浅谈如何确定场地的抗浮设防水位

董克鹏 （天津水运工程勘察设计院 天津300456）

浅谈如何确定场地的抗浮设防水位

董克鹏 （天津水运工程勘察设计院 天津300456）

由于地下水水位受到人类活动及自然环境的影响，使其具有随机动态变化性，故确定场地的抗浮设防水位是岩土工程勘察中必不可少且至关重要的参数，从某种意义上说也影响着工程的整体造价。在确定场地的抗浮设防水位时要全面考虑、抓住重点，同时在严格遵守规范的前提下，仔细分析、合理采取。

地下水 抗浮设防水位 最高水位 最低水位

地下水根据赋存形态的不同可分为3种类型，即：上层滞水、潜水与承压水。在勘察报告中一般给出勘察期间钻孔内的水位（初见水位、稳定水位）、历史最高水位及历史最低水位这3种，而这些水位数值不能真实地反映场地地下水的实际赋存状态。确定地下水水位需要综合考虑本地区地下水的长期动态观测资料、建筑场地的水文地质条件及多年经验等因素，而确定场地的抗浮设防水位还要结合建（构）筑物的基础形式、需求荷载、基础埋深等等诸多方面的因素，在全面考虑后才能给出最佳的场地抗浮设防水位供设计及施工参考。

随着城市化的高速发展，城镇人民生活质量的普遍提高，几乎新近设计的住宅小区都有地下室或者储藏间，甚至一些有实力的开发商还修建了地下车库，这就为缓解小区停车车位紧张的情况创造了极其有利的条件。但是，无论是单地下车库还是地下室及储藏间，抗浮设计是整个设计的一个重要组成部分，抗浮设计也影响着整个工程的成本，并且在整个工程总投资中占很大的比例。目前的总体情况是，设计单位根据勘察单位提供的勘察报告进行工程的抗浮验算，而勘察报告中一般会给出3种：勘察期间的水位；历史最高水位；历史最低水位。而这些资料显然是与实际情况有些差异。土体孔隙及岩体裂隙中赋存着大量的地下水，这些地下水对岩土体中的地下水水位以下的结构会产生向上的浮力，如果该建（构）筑物的自重小于浮力，地下水就会对该建（构）筑物产生不同程度的破坏：轻则地下室底板隆起，导致底板破坏，地下水进入建（构）筑物，无法正常使用；重则建（构）筑物整体不均匀浮起，导致梁柱结点处开裂和底板破坏以及建（构）筑物的倾斜甚至整体失稳，发生倾覆、倒塌等事故。无论何种程度的破坏都会对工程造成巨大的经济损失，因此需要深入研究地下结构的抗浮问题。

1 对参考文献的探究

1.1 文献2的结论

抗浮设防水位总体根据区域工程地质条件及水文地质条件总体确定，然后再依据具体某个勘察项目的整个场地的工程地质条件及水文地质条件来精确决定，通常取地下水中第一层潜水的最高水位作为整个场地的抗浮设防水位。

1.2 文献4的结论

只有在充分掌握整个场地的水位地质条件以及建（构）筑物基础底部位于哪个含水层时，才可根据下式计算出该场地地下水最高水位，即地下水最高水位=勘察期间该场地地下水最高水位+该含水层地下水位在相当于勘察时期的年度变幅+可能的意外补给造成的该含水层水位上升幅度值。

1.3 文献5的结论

在充分掌握场地地基土土层中的孔隙水压力情况后，根据相关规范及公式反算出建（构）筑物的抗浮设防水位，并提供给有关单位。

1.4 文献6的结论

当建（构）筑物的埋藏条件较浅且建（构）筑物的地下部分处于潜水影响范围内时，该场地的抗浮设防水位宜取最高水位。

2 确定抗浮设防水位时存在的问题

①通过分析文献的研究成果，可以得出结论：目前对于抗浮设防水位的确定没有统一的、具体的方法或公式。

②多数国家及地方规范中所涉及的抗浮设防水位都是针对平原地区提出的，而山区、丘陵及斜坡地带的抗浮设防水位的取值没有提到。

③由于地下水水位有随机变化的性质，且受到诸多因素的影响，故应该全面考虑，抓住重点，辅以次要因素。

④由于多数城市缺乏本地区区域水文地质资料，没有建立长期的观测网络，更没有相应的水文分析预报系统，故在勘察单位提供的勘察报告中涉及的抗浮设防水位不是很精确。

⑤由于现在国内的勘察手段不是很合理，这样就先天决定了勘察结果与该场地的真实情况有一定距离，而更有甚者几乎不按照国家及地方相关规范操作，这样得出的土工数据是无法采用、也无任何说服力的。

⑥仅仅依靠在勘察期间内所获取的场地地下水情况是很片面、不准确的，应该进行专门的水文地质勘察，只有通过这样得到的结论才更接近真实值，更能反映该场地的真实情况。

⑦根据现在勘察市场的总体情况看，由于勘察的工期短，所以只能简单了解在勘察期间内的地下水水位情况，而该场地地下水水位年度变化情况不清楚，多年的变化情况更无从谈起。

⑧综上所述，如今确定抗浮设防水位一般是基于勘察期间所了解的地下水情况辅以当地经验确定，没有专门进行水位地质勘察及相关水文资料，故在勘察单位提供的勘察报告中提到的抗浮设防水位与该场地的抗浮设防水位真实值存在一定差异。

3 抗浮设防水位涉及的因素

①通过了解场地所处地区的区域水文地质条件，从而对该场地的抗浮设防水位有一个整体的认识及范围。

②全面了解该场地水文地质条件，从而缩小该场地抗浮设防水位的取值区间。

③掌握场地周边的自然环境特征，预估工程后期设计施工情况以及可能存在的影响地下水水位的因素，从而更精确的确定抗浮设防水位。

④山区丘陵地带建议进行专门水文地质调查，结合当地水文气象条件、场地周边水位地质条件、人为影响因素等。

4 平原地区抗浮设防水位的初步计算方法

①如果当地有完善的水文地质资料及水文长期观测资料，抗浮设防水位可按照下式计算，即：抗浮设防水位=场地所在区域地下水最高水位+可能的意外补给造成的场地最高水位上升值。

②如果没有水文地质资料及水文长期观测资料，则建议抗浮设防水位可按照下式计算，即：建议抗浮设防水位=勘察期间场地内地下水最高水位+该层地下水位在相当于勘察时期的年度变幅（当地经验，无经验可视情况取0.5～1.0 m）+可能的意外补给造成的场地最高水位上升值。

③经上述公式计算所得的抗浮设防水位只是初步计算值，不能完全应用于实际，要在充分结合该场地的实际情况下，综合考虑分析后进行适当修正，这样得出的结果才能提供给设计及施工单位，作为其参考标准。

5 山区丘陵地带抗浮设防水位的初步计算方法

①需进行专门的水文地质调查，了解区域水文气象条件及后期人工的排水条件等。

②根据勘察期间地下水水位的等高线图，提示设计单位在设计时需考虑由于地下水渗流作用对建（构）筑物底部所产生的非均布荷载给建（构）筑物带来的不利影响。

③如果工程在施工时有完善的降水、排水措施，则可按场地实际的降水、排水措施所能够控制的最高水位作为抗浮设防水位，最好留有一定的安全系数。

④场地的抗浮设防水位一般情况下可采用下面的公式，即：抗浮设防水位=勘察期间场地地下水最高水位+年内最大降雨导致地下水位上升值+可能的意外补给造成的场地最高水位上升值。

6 总结

确定场地的抗浮设防水位，首先要弄清建（构）筑物底部所处的地层情况，当基础底部位于潜水或承压水的地层中时，基础底部所受地下水浮力直接受该层地下水最高水位标高控制；当基础底部位于两含水层间的弱透水层中时，要根据上下层地下水最高水位的标高决定。研究抗浮设防水位是个比较复杂的课题，尤其对于没有地下水长期观测资料的地区，而场地抗浮设防水位的取值应综合考虑各种可能因素，只有这样才能给设计和施工单位提供较准确的场地抗浮设防水位值。抗浮水位的高低是影响基础底部安全性的重要指标，也是工程经济指标的一个重要因素，这就要求岩土工程师和结构工程师在考虑建（构）筑物处于地下水水位以下部分的受力情况时，应在完全掌握场地区域工程地质、区域水文地质、建筑条件和地形、地貌等情况的前提下，充分分析各种影响因素，采用最不利组合综合确定地下建筑物的抗浮设防水位。■

[1]中华人民共和国建设部.高层建筑岩土工程勘察规程[S].JG J72-2004.北京：中国建筑工业出版社，2004.

[2]张旷成，丘建金.关于抗浮设防水位及浮力计算问题的分析讨论[J].岩土工程技术，2007,21（1）：15-20.

[3]中华人民共和国建设部.岩土工程勘察规范[S].G B50021-2001.北京：中国建筑工业出版社，2009.

[4]王建英，佘广洪，程学军.建筑物抗浮设计中几个问题的分析[J].建筑技术，2005,36（7）：544-545.

[5]张在明，孙保卫，徐宏声.地下水赋存状态与渗流特征对基础抗浮的影响[J].土木工程学报，2001,34（1）：31-35.

[6]黄志仑，马金普，李丛蔚.关于多层地下水情况的抗浮水位[J].岩土工程技术，2005，19（4）：182-183，217.

[7]袁正如.地下工程抗浮设计中的几个问题[J].地下空间与工程学报，2007（3）：135-137.

[8]邱向荣，邓高，黄平安.地下水浮力计算的若干问题的探讨[J].广东土木与建筑，2004（11）：22-24.

2012-07-09