某工程施工期地下室抗浮设防水位的合理取值

敖国碧

摘要：随着城市的发展，地下建筑的开发和利用越来越多，地下水的抗浮设防水位成为了一个重要的议题。抗浮设防水位的取值是一个比较复杂的问题，需科学的预测建筑物在使用同期内的最高水位，并需考虑最不利情况，其地下水影响因素有补排泄条件、地质环境以及人为因素。合理的设置抗浮设防水位特别重要，将直接影响拟建物的建设费用和使用安全。本文通过某工程施工期间地下室上浮破坏事故实例，结合地质环境，探讨施工期地下室抗浮水位的合理取值。

关键词：地下室；抗浮设防水位

1.引言

随着城市发展，建设用地比较紧张，大量兴建高层及超高层建筑，地下建筑的开发和利用越来越多，地下建筑将会面临越来越多的防水与抗浮问题。合理的确定地下建筑抗浮设防水位，将直接影响拟建物的使用安全和投资费用，并有较大经济价值和社会效益。抗浮设计的重点是如何科学确定抗浮评价计算所需的、保证使用安全和经济合理的抗浮设防水位，需科学的预测建筑物使用寿命同期内的最高水位，并考虑最不利情况。但勘察期间一般很难提供经济合理的抗浮设防水位，一是由于勘察工作施工工期短，很难满足一个水文年的地下水位监测要求；二是无长期的、系统的区域水文观测资料。

贵州省可溶岩的分布面积占全省面积的69.1%，近年来，大量的工程建设中，由于含水层的非均质性，含水系统渗透和渗流场的复杂性，动态变幅较大等，基坑、孔桩及地下室工程在施工过程中，常会出现地下水渗水上浮，水位有时高出勘察期间值数米，涌水量超出预测值的几倍甚至几十倍。地下水位的变幅均无规律，与地下水本身天然变化、赋存条件及气候特征、降水多少等自然因素有关，还受地下水的开采、水资源的利用等人为因素影响。因此，勘察期间受诸多条件制约，难以正确判断地下水位、合理选取抗浮设防水位，可能影响后期的质量，甚至是地下建筑的上浮破坏。本文通过贵州地区某工程施工期间地下室上浮破坏事故实例，对工程地质条件和水文地质条件进行研究分析，在多因素比较的基础上，对抗浮设防水位的合理选取进行探讨分析，以期为今后类似工程勘察和设计提供参考。

2.工程概况

某拟建工程位于斜坡地带，框架结构，地上三层，地下一层，局部地下室。地下室为-4.8m的架空停车场（施工期设计变更为地下设备试验室）。拟建物全长93m，宽36m，其中局部地下室全长为38.8m，宽36m。独立柱基础，基础埋置深度为不大于1.5m，一般为0.5m，单柱最大荷重3800KN。地坪标高1112.00m，地下室底板标高1107.20m。本工程在施工期间由于突遇强降水，地下室出现上浮破坏事故。

3.勘察期场地工程地质条件分析

3.1地形地貌及岩土结构特征

拟建场地为山地斜坡地形，位于缓坡地帶，居民集中生活地，整个场西高东低，西侧地面高约1134.90m，东侧距地下室5m场地标高约1103m。建筑场地标高在1119.20m～1109.80m。岩层单斜产出，倾向85°，倾角47°，为三叠系下统安顺组（T1a）白云岩、泥质白云岩，未见其它不良地质作用，地下室基础埋置于泥质白云岩。

3.2水文地质条件分析

该区属于乌江水系南明河流域的汇水范围，场地地势相对较高，地表水径流条件比较好。场地以北120m处有一泉水出露，施工期流量约为2.80m3/d，出水标高为1108m，枯水季节无出露，为季节性泉水，由上层滞水补给形成。拟建场地南侧距花溪河约1200m，河水面常年水位1095.5m，洪水位1097.8m，本场地坪场标高1112.6m，拟建场区地层渗水性较弱，故花溪河对本场地影响不大。地下水24h观测水位在1103m～1108m之间，无明显变化规律，该水位含钻孔施工滞留水及大气降水，孔内水补给较缓慢。场地地下水主要为大气降水补给，地下水水量不丰富，场区地下水类型为第四系孔隙水、基岩裂隙水、碳酸盐岩溶洞裂隙水。

该地区无专门的水文地质勘察资料和长期地下水位区域观测资料。场地处于斜坡上，东侧地形较低，并低于地下室底板标高，地下水与地表水径流条件较好，基础位于中风化泥质白云岩上，泥质白云岩透水性极弱，地下水位变幅在2m左右，稳定地下水位按1105m取值。根据[1]资料，因地下水位低于地下室底标高，故不考虑地下室的浮力影响，但应作防渗设计。

4.勘察期间抗浮设防水位的确定

根据规范[2-5]的要求，因本拟建工程所在区域无长期地下水观测资料，勘察期间根据场地地形地貌、地下水补给、排泄条件，并结合拟建物的结构特征、工程地质条件和水文地质条件，结合勘察报告[1]资料综合分析，因地下水位低于地下室底标高，故不考虑地下室的浮力影响，建议地下水抗浮设防水位按1105m确定，并应作好防渗措施设计。经后期地基与基础开挖后，本场地未见地下水。

5.施工期质量事故原因分析

该工程在完成地基基础施工和一层楼面施工（基坑还未回填）时突遇强降水，地表水漫流灌入地下室场，基坑集中积水，形成“脚盆”效应，造成地下室底板上浮，局部结构梁拉裂。经分析，出现质量事故有如下因素：

5.1施工期间工程地质及水文地质环境改变

工程施工期，因拟建场地周边进行大范围的土石方平场，未设施地表、地下排水管网，在雨季地表水、地下水排泄受阻，降水沿场坪松散渣土入渗，松散渣土层的入渗能力强，因此改变了地下水的补、径、排条件。

在拟建场地东侧堆填高出地坪标高的素填土层（红粘土）并且封闭，素填土层未经压实处理，地表水、地下水不易排泄。大量的地表水入渗形成泡水带，改变了地下水的补给、埋藏条件。

5.2本工程未作抗浮和防水措施

本工程的地基持力层为泥质白云岩，泥质白云岩为不透水性岩层，为该场地相对隔水层。施工期因设计变更，改架空地下室为地下设备试验室，并在施工期忽略降水对地下室的影响，在施工过程中未采取防、排水措施，因此在施工期遇强降水，地下室未作抗浮设防措施，地表水流入基坑形成“脚盆”效应，地下室因此受水浮力而破坏。

6.施工建议

合理确定建筑物的抗浮设防水位，要综合考虑影响拟建场区的自然因素和人为因素，结合拟建场区的地质及水文条件、拟建筑物基础埋置的位置。本工程在极端的气象条件下，地表水漫流集中入渗、地下室积水未及时作降排水处理、整个地下室积水的情况下，地下室的抗浮水位理所当然应按最不利的地下水位1112m取值，即室外地坪标高处。

已破坏的结构物经检测可修复，不影响安全使用，不影响下一道工序施工，但应采取有效的抗浮处理措施。在避免地表水再次漫流进入基坑内，确保地下室险情不再加重，并应正确解决地下室归位问题，避免地下室二次损伤。本工程为地上三层，地下室又为设备试验室，经设计验算，构筑物投入使用后，基坑按相关规定回填封闭，构筑物的自重足够抵抗水浮力作用。当务之急应着力做好施工期的防水、抗浮设防问题。结合拟建场区的地质、水文地质环境，东侧地形有利于采取浮力消除处理措施，即通过疏排水方法，使地下水位保持在预定的标高之下，减小或消除地下水对构筑物的浮力影响，从而达到构筑物抗浮的目的。

因此，施工期出现质量事故后，抗浮设防水位应结合本工程的地质环境以及特殊的气候条件，做好浮力消除措施的条件下，地下水抗浮设防水位可按1107m考虑，即地下室底标高处。

旗工期浮力消除具体处理措施为：一是在地下室南侧、西侧作封闭硬化隔挡处理措施，设置地表水引流沟，对地表水进行引流，避免地表水二次漫流进入基坑内，消除地下室二次險情。二是在基坑东侧位置平行轴线设置疏、排水盲沟，盲沟顶标高应低于地下室底板标高，使坑内积水沿盲沟顺利排出。待地下室回填封闭、建筑物投入使用后，地下水的浮力影响就逐渐减弱。这样的处理措施施工简便，既节约费用，又压缩工期。

7.结论与建议

在地下建筑抗浮设计中，为确保构筑物的安全，要考虑最不利的地下水位情况，科学预测构筑物使用期内地下水的最高水位。这就需要考虑构筑物所处区域的宏观水文地质背景和历史资料，及今后一段时间内可能出现的不利组合情况。抗浮水位的取值是一个较为复杂的问题，工程期应具体情况具体处理，应作技术经济的对比分析，取值太高，造成浪费，反之过低又会造成地下室底板开裂渗水，给工程建设带来损失。根据地形地貌条件、地下水类型、补排泄条件、岩土体性质、拟建物的结构特征以及周边环境条件，并结合相关规范要求，综合判断地下水位，合理进行防水、抗浮处理设计，使地下水位抗浮设防满足国家相关规范和正常使用要求，作出比较经济合理的抗浮设防水位取值。

抗浮设防水位是一个如同抗震设防一样重要的技术经济指标，仅以勘察阶段的水位观测资料确定抗浮设防水位是不确切和远远不够的。抗浮设防水位的准确度需进行深入持久的研究及大量观测资料的积累。

参考文献：

[1]《某工程施工期地下室抗浮设防水位的合理取值》岩土工程勘察报告[J].

[2]建设部.岩土工程勘察规范GB 50021-2001（2009）[S].

[3]建设部.建筑地基基础技术规范GB 50007-2011[S].

[4]建设部.高层建筑岩土工程勘察规程JGJ72-2004[S].

[5]贵州省贵州省建筑岩土工程技术规范（DBJ52∕T 046-2018）.

[1]贵州省贵州建筑地基基础设计规范（DBJ52∕T 045-2018）.