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浅谈地下建筑物抗浮设防水位 - 建筑技术 浅谈地下建筑物抗浮设防水位 　　[摘要]确定抗浮设防水位是结构设计中的一项重要参数，但是影响抗浮设防水位的因素较多。通过对规范的详细理解，深入分析了抗浮设防水位的确定方法，并结合工程实例探讨了抗浮设防水位的重要意义。抗浮设防水位要综合考虑场地不同的地质条件、建筑条件和地貌条件等因素，采用最不利组合确定。 　　[关键词]地下水,地下结构,抗浮设防水位 　　近年来，随着城市建设的高速发展，建筑空间已从广度向深度不断拓展。大量的高层建筑物为了满足人防指标、停车位数量和整体安全性的需要，在不断加大基础埋深。而土体孔隙及岩体裂隙中赋存着大量的地下水，对岩土体中的地下结构会产生浮力，若地下结构的自重小于浮力，会对地下结构产生以下破坏：地下室底板隆起，导致底板破坏；地下建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等事故。这些破坏，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。 　　《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第3.0.2条款规定：“当地下水埋藏较浅，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”；第3.0.3条款规定：“岩土工程勘察报告当工程需要时，尚应提供用于计算地下水浮力的设计水位”。新修订的《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)中第4.1.13条规定：“工程需要时，详细勘察应论证地基土和地下水在建筑施工和使用期间可能产生的变化及其对工程和环境的影响，提出防治方案，防水设计水位和抗浮设计水位的建议。”以上两个规范均是对抗浮设计水位做了概念性的规定，并未给出详细的评判依据。在结构设计中合理确定基础抗浮设计水位比较困难，这是由于：地下水位不仅与自然因素(地下水的补给、大气降水、排泄与径流等)有关，而且还受人为因素(地下水开采、水库放水、灌溉等)的严重干扰，因此地下水位是一个随机量。地下水的运动特性决定了地下水位高度的随机动态变化性，特别是在北京等城市化问题突出的大城市，地下水位受人类活动影响显著，多年年均水位呈不规则的高低变化。例如，从北京地区水文地质背景研究和多年地下水位动态监测情况看，受人类活动的影响(主要是过量抽取地下水和阶段性放水回灌等)，北京西郊某些地段当前水位已经达到近3～5年最高水位，并有继续上升趋势；而东郊某些地下水集中开采区，水位自20世纪60年代以来已经持续下降了20多米，其未来恢复到历史最高水位或近3～5年最高水位的可能性很小。 　　目前，设计单位以勘察报告提供的地下水浮力设计水位作为抗浮验算的依据。而勘察报告中一般会给出：(1)勘察期间的水位；(2)历史最高水位；(3)近3-5年的地下水位；一些有实力的勘察单位根据自身长期的水位观测资料并进行分析后，会提供抗浮水位；而更多的勘察单位则是根据附近工程经验提出抗浮水位，甚至一些勘察单位将历史最高水位作为抗浮水位。这显然是不合理的。对于埋深较大的高层建筑则需要委托北京市勘察设计院确定抗浮设防水位作为设计单位抗浮验算的依据。 　　综上所述，合理确定建筑结构设计中的基础抗浮设防水位非常困难，但又非常重要，是关系到工程质量和工程造价的关键问题。本文结合其他学者的观点，通过对工程实例的分析，浅析了合理确定超补偿基础抗浮设防水位的重要意义。 　　1.抗浮设防水位的确定 　　《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72-2004）第2.1.6条款规定：“抗浮设计水位指地下水抗浮评价计算所需的、保证抗浮设防安全和经济合理的场地地下水水位”。换言之，抗浮设防水位是指基础埋置深度内起主导作用的地下水含水层在建筑物运营期间的最高水位。这有两层意思：一是保证不会因浮力作用对建筑物产生安全影响，二是采用的抗浮设防水位合理地控制地下建筑物的造价成本。第8.6.1条款规定：“当地下水水位高于地下室基础底板时，根据场地所在地貌单元、地层结构、地下水类型和地下水位变化情况，结合地下室埋深、上部荷载等情况，对地下室抗浮有关问题提出建议。”从规范中不难看出，不考虑多层地下水的情况，不考虑具体建筑物基础所在地层特性，不考虑地区地下水位变化动态，简单地以场地抗浮设防水位的观点，确定最高设防水位是不切合实际的。 　　地下水按照赋存形态分为上层滞水、潜水与承压水。潜水层与承压水层之间一般存在一个隔水层，它是一种渗透系数极小(k1.Om/d)的岩土层。以往的勘察报告一般给出:1)勘察期间的水位;2)历史最高水位;3)历史最低水位。而这些水位一般都为钻孔综合水位，不能反映地下水的实际赋存状态。故对多层含水层的水位测量，应该采取止水措施，使被测含水层与其他含水层分开，以便对设防水位的确定提供准确依据。地下水位需要根据本地区地下水的长期动态观测资料，针对特定建筑场地的水文地质条件，结合