地下室的抗浮设防水位的确定

孙大鹏 肖轶业 刘萌

(山东明嘉勘察测绘有限公司，山东 淄博 255086)

地下室的抗浮设防水位的确定

孙大鹏 肖轶业 刘萌

(山东明嘉勘察测绘有限公司，山东 淄博 255086)

抗浮设防水位是指抗浮评价计算所需的、保证设防安全和经济合理的地下水位。地下室的抗浮设防水位是一项重要的技术经济指标，抗浮问题关系到工程的质量和造价，地下室等地下建筑必须面临地下结构物的防水与抗浮问题，而抗浮设计的重点是合理的确定抗浮设防水位。

地下室；抗浮设防水位；抗浮设计

1、前言

随着城市化进程的加快，建设用地的逐年减少，为满足需要，地下室、地下车库及地下商场的开发和利用也越来越多，埋深也越来越深。在设计和施工时一般都要考虑地下室抗浮问题，特别是施工期间地下室刚建好而上部结构还未施工时，如遇暴雨或地下水位的突然回升等，常发生地下室上浮、倾斜，严重的甚至造成地下室梁板严重开裂。

设防水位是指地下室抗浮计算所需的、保证抗浮设防安全和经济合理的场地地下水位，目的是为保证建筑物施工和使用期间安全，不致因地下水位上升、浮力加大而引起抗浮失效。此外，抗浮设防水位应是场地水位，应从较大范围的整个场地来考虑，而不是以某个单独建筑考虑。

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）对地下水的抗浮设防水位问题作为强制性条文作了如下规定：当地下水埋深较浅，建筑地下室或地下结构物存在上浮问题时，应进行抗浮验算。《高层建筑岩土工程勘察规程》也指出：重要工程的抗浮设防水位应进行专门论证后提出。因此，正确的评价地下室的抗浮设防水位对建设工程的质量、经济方面起着非常重要的作用。

2、地下室抗浮设防水位的确定方法

岩土工程勘察报告中通常只提供该场地历年地下水最高水位和场地近3～5年地下最高水位，对场地的抗浮设防水位亦只建议进行专门论证，故设计中常有技术人员提出，近 3～5年地下最高水位可否作为场地的抗浮设防水位并作为设计水位，或者把 3～5年最高水位高程与建筑物地基底板高程之差作为抗浮水头设计，而这样的计算方法，会导致过大的基底地下水浮力，从而需要增加各种抗浮措施，提高了造价。这种计算方法问题出在忽略了不同含水层有不同的地下水位，不同的含水层有不同的最高地下水位。

要准确的确定抗浮设防水位，首先，要了解场地的水文地质条件，弄清楚地下水的赋存状态，地下水按赋存状态分为孔隙潜水、上层滞水、承压水。上层滞水存在于地表浅处，主要受大气降水补给；潜水埋藏在地表以下第一个隔水层以上，补给方式为降水渗透和河流渗透，排泄方式为人工抽取及侧向径流；承压水是埋藏在上下两个隔水层之间的地下水，是依靠大气降水与河流水通过潜水补给的。以上三种赋存状态的地下水对地下结构的作用效应是不同的。

其次，要了解当前场地含水层的分布、径流、补给、排泄关系及其相互间的作用和影响。地下水的动态变化主要受到大气降水和人类活动的综合影响；通过地质勘察，探明场地地下水类型和分布，了解场地附近地面水体与场地地下水侧向补给情况，掌握地下水近几年的年变化幅度。研究表明，大气降水对年动态变化影响较大，但不会影响多年的水位升降变化，多年的水位升降变化受人为因素影响较大，甚至可以改变各层地下水的赋存关系和渗流状态，对工程造成较大影响。再次，要了解建筑物基底所在含水层层位和标高。结构基底浮力是由基底所处的地下水层最高水位标高来控制，由于弱透水层的存在，改变了地下水的补排关系，形成了各自的赋存和渗流特征，在水力梯度驱动下，不同含水层之间会发生渗流，由于弱透水层渗透作用小，地下水垂直进入该层后水力坡度增大，水头衰减加快。当基底位于两个含水层间的弱透水层中时，要根据上下层地下水最高地下水位标高，对地下水经过弱透水层渗流衰减后达到基底高程后的水头高程计算，经过衰减后，哪层地下水的水头高，基底的地下水浮力就由哪层地下水的压力计算。此外，在查询本区域水文地质研究资料及和多年水位动态变化统计资料的前提下，需要对建筑物施工期及近百年使用期可能产生的最高地下水位进行合理计算，抗浮设防水位的确定主要取决于地下结构所处土层地下水的类型及和水头高度，首先要对地下结构埋深与地下水层进行分析，两者的相对关系如下图所示：

明确了地下结构所受上浮力的控制含水层后，需结合该水层补给、排泄条件和年变化幅度对其后期的最高水位进行预测和分析。对于地下水位观测及预警系统较完善地区，已很好的应用于工程建设；但对于资料不完善区域，地下室结构设防水位只能结合水文地质条件和工程经验来综合确定，当前常用的经验公式是：地下水最高水位=勘察期间该层地下水最高水位+该层地下水在相当于勘察时期的年变化幅度+可能的意外补给造成的该层水位上升值。（该层地下水在相当于勘察时期的年变化幅度为：在枯水期勘察加上整个年变化幅度，在丰水期勘察可以少加甚至可以不加，意外补给是指非本区大气降水的补给，如河流、水库放水补给等）。

3、工程实例

拟建东营市广饶县信义· 领秀城项目 B-1～B-4#住宅楼及地下车库工程，建设地点位于孙武路以东约 40m，广胜路以南约 20m，场地周边及附近无大型河流分布。拟建建筑物为4幢17层住宅楼，1层地下室，基础埋深5.5m，场地设计整平标高为14.80m，勘察报告显示该场地有3层地下水，第①层为台地潜水，水位标高 11.55～11.82m，年变化幅度 2.0～3.0m；第②层为层间潜水，水位标高7.52～7.96m，年变化幅度1.0～2.0m；第③层为承压水，水位标高3.28～3.54m，年变化幅度1.0～2.0m。每层层间约有4m的弱透水层，建筑物基底标高为9.50m，基底位于层间潜水层中。要求论证地下水设防水位，并对抗浮措施提出建议。

基础底板位于层间潜水中，勘察期间正值丰水期，地下水位较高，故在勘察水位的基础上再加少量年变化幅度是趋于安全的；为保证经济安全并方便计算，取半个年变化幅度。对于本区可能的意外补给，需考虑周边地区水力设施活动对场地地下水的影响，本场地所在区域水位升高近2.0m，勘察资料显示，人为放水对层间潜水的影响亦按承压水情况的一半考虑 ，台地潜水不受其它因素的影响。

场地各层地下水可能的最高水位计算，台地潜水：11.82+1/2（2～3）=13.32m；层间潜水：7.96+1/2（1～2)+1=9.96m；承压水：3.54+1/2（1～2)+2=6.54m。因建筑物基底位于层间潜水中，因此该工程抗浮设防水位按9.96m考虑。

4、结论

抗浮设防水位的确定关系到建筑物的抗浮安全，也关系到工程的投资造价，在确定建筑物基底抗浮设防水位时要有针对性，当场地下存在多层地下水时，应根据不同的地下水赋存情况与基底埋深相互结合进行评价。

[1]《工程地质手册》第四版（中国建筑工业出版社）

[2]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）

[3]《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72-2004）

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1007-6344（2015）08-0074-01