抗浮水位选取、计算、措施几点探讨！
抗浮水位选取、计算、措施几点探讨！
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大家好！我是乐哥！
这一次地基基础设计规范的修订，又引起了大家对抗浮水位的探讨，我们转载此文供大佬们探讨，版权归“中怡设计”所有。
编者按
为将“强技术”措施落到实处，中怡设计相继在多个设计生产部门成立专业研究中心，从事深化设计、地下空间、给排水技术等专业研究。本期“匠人匠语”选取第一建筑设计研究院地下空间研究中心结构组关于新抗浮标准下抗浮水位选取的讨论内容与大家分享。
摘要
随着国家经济的发展，地下工程的抗浮设计近年来逐渐受到重视，《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019应运而生。抗浮设防水位的确定，是近年来的重点也是难点，经常引起争论，如果抗浮设计水位确定的不恰当，容易给工程留下安全隐患[1]。本文从多个方面介绍抗浮水位的相关知识，以便设计人员能更合理地选取抗浮设防水位。
勘察规范对抗浮水位的规定
1.岩土工程勘察规范GB50021-2001(2009年版) 4.1.13详细勘察并论证地下水在施工期间对工程和环境的影响。对情况复杂的重要工程，需论证使用期间水位变化和需提出抗浮设防水位时，应进行专门研究。
2.高层建筑岩土工程勘察标准JGJ/T 72-2017
8.6.1 地下室抗浮评价应包括下列基本内容：
（1）分析提出合理的抗浮设防水位建议；
（2）根据抗浮设防水位，结合地下室埋深、结构自重等情况，对抗浮有关问题提出建议。
8.6.2 抗浮设防水位的综合确定宜符合下列规定：
（1）抗浮设防水位宜取地下室自施工期间到全使用寿命期间可能遇到的最高水位。
（2）施工期间的抗浮设防水位可按勘察时实测的场地最高水位……
（3）当地下结构邻近江、湖、河、海等大型地表水体，且与本场地地下水有水力联系时，可按地表水体百年一遇高水位及其波浪雍高，结合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。
（4）对于城市中的低洼地区，应根据特大暴雨期间可能形成街道被淹的情况确定，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坪高程。
8.6.3 当建设场地处于斜坡地带且高差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工程需要时，应进行专门论证，提供抗浮设防水位的专项咨询报告。
新规范抗浮设防水位的选取
1 抗浮设防分区的划分
场地及其周边或场地竖向设计的分区标高差异较大时，宜按划分抗浮设防分区采用不同的抗浮设防水位。
2 设防水位
A）施工期抗浮设防水位应取下列地下水水位的最高值：
在天津，施工期一般需降水，抗浮水位不是重点。在此期间的抗浮重点是停止降水时间及面积较大的地库封井数量的把握。
B）使用期抗浮设防水位应取下列地下水水位的最高值：
C）特殊条件场地抗浮设防水位宜为施工期、使用期与下列高程的最大值：
1）地势低洼、从整个市区来看，有淹没可能性的场地，为设计室外地坪以上0.5m高层；
2）地势平坦、岩土透水性等级为弱透水及以上且疏排水不畅的场地，为设计室外地坪高程；（基坑肥槽采用透水性较强的土回填、密实度较差、地表封闭效果较差，地下水渗流或降雨等地表下渗将储存在肥槽中，由于无排泄条件而形成水头差，类似一个水盆。众多工程事故案例已证明，此条件将对基础底板产生较大浮力，鉴于目前还没有合适的方法进行此种浮力计算，从工程安全角度出发，设计、施工及甲方一定重视肥槽回填的材料、透水性、密实度，以免后患； 山区建筑由于高程较高，抗浮水位很低，一般勘察会提不抗浮，此时更应慎重，避免水盆现象发生。 ）
3）不同竖向设计标高分区地下水可向下一级标高分区自行排泄时，为下一级标高区高程。
设计抗浮水位选取应注意的问题
根据近年气象及环境监测报告，天津市降水较多，且地下水开采逐渐减少（蓟州区开采多为农业用水季节性开采），尤其中心城区及环城四区地下水位缓慢上升；天津市浅层地下水分布的总体特征是在北部山前平原，浅层地下水总体流向自北而南；在南部平原，浅层地下水流向自北西向南东。总的来看浅层水径流滞缓，河流、洼淀、水库等地表水体往往是浅层地下水的局部排泄带，但河流在汛期补给地下水，地下水总体向渤海湾排泄。[2]
1 注意问题：
A）由于目前抗浮设防水位预测工作刚刚起步，存在诸多不完善甚至不规范的行为，为确保技术咨询成果的完整性和可靠性，当勘察报告提出的抗浮水位偏离正常值较远时，建议设计单位慎重对待，必要时应建议甲方采用专家评审的方式对抗浮水位进行评议；
B）场地附近修建的人工湖对工程建设的影响不容忽视，长期蓄水后可能引起地下水位上升，确定水位时应予以考虑；
C）城市工程建设规模较大，基坑降水引起地下水位下降，因此，要考虑若干年后地下水位恢复对建筑物的影响；
D）当拟建场区地面高差较大时，应按斜坡场地对待。由于其水位高差显著，且地下水流向复杂，因此对其抗浮设防水位不宜按统一水位考虑，宜分区段或不同建筑物分别对待；
E）注意勘察报告的时间是枯水期还是丰水期，一般勘察给出的抗浮水位为现水平面上浮一定经验值。一般天津3、4月份为枯水期，9-10月份为丰水期；
F）对外地不熟悉的场区进行设计时，建议采用踏勘、调查周围项目等，综合评价勘察报告的抗浮水位取值。
2 抗浮防治措施：
A） 地下室周边地表宜设置黏土层等不透水带，阻止集中降水时雨水下渗；
B）场地应设置与渗水井、排水盲沟及泄水沟等形成有组织排水系统的截水沟、排水沟；
C） 基坑肥槽回填应采用分层夯实的素土、灰土或素混凝土等微透水材料，严谨采用级配碎石等透水材料，避免产生“水盆效应”；
D） 给水排水管道的接口、沟、涵等应采取防渗漏措施；
E） 当车库顶覆土地面景观设置大面积水池时，应考虑其对覆土自重减小的影响。
新旧标准的工程抗浮验算对比
原标准
新标准
由于抗浮安全系数与抗浮工程设计等级直接挂钩，抗浮组合系数的变化。天津地区，执行新规范，地库均需设抗拔桩；一般情况下抗浮成本增加30%左右。
关于抗浮规范的几点思考
1）3.0.1 甲级建筑工程特征如何界定，谁来界定？
2）3.0.5 怎样界定岩土工程勘察文件是否满足抗浮设计及施工要求，如果由设计判定的话，有责任不清、越权之嫌。
3）2.1.16 抗浮板： 保证建筑工程使用功能、承担浮力作用而设置的具有防水、防渗功能的板状结构构件。7.2.3-3 抗浮底板厚度和配筋应满足变形、裂缝、最小配筋率和防渗等要求，且厚度不应小于350mm。在天津主楼为多层，基础采用梁板结构，基础底板厚度是否也要满足350mm?
4）抗浮规范6.3.3条：抗浮力计算时，结构上部、地下结构外墙挑出结构上的填筑材料自重标准值，抗浮设防水位以下应采用饱和重度计算，抗浮设防水位以上应采用天然重度计算。荷载规范续表A对土的容重规定：干土16kN/m³；湿土18kN/m³；很湿土20kN/m³；抗浮时，新规范前抗浮计算时考虑土的容重多按18kN/m³，部分设计院采用16kN/m³。新规范后，需要重视土的饱和重度和天然重度。地库顶板以上覆土一般采用质量较好的素土回填并经简单夯实处理，其状态接近于天然状态下的素填土。通过统计天津市40项工程勘察报告中1-b（素填土）土层天然重度，得出以下结论：
平均值为：18.93kN/m³。因此，在不考虑景观覆土影响情况下，建议抗压、抗浮设计中，覆土容重均按18.5kN/m³考虑。
结束语
抗浮往往是结构设计中容易被忽略而导致工程事故的重大问题之一。因此确定合理的抗浮设计水位、明确抗浮等级、提高抗浮安全度是有效措施。除仔细阅读勘察报告外，在陌生场地应亲临现场考察，特别是低洼地段。
完
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