某工程施工期地下室抗浮設防水位的合理取值

敖國碧

摘要：隨著城市的發展，地下建筑的開發和利用越來越多，地下水的抗浮設防水位成為了一個重要的議題。抗浮設防水位的取值是一個比較復雜的問題，需科學的預測建筑物在使用同期內的最高水位，并需考慮最不利情況，其地下水影響因素有補排泄條件、地質環境以及人為因素。合理的設置抗浮設防水位特別重要，將直接影響擬建物的建設費用和使用安全。本文通過某工程施工期間地下室上浮破壞事故實例，結合地質環境，探討施工期地下室抗浮水位的合理取值。

關鍵詞：地下室；抗浮設防水位

1.引言

隨著城市發展，建設用地比較緊張，大量興建高層及超高層建筑，地下建筑的開發和利用越來越多，地下建筑將會面臨越來越多的防水與抗浮問題。合理的確定地下建筑抗浮設防水位，將直接影響擬建物的使用安全和投資費用，并有較大經濟價值和社會效益。抗浮設計的重點是如何科學確定抗浮評價計算所需的、保證使用安全和經濟合理的抗浮設防水位，需科學的預測建筑物使用壽命同期內的最高水位，并考慮最不利情況。但勘察期間一般很難提供經濟合理的抗浮設防水位，一是由于勘察工作施工工期短，很難滿足一個水文年的地下水位監測要求；二是無長期的、系統的區域水文觀測資料。

貴州省可溶巖的分布面積占全省面積的69.1%，近年來，大量的工程建設中，由于含水層的非均質性，含水系統滲透和滲流場的復雜性，動態變幅較大等，基坑、孔樁及地下室工程在施工過程中，常會出現地下水滲水上浮，水位有時高出勘察期間值數米，涌水量超出預測值的幾倍甚至幾十倍。地下水位的變幅均無規律，與地下水本身天然變化、賦存條件及氣候特征、降水多少等自然因素有關，還受地下水的開采、水資源的利用等人為因素影響。因此，勘察期間受諸多條件制約，難以正確判斷地下水位、合理選取抗浮設防水位，可能影響后期的質量，甚至是地下建筑的上浮破壞。本文通過貴州地區某工程施工期間地下室上浮破壞事故實例，對工程地質條件和水文地質條件進行研究分析，在多因素比較的基礎上，對抗浮設防水位的合理選取進行探討分析，以期為今后類似工程勘察和設計提供參考。

2.工程概況

某擬建工程位于斜坡地帶，框架結構，地上三層，地下一層，局部地下室。地下室為-4.8m的架空停車場（施工期設計變更為地下設備試驗室）。擬建物全長93m，寬36m，其中局部地下室全長為38.8m，寬36m。獨立柱基礎，基礎埋置深度為不大于1.5m，一般為0.5m，單柱最大荷重3800KN。地坪標高1112.00m，地下室底板標高1107.20m。本工程在施工期間由于突遇強降水，地下室出現上浮破壞事故。

3.勘察期場地工程地質條件分析

3.1地形地貌及巖土結構特征

擬建場地為山地斜坡地形，位于緩坡地帶，居民集中生活地，整個場西高東低，西側地面高約1134.90m，東側距地下室5m場地標高約1103m。建筑場地標高在1119.20m～1109.80m。巖層單斜產出，傾向85°，傾角47°，為三疊系下統安順組（T1a）白云巖、泥質白云巖，未見其它不良地質作用，地下室基礎埋置于泥質白云巖。

3.2水文地質條件分析

該區屬于烏江水系南明河流域的匯水范圍，場地地勢相對較高，地表水徑流條件比較好。場地以北120m處有一泉水出露，施工期流量約為2.80m3/d，出水標高為1108m，枯水季節無出露，為季節性泉水，由上層滯水補給形成。擬建場地南側距花溪河約1200m，河水面常年水位1095.5m，洪水位1097.8m，本場地坪場標高1112.6m，擬建場區地層滲水性較弱，故花溪河對本場地影響不大。地下水24h觀測水位在1103m～1108m之間，無明顯變化規律，該水位含鉆孔施工滯留水及大氣降水，孔內水補給較緩慢。場地地下水主要為大氣降水補給，地下水水量不豐富，場區地下水類型為第四系孔隙水、基巖裂隙水、碳酸鹽巖溶洞裂隙水。

該地區無專門的水文地質勘察資料和長期地下水位區域觀測資料。場地處于斜坡上，東側地形較低，并低于地下室底板標高，地下水與地表水徑流條件較好，基礎位于中風化泥質白云巖上，泥質白云巖透水性極弱，地下水位變幅在2m左右，穩定地下水位按1105m取值。根據[1]資料，因地下水位低于地下室底標高，故不考慮地下室的浮力影響，但應作防滲設計。

4.勘察期間抗浮設防水位的確定

根據規范[2-5]的要求，因本擬建工程所在區域無長期地下水觀測資料，勘察期間根據場地地形地貌、地下水補給、排泄條件，并結合擬建物的結構特征、工程地質條件和水文地質條件，結合勘察報告[1]資料綜合分析，因地下水位低于地下室底標高，故不考慮地下室的浮力影響，建議地下水抗浮設防水位按1105m確定，并應作好防滲措施設計。經后期地基與基礎開挖后，本場地未見地下水。

5.施工期質量事故原因分析

該工程在完成地基基礎施工和一層樓面施工（基坑還未回填）時突遇強降水，地表水漫流灌入地下室場，基坑集中積水，形成“腳盆”效應，造成地下室底板上浮，局部結構梁拉裂。經分析，出現質量事故有如下因素：

5.1施工期間工程地質及水文地質環境改變

工程施工期，因擬建場地周邊進行大范圍的土石方平場，未設施地表、地下排水管網，在雨季地表水、地下水排泄受阻，降水沿場坪松散渣土入滲，松散渣土層的入滲能力強，因此改變了地下水的補、徑、排條件。

在擬建場地東側堆填高出地坪標高的素填土層（紅粘土）并且封閉，素填土層未經壓實處理，地表水、地下水不易排泄。大量的地表水入滲形成泡水帶，改變了地下水的補給、埋藏條件。

5.2本工程未作抗浮和防水措施

本工程的地基持力層為泥質白云巖，泥質白云巖為不透水性巖層，為該場地相對隔水層。施工期因設計變更，改架空地下室為地下設備試驗室，并在施工期忽略降水對地下室的影響，在施工過程中未采取防、排水措施，因此在施工期遇強降水，地下室未作抗浮設防措施，地表水流入基坑形成“腳盆”效應，地下室因此受水浮力而破壞。

6.施工建議

合理確定建筑物的抗浮設防水位，要綜合考慮影響擬建場區的自然因素和人為因素，結合擬建場區的地質及水文條件、擬建筑物基礎埋置的位置。本工程在極端的氣象條件下，地表水漫流集中入滲、地下室積水未及時作降排水處理、整個地下室積水的情況下，地下室的抗浮水位理所當然應按最不利的地下水位1112m取值，即室外地坪標高處。

已破壞的結構物經檢測可修復，不影響安全使用，不影響下一道工序施工，但應采取有效的抗浮處理措施。在避免地表水再次漫流進入基坑內，確保地下室險情不再加重，并應正確解決地下室歸位問題，避免地下室二次損傷。本工程為地上三層，地下室又為設備試驗室，經設計驗算，構筑物投入使用后，基坑按相關規定回填封閉，構筑物的自重足夠抵抗水浮力作用。當務之急應著力做好施工期的防水、抗浮設防問題。結合擬建場區的地質、水文地質環境，東側地形有利于采取浮力消除處理措施，即通過疏排水方法，使地下水位保持在預定的標高之下，減小或消除地下水對構筑物的浮力影響，從而達到構筑物抗浮的目的。

因此，施工期出現質量事故后，抗浮設防水位應結合本工程的地質環境以及特殊的氣候條件，做好浮力消除措施的條件下，地下水抗浮設防水位可按1107m考慮，即地下室底標高處。

旗工期浮力消除具體處理措施為：一是在地下室南側、西側作封閉硬化隔擋處理措施，設置地表水引流溝，對地表水進行引流，避免地表水二次漫流進入基坑內，消除地下室二次險情。二是在基坑東側位置平行軸線設置疏、排水盲溝，盲溝頂標高應低于地下室底板標高，使坑內積水沿盲溝順利排出。待地下室回填封閉、建筑物投入使用后，地下水的浮力影響就逐漸減弱。這樣的處理措施施工簡便，既節約費用，又壓縮工期。

7.結論與建議

在地下建筑抗浮設計中，為確保構筑物的安全，要考慮最不利的地下水位情況，科學預測構筑物使用期內地下水的最高水位。這就需要考慮構筑物所處區域的宏觀水文地質背景和歷史資料，及今后一段時間內可能出現的不利組合情況。抗浮水位的取值是一個較為復雜的問題，工程期應具體情況具體處理，應作技術經濟的對比分析，取值太高，造成浪費，反之過低又會造成地下室底板開裂滲水，給工程建設帶來損失。根據地形地貌條件、地下水類型、補排泄條件、巖土體性質、擬建物的結構特征以及周邊環境條件，并結合相關規范要求，綜合判斷地下水位，合理進行防水、抗浮處理設計，使地下水位抗浮設防滿足國家相關規范和正常使用要求，作出比較經濟合理的抗浮設防水位取值。

抗浮設防水位是一個如同抗震設防一樣重要的技術經濟指標，僅以勘察階段的水位觀測資料確定抗浮設防水位是不確切和遠遠不夠的。抗浮設防水位的準確度需進行深入持久的研究及大量觀測資料的積累。

參考文獻：

[1]《某工程施工期地下室抗浮設防水位的合理取值》巖土工程勘察報告[J].

[2]建設部.巖土工程勘察規范GB 50021-2001（2009）[S].

[3]建設部.建筑地基基礎技術規范GB 50007-2011[S].

[4]建設部.高層建筑巖土工程勘察規程JGJ72-2004[S].

[5]貴州省貴州省建筑巖土工程技術規范（DBJ52∕T 046-2018）.

[1]貴州省貴州建筑地基基礎設計規范（DBJ52∕T 045-2018）.