岩土工程中抗浮水位确定的问题研究

石梦瑞

摘要：针对目前我国岩土工程建设中存在的地下水浮力威胁问题，开展了抗浮技术的研究。文中就抗浮水位的确定，包括场地周边道路、场地标高、抗浮水位与地下水水量、基坑开挖过程中地下水的出露情况等方面的关系，并以工程实例为依据，对岩土工程中抗浮水位的确定问题进行研究探究。

关键词：岩土工程；抗浮水位；确定；勘察

1 引言

在以往的工程建设中，由于我国大规模的工程建设，地基的埋深越来越大，因此，在岩土工程勘察中，如何判断抗浮水位是一个不容忽视的问题。抗浮设计涉及到的工程造价较为敏感，往往一、二米的水头落差造成的工程成本变动动辄上百万；同时，如果不正确地确定抗浮水位，结构的抗浮性不足，将会给工程后期的正常使用带来安全隐患，而底板开裂、渗水等因抗浮能力不足而引起的工程事故也是屡见不鲜。在实际工作中，勘察设计单位因其所处的角度不同，对抗浮水位存在着不同的理解，甚至存在着较大的差异。特别是对场地抗浮水位与周围公路标高的关系、水量的大小等存在着较大的争论，因此，如何正确认识这些问题对于勘察设计人员而言将具有重要意义。

2 抗浮水位与周边道路标高的关系

施工现场的标高和周围道路标高之间存在着复杂的联系。一般情况下，场地标高比周围的公路标高稍高0.1~0.2米。由于场地高度受其它因素的制约，场地周围形成一定高度差，造成场地东西两侧（或南、北）两侧出现一定的斜坡，有时还会出现高差大的现象。但在施工现场，户外地面标高一般不会有太大的变动，导致施工现场某些地段的户外地面标高与周围道路的差异变小。此外，一些户外地面标高与周围道路标高有较大的差异，一般根据场地内室内地面的标高和地下水的类型、赋存情况综合确定抗浮水位。因此，往往会有勘测单位提出的抗浮水位比周围公路地势低处的标高要高。这种情形常常让工程施工方感到困惑，认为地下水位绝对不会比公路标高更高，是勘察单位错误地确定了抗浮水位。

3 地下水水量大小与抗浮的问题

在实际施工过程中，遇到的地下水主要有三种：上层滞水、潜水和承压水。潜水和承压水的含水量一般都较高，而在渗水弱的地层如填土中，其含水量一般较少，而且存在不连续的现象。在基坑施工中，如果地下水的水量较少或者缺失，将会对地下的构造造成一定的浮力。根据浮力的基本原理：浮力的产生并不取决于水的多少，只取决于水头的高度。对于这种难点问题，只有通过反复沟通、解释说明才能得到科学合理地解决。

根据现场环境和现场水文地质条件，确定抗浮水位。当场地内外地面高度与场地外道路或地面高度相差较大时，应以室外地面标高为准。所以，在施工现场，勘察单位提出的抗浮水平比场地以外的路面标高要高，这是合理的。这主要是因为地下室周围的土壤受到短期降雨的影响，导致地下水无法及时排水，水压无法迅速消散，由此将会提升浮力。抗浮水位的确定要根据工程的实际情况来确定，仅仅以基坑开挖过程中的水位大小和水位来确定抗浮水位的说法是不充分的，而地下水的浮力大小与水量的大小并无直接的联系。抗浮水位的计算与地下结构防水、防渗设计、外墙和底板结构设计、抗浮稳定（总体抗浮稳定和局部抗浮稳定）的计算有着密切的联系。

4 岩土工程施工中局部结构抗浮

在岩土工程中，地下水位的最高点一般需要在无人工干扰、无观测数据的施工现场上获取，通过细致的地质调查，观察不同地层的地下水水位，可以统一地确定地层的最高水位。而受自然、人为等因素影响较大的区域，由于各种因素的不确定性，较难确定出最高水位。由于地下基础建设设有各种建设项目，施工基础的深度会影响到不同的地下水，因此，往往会缺乏统一的抗浮设防水位。对于部分的抗浮力，可以根据上部结构的重量分布情况进行分析。对于自重相同但底板跨度大的建筑物，应采取增加底板厚度、降低底板高度、增设覆盖层、在底板中部增设抗浮锚杆等措施，并根据不同情况选择不同的方案。针对上部结构的非均质性，在确保整体抗浮稳定的同时，应考虑柱、梁、板的荷载传递过程，并重点检验自重较小的结构区域的荷载能否大于水浮力总和。

5 研究区场地工程实例概况

5.1 研究区场地工程地质条件

研究区原址地形为黄土坡地，在进行大规模的开山造地工程后，将场地的坡面切掉，形成挖方区，并与开垦之前的原始地形进行比较，发现最大挖方厚度为30m，而在南部沟谷区则采用回填法，最大填方量为10m。经现场钻井发现，该地块的地质构造为：压实填土层、黄土层、古土壤层、粉质粘土层和基岩。

5.2 研究区场地水文地质条件

延安黄土斜坡区的地下水埋深，通常可以忽略抗浮设防水位。但是，研究区因开凿、挖土、开挖等原因，使地下水位降低，且施工建筑物地基埋深大，当地污水对建筑物的安全稳定，应考虑抗浮设防水位问题。根据1951~2005年延安市气象站的数据，延安气象站的气象因子显示，该地区每年的降雨量以6~9月份为主，约占到了70%。调查结果表明，该地区地下水的天然水位动态与季节变动密切相关，而此次调查所测量的地下水潜位与该年季节性变动期间的高水位相吻合。根据水力学性质和水介质特征，该区域地下水以孔隙型为主，部分为基岩裂缝水，以离石黄土为主，期间地下水补给区与径流区基本相同，主要以大气降水、地表水为主要补给方式，呈现的是“活塞式”下渗形式，以入渗的湿润锋面为主体。调查期为高水位，是一个丰水期。地形形态对地下水的排放起着重要的作用，黄土从高处流向低洼处，排入了场地下游的排水盲渠，局部以基岩裂隙水为主。

5.3 抗浮设防水位的确定

研究区在黄土斜坡区，共设置12座房屋，6座纯粹的地下停车场。通过对建筑物基础标高和地下水位的对比分析，得出了3幢楼和5幢纯粹的地下车库受水位的影响。针对场地中建筑物的分布特点和场地的地形特点，对具有大面积分布的地下停车场，按地下水流场特性进行划分。由于现场没有监控水位，所以较难对地下水位进行预报。在本地区，以钻孔方式获得地下水的稳定，同时考虑地下水年变动幅度为2.0~3.0m的不利条件。在考虑场地地形、地下水类型、地下水补给、径流和排泄特性的基础上，对拟建设场地的抗浮设防水位进行了分析。其中，6、7、9号建筑物只在施工过程中要考虑抗浮设防水位，而在不同的库分区建设期间到建筑物全寿命使用期间均需考虑抗浮设防水位，建议本工程各地库分区需考虑设置压重或抗浮桩或抗浮锚杆。在施工中，要加强路面的硬化，减少雨水的入渗，减少地下水的补充。

结束语

总而言之，结合工程实例情况进一步了解黄土坡区地下水位的抗浮和抗浮措施的确定，为以后的工作提供参考。在实际工程中，如果出现此类问题，则要着重调查现场的稳定地下水位，并通过丰、枯水期对现场地下水水位的变化进行分析，以提出相应的抗浮设防水位。近几年，贵州和山东等地的建设施工现场，由于短期的强降雨，造成了地下水水位升高或地表水流入基坑，进而将直接导致地下结构的上浮和破坏问题出现。在工程建设过程中，当降雨强度大于入渗能力时，将会转变为地面径流，在短期内侵入已挖好的地基，特别是6#地库，有可能引起地基的上浮，所以在施工过程中，要加强防排水措施。在整个工程生命周期中，场地的硬化和排水系统的完善，可以减少地下水的补给，降低地下水位，进而降低建筑物的上浮风险。在有条件的工程中，应尽量进行长期的地下水位观测，收集有关数据，从而得出更为精确、合理的抗浮设防水位。

参考文献：

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