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抗浮设防水位如何确定

发表于:2021-03-09  来源:京审协、建筑结构 浏览量: 82 次

关键词:抗浮 设防水位

  作者:郭明田、张建青

 

近年来因地下水位上升导致建设工程浮起、地下结构破坏的工程较多,特别是贵州某中心医院地下停车场部分墙、柱、梁裂开和山东的某城4号楼地下室底板隆起、开裂、积水以及浙江某厂房地下室隆起民事判决案引起了很大反响,把抗浮设防水位确定推到了风口浪尖上。那么,究竟如何确定抗浮设防水位?确定抗浮设防水位要考虑哪些因素呢?本文谈点自己的看法。

 

一、地下水位影响因素

 

我们知道,地下水活动三要素,补给、径流、排泄。在这里我们将其分成两类,即地下水补给和排泄。

 

一个地区或场地地下水位受两方面的影响,第一个方面是地下水补给,包括雨雪河湖等地表水下渗、侧向径流补给、上下层地下水的渗流补给、人类活动(注水)等因素;第二个方面是排泄,包括侧向径流排泄、向上下层地下水的渗流排泄、人类活动(抽水)等因素。

 

当地下水补给量大于地下水排泄量时,地下水位趋于上升,反之下降。一定条件下处于相对平衡状态,形成稳定地下水位。

 

通过一定的计算模型,是有望对地下水位变化值进行预测的。

 

二、抗浮设防水位确定

 

具体到一个工程建设,影响抗浮设防水位的因素会很多,个人认为建立预测抗浮设防水位的计算模型主要考虑以下因素:

 

1、地表水入渗补给

 

地表水入渗是地下水的重要补给源,是影响地下水位变化的重要因素,包括大气降雨降雪、地面河湖入渗,是预测抗浮设防水位的重要因素。其中河湖水量及入渗也与降雨降雪关系密切。建设工程使用期的气象水文预测是比较困难的,通常根据历史气象水文资料推测,如根据50年或更长时段一遇的降雨量预测等。

 

2、地下水径流补给和排泄

 

地下水径流补给排泄对地下水位变化影响也很明显,是预测抗浮设防水位的重要因素之一。

 

3、人工抽水注水

 

人工地下水抽取,包括生活用水和工农业用水,是预测抗浮设防水位的重要因素。这些水有些可能通过下渗又回到了地下,但多数作为污水排出了评估场区。这里面工程施工降水也导致大量地下水被抽出,其中绝大部分水没有回到评估评估场地地下,对地下水位短期影响明显。

 

人工地下水补给,包括人工地下水回灌等,像工程施工降水一样,对地下水位短期影响明显。人工水库通常对附近地下水位起到一定的影响。

 

4、地质条件

 

地层岩性、岩土特征等地质条件是地下水赋存、径流的基础,其中地层渗透系数是地下水补给、径流、排泄影响的重要指标,特别是对短期降雨水入渗影响较大。

 

5、地下水位状态

 

现状地下稳定水位是当前地下水在各因素影响下的动态平衡,是预测抗浮设防水位的重要因素;近3~5年地下水位变化是近期地下水在各因素影响下的动态变化趋势,对预测短期抗浮设防水位有明显影响;历史最高地下水位是地下水补给和排泄差极值条件下的均衡水位,是预测长期抗浮设防水位的因素之一。

 

6、基础位置和施工影响

 

基础位置即地下开挖深度改变了场地地下水渗流条件,肥槽回填材料、密实度则明显影响地表水入渗途径或入渗量,特定条件下可明显影响地下基础的抗浮设防能力。

 

7、现状地形及其变化

 

现状地下水位是当前地形下各影响因素的均衡,而场地整平甚至周围地形的改变都可能对地下水的赋存及地下水位产生影响。这方面除了工程建设导致地形变化外,还要考虑区域规划可能对工程建设产生的影响。

 

8、建设工程设计使用年限

 

抗浮设防水位预测是针对建设工程全生命周期的评估,建设工程设计使用年限也是评估的一个重要因素。

 

除了以上作为预测建构筑使用期抗浮设防水位的客观因素外,抗浮设防水位的最终确定还应考虑建设工程的重要性、使用功能及安全度要求等因素。

 

当然,其中很多因素是会变化的,诸如降雨量、地形等。换句话说,抗浮设防水位是在一定条件下预测出来的,是有边界条件的。

 

三、设计施工使用风险提示

 

抗浮设防水位是在一定边界条件下预测出来的,那么就存在超越边界条件后,预测的抗浮设防水位失效的问题。如根据50年一遇的降雨量预测,实际降雨量超过了50年一遇,场地平整改变了地形地貌,改变了地表水或地下水补给、径流、排泄条件等。

 

因此,为了保征预测的抗浮设防水位有效性,需要对后期设计、施工进行风险提示或提出使用要求,保障工程处于假定的边界条件内。如提出基坑肥槽回填材料以及密实度、渗透系数要求,提出施工开挖、地下水控制要求,提出使用要求。在这里说明一下,目前相关规范对基坑肥槽回填合格要求主要是密实度,并无渗透性要求。当使用级配砂石作为回填材料时,即使密实度合格,在强降雨之下地表水也会渗入基坑肥槽内,导致建设工程基底下地下水压力的快速增加,而造成基础底板上浮、开裂,特别是场地地表及地下排水不畅时。

 

四、近期案例简析

 

从最近几个司法宣判的建设工程浮起、地下结构破坏案例看,有以下几个共同的特点:

 

1、勘察时地下水位低于基础底板,基底以上地层以弱透水层为主;

 

2、都是在强降雨之后;

 

3、都是地下水基础外肥槽渗入。

 

对造成底板浮起和破坏的原因是地表水渗入基坑肥槽导致基础底板下的地下水压力增加,得到了各责任主体的认可。这种情况通常称为水盆效应,它与通常认知的场地地下水上升导致底板浮起和破坏有明显不同。

 

对于这种情况究竟有哪个责任主体负责相关行业专家看法差异很大。法院宣判的结果也有很大差异,有的判勘察单位承担主要责任,有的判设计单位负主要责任,一审判决和二审判决结果也存在较大差异。

 

对此恐怕需要一个认知过程,相信经过一定时间,责任问题会逐渐明朗。

 

五、小结

 

1、影响预测抗浮设防水位的因素很多;

 

2、预测的抗浮设防水位是有边界条件的,当超出边界条件时预测值是无法保证的;

 

3、为保障预测的抗浮设防水位有效性,需要对后期设计、施工及使用提出要求。相信建设项目各责任主体理应充分认识抗浮设防问题的重要性和复杂性,多一点风险意识,多一点沟通或商议,类似工程事故应该能够避免。

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