浅议勘察设计中的抗浮设防水位

不知道大家还记不记得去年7月初开始，四川成都暴雨连连。到今年初的统计数据显示，2018年四川全省平均降水量1156.5毫米，较常年偏多21%，位居历史第1多位。

去年之所以四川盆地多地暴雨，主要原因是高原槽带动下的中低空弱冷空气沿盆地西边渗透，与太平洋副热带高压边缘的暖湿气流频繁交汇，同时副热带高压稳定，导致降雨带长期维持在四川盆地-陕西甘肃一线，尤其是四川盆地更是频频成为高原系统影响的重点区域，成为强降雨袭击的中心。

连续强降雨给当时的四川带来的是：1、多地出现险情，2、多条高速关闭、3、多趟列车停运，多个景区暂时关闭，4、成都已现地质灾害险情，5、成都机场也仅在7月上旬就4次发布大面积航班延误，6、个别小区地下室因水浮力而导致结构整体上浮或地下室底板局部隆起，造成工程事故和经济损失。

2018四川暴雨

上述后果中的第6条，是和工程建设中的抗浮设防水位有着直接关系的，下面我简单说说我对抗浮设防水位总结的一些浅见，不足之处欢迎大家批评指正。

一、抗浮设防水位的定义及地下最高水位的确定

工程建设中抗浮设防水位的定义：指为满足建设工程基础抗浮设防安全、抗浮设防设计技术经济合理的需要，根据场地的水文地质条件，地下水的长期观测资料和区域的地区经验，预测建设工程基础在施工期间和使用年限内可能遇到的地下水的最高水位，用于设计按静水压力计算作用于建筑工程基础的最大浮力的水位。

确定地下水最高水位时，在一般地下水没有受到人为干扰但没有长期观测资料的地区，只要精心作好调查,并观测好（包括进行长期观测）各层地下水的水位，比较正确的确定各层最高水位是不难作到的。 

在没有地下水位长期观测资料又受自然因素和人为因素强烈影响的地区，由于这些因素的不确定性,要正确确定（复原）最高水位无疑是困难的,此时,就应从安全出发来确定最高水位。

不过，在提供抗浮设防水位时，还要搞清场地内有几层地下水，基础底板位于哪一层水中，查明该层水的最高水位（水头），该水位（水头）就是抗浮设防水位（水头），在勘察资料中，一般应提出基础可能涉及的各层地下水的最高水位。

但是抗浮设防水位不是工程所在位置的常年最高水位，更不是勘察期内的当前水位，而应综合分析历年水位地质资料，根据工程重要性以及工程建成后地下水位变化的可能性确定抗浮设计的设防水位。

建设部《建设工程设计文件编制深度规定》的第4.4.3条第8款中，规定了“地下室抗浮（防水）设计水位及抗浮措施，施工期间的降水要求及终止降水的条件等；”应在结构设计说明中明示，这些规定是经验的总结，我们应该按照相关规定做好地下室的抗浮设计和施工的抗浮措施。

个别小区地下室成片被淹没

二、抗浮设防水位综合确定的几点建议

1、有长期水位观测资料时，场地抗浮设防水位可采用实测最高水位；无长期水位观测资料或资料缺乏时，按勘察期间实测最高水位并结合地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定；而且该水位还应考虑场地所在的地层结构，地下水类型，各层地下水水位及变化幅度等因素共同确定。

2、只考虑施工期间的抗浮设防时，抗浮设防水位可按一个水文年度的最高水位确定。也可以按勘察时实测的场地最高水位，并根据季节变化导致地下水位可能身高的因素，以及结构自重和上覆土尚未施加时对地下结构的不利影响等因素来综合确定。

3、场地有多种类型地下水，各类地下水虽然具有各自的独立水位，但如果相对隔水层已经属于饱和状态，则各类地下水由水力联系时，按各层水的混合最高水位确定。场地有承压水且与潜水有水力联系时，应实测承压水位并考虑其对抗浮设防水位的影响，抗浮设防水位宜取地下室自施工期间到全使用寿命周期期间可能遇到的最高水位。

4、建筑地下结构临近江河湖等大型地标水体，并且与本场地地下水由水力联系时，可按地表水体百年一遇的高水位及其波浪雍高，结合当地地下排水管网等情况，并根据当地经验，综合确定抗浮设防水位。对于城市中的低洼地区，则应根据特大暴雨期间可能形成街道被淹没的情况确定。对南方地下水位较高，地基土处于饱和状态的地区，抗浮设防水位可取室外地平的高程。

5、当建设场地处于斜坡地带，地下室或其他可能产生明显水头差的，地上的地下室。进行抗浮设计师应分析地下水渗流在地下室底板产生的非均荷载对地下室结构的影响。地下室在稳定的地下水位作用下的浮力应该按静水压力计算。对临时高水位作用下所受的浮力，在粘性土或完整性较好的岩石中油可靠经验的时候，可以适当折减，但折减系数必须有足够的当地经验数据。如果存在高差比较大，或者地下水赋存条件复杂，变化幅度大，地下室使用期间区域性补给径流和排泄条件可能有较大改变或者工程需要的时候应进行专门论证。提供抗浮设防水位的专项咨询报告。

个别小区地下室成片被淹没

第三、抗浮设防的一些措施

当地下室自重及其承受的荷载小于地下水浮力的作用时，为防止地下工程的浮起破坏，工程上通常采用配重法、设置抗浮桩或抗浮锚杆来解决地下工程的抗浮问题。

1、配重法即通过增加工程的自重来抵御水浮力的作用，抗浮桩和抗浮锚杆则主要利用桩侧阻力和锚杆提供的拉力平衡浮力。配重法简单、可靠，相对比较经济，适用于各类地下工程。配重的部位主要在底板，通常根据工程配重要求，在底板上设回填层，用土、砂、石、混凝土等材料压实回填，利用回填物的重量增加工程自重，达到平衡浮力的目的。

有时也利用底板外挑部分的回填物作为配重的一部分。对于底板为板柱或梁板结构，利用底板柱帽或梁至地坪之间的空间设置回填配重层，既解决了工程的抗浮问题，又便于底板的防水处理，不失为一种较为理想的方法。但是，也应看到，因设回填层增加了工程埋深而使浮力增大，配重提供的抗浮力自身也“消耗”了约一半。配重法受地质条件、施工环境的影响相对较少，造价低，因此，常作为基本方法予以采用。

2、抗浮桩利用桩侧阻力起抗浮作用，其抗浮能力与桩型、桩径、桩长及周围地质条件有关。抗浮桩的单桩承载力较大，一般布置在柱、墙下，其抗浮面积较大，受环境条件、施工条件影响较大，造价较高。

3、抗浮锚杆则利用锚杆与砂浆组成的锚固体与岩土层的结合力作为抗浮力。因其造价低廉、施工方便、受力合理等优点而被广泛应用。

抗浮桩相对造价较高，施工较复杂，而近年来兴起的抗浮锚杆因其造价低、施工方便而越来越受到工程界的欢迎。

在实际工程中，应根据地下工程的结构形式、地质条件、浮力大小、施工条件和工期要求等因素确定采用何种抗浮措施，也可以根据工程特点，采取多种抗浮措施。