日照风化岩地基地下水抗浮设计水位取值方法及建议

刘宗江，王祥芳

（日照市城乡建设勘察测绘院有限公司，山东 日照 276826）

随着各地城市化建设进程的加速，城市综合体、城市中心及智慧城市的建设使地下空间得到高效利用，但在地下空间的开挖建设中，地下水的问题成为土建工程的关键环节；有关地下水抗浮取值的问题相关规范没有明确说明，国标《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）第3.0.2 条6 款要求建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，尚应进行抗浮验算；国标《岩土工程勘察规范》（2009 年版）（GB50021-2001）第4.1.13 条要求详细勘察应论证地下水在施工期间对工程和环境的影响。对情况复杂的重要工程，需论证使用期间水位变化和需提出抗浮设防水位时，应进行专门研究。而新版行业标准《高层建筑岩土工程勘察标准》（JGJ/T72-2017）第8.6 条地下室抗浮评价一节才对地下水抗浮取值的问题有了客观明确的说明。

我国地域辽阔，场地工程地质、水文地质条件千差万别，而地下水受区域性水文地质条件制约，随季节、气候条件变化而变化，并受到地形、地层岩性差异的不同而变化，受补给、排泄条件变化而变化，要想通过较短时间内的施工图设计阶段的详细勘察而确定抗浮设计水位是非常困难的。由于抗浮设防水位是地下室使用期间可能遇到的最高水位，这个水位显然不是勘察期间实测到的场地最高水位，也不完全是历史上观测或记录到的历史最高水位，而是地下室使用期间可能遇到的最高水位，也就是说，这个水位是岩土工程师根据场地条件和当地经验预测的未来可能出现的一个水位；这个水位反映了岩土工程师的经验判断水平，更反映了当地勘察单位日积月累的工程勘察经验。

由于缺少对风化岩地基基岩裂隙水的长期积累与研究，相当多的岩土师对基岩裂隙水的理解复杂化，经验不足的技术人员往往把上层滞水与地下水混淆；一般勘察单位均是按照“拟建场地工程勘察测量的稳定水位+地下水位变化的幅度”来提供抗浮设计水位，如果项目座落在丘陵低洼处，其抗浮设计水位符合实际，而项目座落在斜坡、缓坡处，其抗浮设计水位远高于低处市政路的道路标高，违背了水往低处渗流的自然规律；如何合理在岩土勘察报告中评价地下水的抗浮，避免不必要的投资浪费，就要重视勘察工作，让技术回归价值，体现勘察技术是生产力，不是单一的劳务服务，勘察技术工作任重道远。

1 本地区风化岩地基的工程地质条件和水文地质条件

1.1 工程地质条件

场区地貌单元属黄海陆域低山丘陵，成因类型为构造剥蚀低级夷平面，揭露地层：（1）片麻状花岗岩，表层见耕土及厚度较薄的残积层，向下发育全风化、强风化、中风化及微--未风化岩体，局部穿插岩脉，其风化岩体致密，工程地区条件好，力学强度高，中风化层厚度较大；（2）似斑状花岗闪长岩，表层见耕土及厚薄不均的残积层，向下发育全风化、强风化、中风化及微--未风化岩体，局部穿插岩脉，其岩体侵入时间短，风化程度弱，中风化层厚度薄，微--未风化的岩体完整性好，是场区优良的基础持力层。

1.2 水文地质条件

场区内地下水主要以基岩裂隙水为主，局部偶见上层滞水，地下水赋存于基岩风化带节理、裂隙发育的部位，赋水性为贫，水位不连续，其补给来源主要是大气降水，排泄以表层蒸发为主，基岩裂隙侧向迳流为辅，顺裂隙向低处渗流，风化岩下部的微——未风化岩体为不透水层，其水文地质条件简单。

2 新市区风化岩具有的特殊岩性特点

日照新市区的风化岩主要以似斑状花岗闪长岩为主，其强风化花岗闪长岩暗色矿物黏土化弱，当地俗称“麻饼砂”，结构呈片状、层状，无脉体穿插的基岩，基坑坑壁自稳性好，垂直开挖8 ～10m 无须支护；风化基岩内的裂隙水顺坡向消散快，在低洼处才能量测到真实的潜水位，其裂隙水遵循向低处、已建地下室阻挡的两边及向风化岩下部渗流的特性，该特性是本区风化岩独有的工程意义重要，为此，在交付使用的项目中没有因地下水浮托而发生工程事故的记录。区域内出露的片麻状花岗岩，风化节理、裂隙不发育，风化岩体致密，地表水渗入困难，大气降水沿地表径流，在低洼地带汇聚或进入市政管网疏排。

3 工程建设中两种因素导致地下室抗浮受损的案例

由于勘察单位对抗浮设计水位安全系数的储备，一般很难碰到仅因地下抗浮水位提供不准确而发生的工程事故，其有关工程事故的发生多是因进入汛期雨季而造成的。

3.1 汛期雨季地表水消散受阻导致地下室抗浮受损

此种工程事故发生在片麻状花岗岩风化岩地基中。案例一：阳光佳园小区位于日照山海天太公岛二路西南，地形西南高、东北低，强风化基岩裸露地表；主楼及地下车库以中风化片麻状花岗岩为基础持力层，一期项目竣工完成后进行二期项目的建设，二期项目位于东北处靠近太公岛二路，二期主楼及地下车库土建完工后恰逢雨季，此时，工程部发现一期地下车库承重柱周边底板上鼓渗水，刨开渗水处发现有0.5m 的积水不能消散，此积水与地表水有水力联系，通过分析认为：二期项目基础阻挡了一期地表水沿地势消散的通道，下渗的地表水无法渗流，由于设计底板高程的差异，两期地下车库底板有0.5m 的高差，所以，造成一期地下车库底板下0.5m 的积水不能正常排泄；最后，项目部在车库底板下改造设置盲沟引水至集水井抽排处理。案例二：青花词小区位于兴海西路北、福海路南，地形平坦，多层住宅楼及地下车库以强风化片麻状花岗岩为基础持力层，竣工完成后的地下车库底板在雨季发生上浮的工程事故，造成承重柱砼受挤开裂，主要原因是雨季地表水不能消散，地表水沿地下室四周肥槽下渗形成静水压力，而勘察人员经验不足，提交的勘察报告抗浮设计水位偏低是造成事故的直接原因。

3.2 施工管理不规范导致地下室抗浮受损

此种工程事故发生在似斑状花岗闪长岩地基中。案例：日照火车站站前南广场地下项目，位于石臼海滨五路北首，地形平坦，地下工程以强风化花岗闪长岩为基础持力层（局部见微——未风化花岗闪长岩），项目竣工完成后，进行广场覆土绿化的施工，在此期间，土建施工方已经停止地下工程四周集水井抽排，并对基坑肥槽回填施工完成；广场覆土绿化施工是地下工程抗浮设计配重的组成部分，在此覆土施工期间，项目工程部发现地下室内的承重柱砼出现受挤开裂情况，并有继续发展的趋势，经分析认为：（1）广场上覆土施工不均衡，没有合理安排，土方堆放无人监管，卸土的位置直接堆放在地下室顶板上，荷载远超设计要求；（2）广场地下工程在没有完成广场覆土施工的情况下四周停止降水，使雨水沿肥槽回填处下渗造成地下室底板受力不均匀，成为严重的工程事故。

4 本地区地下水抗浮设计水位取值的建议

由于对勘察水位、地下水位及抗浮设计水位概念的混淆，勘察单位又缺乏基岩区勘察工作的经验，再加上基岩工作区岩性及地表水径流的特殊性，一个基坑项目内有几个抗浮设计水位，甚至每栋楼都要提抗浮水位，包括审图中心的审查都要求分段、分区提供抗浮水位，笔者认为非常不合理，不仅违背了风化岩基岩区地下水渗流的规律，更是误导结构工程师加大抗浮的安全储备，使勘察技术工作变得毫无意义。

4.1 花岗闪长岩地基的抗浮设计水位

4.1.1 拟建项目位于丘陵坡顶

丘陵顶处强风化基岩裸露，厚度不大，地基主要以微--未风化花岗闪长岩岩体为主，勘察深度内无地下水，主楼不考虑抗浮，地下室的抗浮设计水位按自然地坪基础底板埋深的一半考虑。

4.1.2 拟建项目位于斜坡、缓坡

（1）地下室基础位于强风化花岗闪长岩地基中，基础埋深内未见地下水，抗浮设计水位按1 ～2m 的抗浮水头压力进行基础底板结构安全设计；基础埋深内见地下水，抗浮设计水位按自然地坪低处的强风化岩的层顶高程为设计水位。（2）地下室基础位于微——未风化花岗闪长岩岩体中，上部有强风化岩，建议一：抗浮设计水位按自然地坪低处的强风化岩的层顶高程为设计水位。建议二：在基础底板下、基坑肥槽内沿地势设置排水盲沟，疏导基坑内汇集的地表水及基岩裂隙水至低洼处排入市政管网，不考虑抗浮设计，但需在基础底板结构设计时预留安全系数，此种工法被建设投资商广泛采用。（3）地下室基础位于强风化花岗闪长岩与微——未风化花岗闪长岩两种强度的地基中，抗浮设计水位按照第（1）种情况采用，或采用第（2）种情况与建议二的组合。

4.1.3 拟建项目位于四周平坦的低洼处

地表水及地下水易汇聚的位置，地下室基础埋深内见地下水，基础大多位于强风化花岗闪长岩地基内，局部位于微--未风化花岗闪长岩岩体中，抗浮设计水位按自然地坪下全风化岩的层顶高程为设计水位，抗浮设计水位原则不高于四周市政路的路面标高。

4.1.4 拟建项目紧临市区内沙墩河、香店河、营子河、张家河、崮子河河道以及近海岸线

按照城市的防洪要求，拟建项目的抗浮设计水位按河堤岸边市政道路的路面高程为设计水位，紧临海岸线的项目以近海岸边市政道路的路面高程为抗浮设计水位。

4.2 片麻状花岗岩地基的抗浮设计水位

4.2.1 拟建项目位于丘陵坡顶

该风化岩体内无基岩裂隙水，勘察深度内不见地下水，主楼不考虑抗浮，地下室的抗浮设计水位按自然地坪基础底板埋深的一半考虑。

4.2.2 拟建项目位于斜坡、缓坡

地下室基础位于强风化片麻状花岗岩、中风化片麻状花岗岩中，勘察深度内无地下水，建议一：抗浮设计水位按场地自然地坪低处的地面标高为设计水位。建议二：在基础底板下、基坑肥槽内沿地势设置排水盲沟，疏导渗入肥槽内的地表水至低洼处排入市政管网，不考虑抗浮设计，但仍需要基础底板结构设计时预留安全系数。

4.2.3 拟建项目位于四周平坦的低洼处

地表水汇聚不易消散，地下室基础无论在何种风化岩体中，抗浮设计水位按自然地坪地面标高为设计水位，抗浮设计水位原则不高于四周市政路的路面标高。

5 结语

为了各类建设项目的正常使用，对位于地下水中的地下室或地下建筑的抗浮设计验算是非常重要的，为了拟建项目的绝对安全，设计部门一般按场地室外地坪标高为抗浮设计水位，其安全系数过于安全，造成的投资浪费又背离了勘察工作的初心；其实，地下水抗浮设计水位的合理确定隐含了城市勘测老一辈岩土工作者在本地区长期勘察工作的心血，勘察技术经验能否转化为经济效益，需要社会的认同与重视，更需要建设投资商的重视，勘察技术工作在路上。