岩溶区地下室抗浮水位问题讨论——以贵州省安顺市西秀区城区某建筑物地下室为例

“地下抗浮水位”是地下室结构设计的依据，是带有地下室的工业与民用建筑岩土勘察报告必须提供的重要参数。抗浮水位提供合理与否，直接影响着未来地下室甚至建筑物的安全。建筑地基岩土勘察报告通常按照现行《岩土工程勘规范》(中华人民共和国建设部，2001)、《高层建筑岩土工程勘查规范》(中华人民共和国建设部， 2004)、《建筑地基基础设计规范》(中华人民共和国建设部，2001)以勘察中测得的场区地下水位为基础，结合场区及相邻地带地下水位动态变幅增加来提供地下室底板的抗浮水位值。应该说，这样的方法并没有违反我国现行规范相关规定。但近年来，在岩溶区的城市建设中频繁发生了高层建筑地下室底板突水的问题，对建设工程安全造成了危害，也给勘察、设计和建设单位造成了严重的损失。客观的现实给工程水文地质工作者提出了“勘察报告提供的抗浮水位为什么与地下室底板实际承受的水压力出现较大差异”？“岩土勘察工作应如何合理提供坑抗设计浮水位”？等关键问题。本文以发生了基坑底板突水的贵州省安顺市西秀区城区某建筑物地下室为研究场地，以岩溶水文地质学、地下水动力学、岩土工程学理论为指导，通过对建设场区工程水文地质、建筑工程结构资料的采集、分析，以及实际的钻孔水位的验证，开展引发地下室底板突水的原因研究，探讨合理确定地下室抗浮地下水位确定方法。研究成果对岩溶区工业与民用建筑地基岩土勘察中抗浮水位的确定、地下室突水事故预防，以及对岩溶区工程水文地质学理论的充实，都具有一定的意义。并请同行斧正。

1 研究场区概况及代表性分析

1.1 研究场区基本概况

1.1.1 建设工程概况

四是逐年增加各级财政对农村供水工程的投入。加大农村饮水不安全人口人均投资，确保总量和增幅都有明显提高，保证建设投资稳步增长。同时，建立财政奖励制度，以奖代补，对验收评选出的优质工程、精品工程进行财政奖励，奖励资金用于下一年度农村供水工程建设。

研究场区位于贵州省安顺市西秀区中心城区，周边建筑物、街道紧邻，环境条件较复杂。区内处在一个规模较大的溶蚀盆地中，地势平坦，地面原始标高1 370.0 m。拟建建筑物为一地下4层、地面30层、总高124 m、总建筑面积18 721 m2的高层建筑。地下室底板标高1 350.5 m，基坑深度19.5 m(图1)。

 

图1 建设项目地下室水文地质结构示意图

Fig.1 Hydrogeological struture diagram of basement in the program

1—第四系；2—三叠系安顺组；3—红粘土；4—白云岩；5—地下室底板；6—地下水位

1.1.2 工程水文地质概况

2.2.3 地下室底板突水资料

1.1.3 地下室设计及底板涌水概况

地下室底板按照岩土勘察报告提出的抗浮水位+135 7 m(设计采用1 358 m)进行了设计和施工，2016年4月在地下室施工基本完成后，发现地下室底板上浮开裂，涌水量2 720 m3～4 960 m3/d，平均3 840m3/d[2]。

1.2 研究场地的代表性分析

贵州省主要城市和集镇多位于地势较平缓、地下水位埋藏较浅的岩溶盆地或谷地中，近代城镇建设以分布密集、地面高层与多层地下室为主要特点，近代发生了较多的地下室基坑突水事故。本研究场区无论在工程水文地质条件还是在工程建设特征上，以及在岩溶区高层建筑地下室底板突水案例中，均具有较好的代表性。

饮食指导方法同对照组；在此基础上，给予沙参麦冬汤加减治疗，药物组成：沙参15 g，麦门冬10 g，石斛15 g，生地黄9 g，天花粉15 g，玉竹9 g，白扁豆10 g，桑叶9 g，鸡内金15 g，白术9 g，木香5 g，炙甘草9 g。1剂/d，清水煎取药液300 mL，早晚2次口服。治疗2周为1个疗程。

2 研究方法及数据采集

2.1 研究方法

研究工作以岩溶水文地质学及地下水动力学理论为指导、实际的岩土和工程水文地质勘察资料为基础、地下室设计及底板突水数据为依据，研究工程建设对场区地下水动力条件的影响程度，估算由此可能造成地下水对地下室底板压力的增加值，并采用钻孔验证理论分析和估算结果的合理性。在其基础上，剖析建筑物地下室底板突水的成因、提出地下室抗浮水位确定的方法和建议。

6.强化管理。生长季节的日常管理至关重要，要注意搞好轮捕轮放，以提高产量和效益。要控制好水体的载鱼量，因为到秋季时鱼类生长较快，随着鱼体的增长，超过水体的载鱼量时，就会发生缺氧死鱼的危险，所以应做好轮捕轮放工作，捕大留小，均衡上市。同时，还要坚持巡塘，每天早、中、晚巡塘，观察塘内水质肥瘦、池鱼活动摄食等情况，并防止敌害生物对养殖品种的危害。要做好防汛、防旱、防逃、防偷等工作，确保各环节万无一失。并且，对水体的养殖情况要勤作记录，积累经验，为以后渔业生产提供参考和借鉴。

2.2 数据采集

2.2.1 建设场区水文地质条件资料

收集建设场区岩土工程勘察单位提交的岩土、水文地质勘查报告，获取建设场区地层岩性、地质构造、地下水位、岩层含水性及渗透性资料。

2.2.2 建筑物地下室设计资料

收集建筑物地下室施工图设计，取得地下室基坑设计深度、底板标高、抗浮设计标高及地下室底板抗浮压力值。

在大地构造上，研究区处在扬子准地台黔北台隆遵义拱断贵阳复杂变形区，场地区岩层呈单斜产出，产状120°∠12°，无断裂通过。地表以下依次为厚8～10 m的红黏土层，下伏三叠系安顺组(T1-2a)浅灰色中厚层白云岩，含岩溶孔洞裂隙水。建设场区处在一个分散排泄岩溶地下水系统中，水力性质为潜水，岩层含水性总体上较均匀并具有良好的富水性和透水性。钻孔单孔抽水试验成果估算出含水层渗透系数K=0.908 m/d[1]。

建设单位在地下室地板突水后的实际排水量记录数据。

a.抗浮水位(H)取值方法探讨

2.2.4 地下室建成后场地区地下水位

对地下室施工5口卸压排水井，通过对排水井测压观测取得工程建成后建设场区实际的静止水位及地下室底板承受的水压力值。

3 结论与分析

3.1 结论

(1)勘察报告推荐地下室抗浮水位

勘察期间实测场区地下水位标高1 353 m，勘察报告参考安顺市中心城区地下水位动态最大变幅小于4 m的情况，推荐采用+1 357.0 m作为地下室抗浮设计标高(贵州地质工程勘察院，2012)。

(2)地下室设计抗浮水位

设计单位在勘察报告推荐的抗浮水位+1 357 m的基础上，从安全的角度增加了1 m，以+1 358.0 m进行了抗浮设计，高于设计的地下室底板(标高1 350.5 m)7.5 m，即设计地下室底板承受水头压力0.075 Mpa。

传统的媒体行业发展选择方式相对单一，而且管理方式大多是涉及消息传播的途径等方面，但是，随着互联网的发展，新媒体与移动网络的出现，这种信息传播成本低、覆盖面积广、信息传送快等是传统媒体所比不了的，因此，使用传统的媒体管理制度已经是非常不合适了，也很难适应新媒体的发展需求。

(3)地下室突水量(Q)

地下室底板突水量采用对地下室卸压排水的实际抽水量表征。根据排水记录，地下室底板开孔泄水减压，水位降至地下室地板的条件下，排水量2 720～4 960 m3/d，平均3 840 m3/d(贵州地质工程勘察院，2016)。

4.1.2 抗浮水位预测计算方法

综上所述，基于微课的高职Photoshop课程教学改革，突破传统教学的壁垒，微课资源不仅可以作为课前、课中和课后的学习资源，更让教师的教学行为和学生的学习行为产生颠覆性变革，真正把课堂还给学生，通过自主、合作、探究的学习方式内化学生的职业技能，课堂更高效。

将地下室中施工的卸压排水井井口封闭并安装测压管，对地下室建成后底板突水期间场地区地下水位进行静止水位测量(图2)，测量结果，建设场区5口井平均地下水水位标高+1 363.57 m(贵州省黔美基础工程公司 ，2016)。

  

图2 地下室静止水位观测历时曲线

 

Fig.2 Observation duration curve of static water level in the basement

3.2 分析

(1)地下室底板设计与实际承受压力差异分析

计算结果，地下室建成后场区地下水位将高出地下室底板13.7 m(水位标高1 350.5+13.7=1 364.2 m)，与工程验证的实测水位标高+1 363.57 m非常接近。预测计算结果表明采用该方法预测地下室抗浮水位总体可行。

(2)地下室底板突水成因分析

研究区处在一个分散排泄岩溶地下水系统中，该类地下水系统中含水层“有效饱水带”厚度一般为80 m左右(图3)(王明章等，2011)。地下室修建基坑周边混凝土防水边墙的设置造成含水层“有效饱水带”厚度(M)减少13.1 m，地下水含水层渗流断面面积(W)减少了16.38%。

  

图3 贵州白云岩含水层垂向岩溶发育分带图

 

Fig.3 Zonation of water-bearing vertical karst development of dolomite in Guiyang

 

1—裂隙；2—溶洞；3—溶孔；4—溶隙

根据达西定律(H.-P.-G达西，1852—1855年)，在一个渗流场中，地下水在含水层中的渗流运动服从Q=KJw。式中Q为流经含水层断面的地下水量；渗透系数K是含水层本身的属性；J为渗流场中地下水的水力坡度，W为渗流场的过水断面面积，二者之间呈反比关系。地下室建设造成场区含水层过水断面(W)减小，则必然导致场区上游来水壅堵，渗流场中水力坡度(J)加大，在原有水力坡度J的基础上增加△J，有：

Q/K=J·W=(J+△J)·(W-△W)

在单宽渗流断面H上：

Q(/K·B)=J·M=(J+△J)·(M-△M)

式中：J、 M—分别为地下室修建前渗流场中地下水水力坡度、含水层厚度；

△J、△M—分别为地下室建设造成的渗流场中地下水水力坡度增加值、含水层厚度减少值；

B—地下室迎水断面的宽度

因水力坡度增大而增加的水头(△H)在数值上等于△J·L。本研究称为工程 “附加水头(△H)”，△H的形成，人为增大了地下室底板的扬压力，是造成地下水底板破坏突水的主要原因。

(3)地下室抗浮水位(H)及“附加水头”确定的方法探讨

2.1 不同液体管理方案对B型钠尿肽影响 实验组与对照组第3 d B型钠尿肽均有不同程度下降，且实验组B型钠尿肽下降程度均较对照组明显，两组间下降的程度差异有统计学意义(P<0.001)，见表2。

地下室边墙混凝土防水墙封闭，底板的突水可近似视为“平底板进水的承压非完整井”。并可以根据基坑底板突水后的实际排水量、采用平底底板进水的承压非完整井公式(地质部水文地质工程地质技术方法研究队，1978)反算地下室基坑排水疏干水位降深(S)。

Q=4kr2S或S=Q/4πkd

式中：rw—基坑引用影响半径(m)，地下室平面面积18 721 m2，利用公式计算得出77.2 m；

自由一词太过缥缈，往前一步可以是天高海阔，率真洒脱，往后一步也可以是任性妄为，恣意纵欲，就如少年时的周处一样。

Q—地下室平均突水量，3 840 m3/d；

k—含水层渗透系数，0.908 m/d。

S=3 840 m3/(4×77.2×0.908 m/d)

=13.70 m

对地下室建成后建设场区实际水位观测结果表明，场区地下水实际水位+1 363.57 m，高于岩土勘察报告建议的抗浮水位(+1 357 m)6.57 m，高于设计抗浮水位(+1 358 m)5.57 m；底板实际承受的水头压力(P′)为0.131 Mpa，超过底板设计承受压力0.056 Mpa，为设计的底板抗浮压力(P)的1.75倍。

该降深在数值上代表了地下室底板突水期间，建设场区内实际的地下水静止水位与地下室底板标高之间的水头差(或保证地下室安全条件下地下室底板需要承受的最低水头值)。据此，地下室的抗浮水位(H)标高等于地下室底板标高(h)与预测排水疏干降深(S)之和，即：

收到来自Alice 和Bob的信息后,Charlie利用计算基{|0〉,|1〉}对粒子5进行单量子测量,并通过经典通信将测量结果告知接受者Alice 与Bob。如果他的单粒子测量输出结果是|0〉5,则态坍塌为

H=h+S

数据集1有207个样品，包含X2F、B2F和C3F 3个不同等级，每个等级各59个样品；数据集2有200个样品，包含X2F、B2F、C3F和B2R 4个不同等级，每个等级各50个样品。从图1可见，经过处理所采集到的光谱图像有效地消除了光谱的基线漂移现象。

地下室抗浮水位(H)标高为勘查期间实测地下水位(h1)标高、地下水位动态变幅(△h)，以及“附加水头”(△H)之和。因此，“附加水头”为：

采用烟梗自动开麻包系统后，由于梗开包过程是在一个密闭的负压箱体内完成，烟梗里的麻毛和粉尘在倒料过程中被充分扬起，然后被除尘风抽走，改善了环境。此外，新型梗投料对麻袋不产生破坏，麻袋可以重复利用，节约生产成本。

△H=H-(h1+△h)

4 结论与讨论

4.1 结论

4.1.1 不合理的抗浮设计水位取值是导致地下室底板突水的主要原因

传统的地下室抗浮水位取值更多注重工程建设前期的水文地质条件，而忽略工程建设对水文地质条件改变产生的“附加水头(△H)”，是导致地下室底板突水的主要原因。岩土工程勘察中应该综合考虑工程建设前、后场地水文地质条件的变化，合理取值。

(4)地下室建成后场区实际水位

偏亮色系的主题，旨在表达一种清新与靓丽脱俗的感觉，服装上以简洁为主，造型方面也没有做过多的修饰，只是让模特体现出她最真实自然的一面即可。

以场地工程岩土勘察取得的含水层渗透系数(K)、地下室基坑预测涌水量(Q)，以及地下室基坑面积为依据，采用以下公式预测计算地下室抗浮水位(H)：

b.“附加水头(△H)”确定的方法探讨

H=h+S

S=Q/4πk

以TMT-B、TMT-A为因变量，其他因素为自变量，行Pearson相关性分析，结果显示，TMT-B、TMT-A与FPG、TG、TC、HDL-C、LDL-C无相关性（r=0.082、0.081、0.102、-0.026、0.029/0.078、0.083、0.103、-0.032、0.031，P ＞ 0.05）， 与BMI、HOMA-IR呈正相关（r=0.198、0.218，0.235、0.312，P＜0.05）。

采用下式预测计算地下室修建引起的“附加水头”：

△H=H-(h1+△h)

式中各项意义同前。

4.2 讨论

4.2.1 关于地下室抗浮设计中“附加水头”的重要性

现行的国家和地方岩土工程勘察规范对地下水的勘查，均主要针对天然状态下的工程水文地质条件条件提出相关要求，而实际上地下室工程建成后造成的“附加水头”应经成为影响地下室工程安全的隐患。因此，在地下室工程勘察中应高度重视地下室建设对地下水动力条件影响，在地下水抗浮水位的确定及设计中充分考虑“附加水头”。

4.2.2 关于本文推荐的“抗浮水位”及“附加水头”方法的适宜性问题

式中，Pi为污染物单因子指数；Ci为实测浓度；S为土壤环境质量标准限定值（表5）。Pi值越大表示该地区受污染越严重；Pi≤1时，表示该地区土壤未受污染；当1＜Pi≤2时，则表示该地区土壤受轻度污染；当2＜Pi≤3时，表示该地区土壤受中度污染；当Pi＞3，则表示该地区土壤受重度污染。本研究采集的28个土壤样品pH均小于6.5。

本文推荐的地下室底板“抗浮水位”及“附加水头”的预测方法，是以工程实例为依据，通过理论计算和实际工程检验提出的，可以作为相同条件工程的借鉴。但是，预测计算公式是基于均质、各向同性的均匀含水层条件，对位于含水性和透水性相对均匀的白云岩分散排泄系统、以及基岩裂隙含水层中的建设工程适宜性可能较好，而对位于以石灰岩溶洞管道含水介质为主的地下河系统中，提出的预测方法的适用性可能不佳。

4.2.3 关于地下室“抗浮水位”及“附加水头”计算结果的影响因素问题

地下室“抗浮水位”及“附加水头”计算结果直接影响到建设工程的安全，计算结果合理与否，除了与计算公式的选择有关，更与计算参数的可信度有关。参与计算的参数除了地下室基坑平面面积外，含水层的渗透系数(K)、建筑基坑的预测涌水量(Q)都来自岩土勘察。因此，在场地的岩土勘察中，应根据场区含水介质组合类型、含水和透水的均匀性，在数量上布置足以控制场区的水文地质孔和水文地质试验，取得有效可行的水文地质参数，并采用合理的计算公式计算基坑的涌水量，为地下室“附加水头”预测提供可靠的依据。

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贵州地质工程勘察院.2012.安顺塔山小区(一期)9号楼岩土工程勘察报告[R].

贵州地质工程勘察院.2016.贵航塔山小区(一期)场地地下水位复核报告[R].

贵州省黔美基础工程公司.2016.安顺塔山小区一期工程5、6、8号楼地下室水文地质勘查报告[R].

刘冬柏，王璇.2010.地下室抗浮设计中几个问题探讨[J].中国建筑，(2)：42-44.

王明章，等.2011.贵州省岩溶区地下水及地质环境[R].

袁正如.2007.地下工程抗浮设计中的几个问题[J].地下空间与工程学报，(3)：135-137.

中华人民共和国建设部.2001.岩土工程勘察规范[S]GB50021-2001.北京：中国建筑工业出版社.

中华人民共和国建设部.2004.高层建筑岩土工程勘查规范[S].JGJ72-2004.北京：中国建筑工业出版社.

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张旷成，丘建金.2007.关于抗浮设防水位及浮力计算问题的分析讨论[J].岩土工程技术，21(1)：15-20.

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