮設防水位可按照下式計算，即：抗浮設防水位=場地所在區域地下水最高水位+可能的意外補給造成的場地最高水位上升值。

②如果沒有水文地質資料及水文長期觀測資料，則建議抗浮設防水位可按照下式計算，即：建議抗浮設防水位=勘察期間場地內地下水最高水位+該層地下水位在相當于勘察時期的年度變幅（當地經驗，無經驗可視情況取0.5～1.0 m）+可能的意外補給造成的場地最高水位上升值。

③經上述公式計算所得的抗浮設防水位只是初步計算值，不能完全應用于實際，要在充分結合該場地的實際情況下，綜合考慮分析后進行適當修正，這樣得出的結果才能提供給設計及施工單位，作為其參考標準。

5 山區丘陵地帶抗浮設防水位的初步計算方法

①需進行專門的水文地質調查，了解區域水文氣象條件及后期人工的排水條件等。

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

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

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

6 總結

確定場地的抗浮設防水位，首先要弄清建（構）筑物底部所處的地層情況，當基礎底部位于潛水或承壓水的地層中時，基礎底部所受地下水浮力直接受該層地下水最高水位標高控制；當基礎底部位于兩含水層間的弱透水層中時，要根據上下層地下水最高水位的標高決定。研究抗浮設防水位是個比較復雜的課題，尤其對于沒有地下水長期觀測資料的地區，而場地抗浮設防水位的取值應綜合考慮各種可能因素，只有這樣才能給設計和施工單位提供較準確的場地抗浮設防水位值。抗浮水位的高低是影響基礎底部安全性的重要指標，也是工程經濟指標的一個重要因素，這就要求巖土工程師和結構工程師在考慮建（構）筑物處于地下水水位以下部分的受力情況時，應在完全掌握場地區域工程地質、區域水文地質、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防水位。■

[1]中華人民共和國建設部.高層建筑巖土工程勘察規程[S].JG J72-2004.北京：中國建筑工業出版社，2004.

[2]張曠成，丘建金.關于抗浮設防水位及浮力計算問題的分析討論[J].巖土工程技術，2007,21（1）：15-20.

[3]中華人民共和國建設部.巖土工程勘察規范[S].G B50021-2001.北京：中國建筑工業出版社，2009.

[4]王建英，佘廣洪，程學軍.建筑物抗浮設計中幾個問題的分析[J].建筑技術，2005,36（7）：544-545.

[5]張在明，孫保衛，徐宏聲.地下水賦存狀態與滲流特征對基礎抗浮的影響[J].土木工程學報，2001,34（1）：31-35.

[6]黃志侖，馬金普，李叢蔚.關于多層地下水情況的抗浮水位[J].巖土工程技術，2005，19（4）：182-183，217.

[7]袁正如.地下工程抗浮設計中的幾個問題[J].地下空間與工程學報，2007（3）：135-137.

[8]邱向榮，鄧高，黃平安.地下水浮力計算的若干問題的探討[J].廣東土木與建筑，2004（11）：22-24.

2012-07-09