建(构)筑物抗浮设防水位的科学确定与抗浮措施的合理选择.pdf
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1、建(构)筑抗浮设防水位的科学确定与抗浮措施的合理选择 周载阳建设综合勘察研究设计院有限公司目 录n0.引言n1.地下水的浮力及抗浮设防水位的科学确定n2.地下构筑物的抗浮措施n3.事故的启示目 录n0.引言n1.地下水的浮力及抗浮设防水位的科学确定n2.地下构筑物的抗浮措施n3.事故的启示0.引言n 随着我国经济的发展和城市化进程的加快,以及人民生活水平的不断提高,对生活的环境要求也愈来愈高。首先随着家用轿车的普及,汽车停车位的供需矛盾日益突出,因此在项目建设时,城市建设的规划管理部门现在均要求配有一定数量的地下停车位。为合理利用地下空间,建筑物之间的绿地或广场下面一般均设纯地下车库,其顶部覆
2、土1.5m2.5m,作为景观绿化和铺设管线之用。n随着社会经济的进一步发展,地下空间的开发利用越来越多,规模也越来越大。n不论是单建地下车库还是各种人防、地下商城、下沉式广场、地铁等等基本都是纯地下结构或地面建筑较矮,荷载较小,当地下水位较高时,需要考虑地下水的浮力作用。科学确定地下结构的抗浮设防水位,以及合理选择抗浮措施,将直接影响到地下结构的安全与建设费用,具有巨大的社会意义和经济价值。目 录n0.引言n1.地下水的浮力及抗浮设防水位的科学确定n2.地下构筑物的抗浮措施n3.事故的启示1.地下水的浮力及抗浮设防水位的科学确定n什么是抗浮设防水位?l北京地区建筑地基基础勘察设计规范DBJ 1
3、1-501-2009:抗浮评价计算所需要的、保证抗浮设防安全和经济合理的场地地下水设计水位。l建筑工程抗浮技术标准JGJ476-2019:建筑工程在施工期和使用期内满足抗浮设防标准时可能遭遇的地下水最高水位,或建筑工程在施工期和使用期内满足抗浮设防标准最不利工况组合时地下结构底板底面上可能受到的最大浮力按静态折算的地下水位。n抗浮设防水位与地下水浮力的关系?n什么是抗浮设计水位?与抗浮设防水位的区别?n抗浮设防水位由谁来提供?l勘察单位?l北京地区建筑地基基础勘察设计规范DBJ 11-501-2009:当场地水文地质条件复杂,且对地基评价、基础抗浮和施工中地下水的控制有重大影响时,宜进行专门的
4、水文地质勘察。l建筑工程抗浮技术标准JGJ476-2019:抗浮工程勘察可与场地岩土工程勘察结合开展,抗浮设计等级为甲级的工程、场地水文地质条件复杂的乙级工程应进行专项勘察。l设计单位?l咨询单位?l建设方?n抗浮设防水位如何合理确定l地下结构抗浮设防水位如何合理确定,目前国内现行规范尚无明确规定。l地下水的运移规律与地表水不同,地下水的水压力分布不仅与地下水的水位有关,而且还受地质条件及水文地质边界条件的影响,与地下水渗流过程中的水头损夫有关,表现在不同的地层中地下水压力的分布不尽相同。n地下水对地下构筑物产生的浮力计算不同于物体处于地表水体的浮力计算,地下水对地下构筑物的浮力大小与构筑物的
5、基础埋置位置有直接的关系。n由于地下水是处于运动状态的,地下水位的变化决定于它的补给和排泄条件。补排条件一方面受自然因素的影响,是一个随机过程,另一方面还受人为因素的影响,就更加剧了地下水位的动态变化。n在工程设计中,为了保证建(构)筑物的安全,要考虑最不利的情况,而这种最不利的情况一般就是地下水位达到最高时的情况。因此确定抗浮设计水位时,首先要科学预测建(构)筑物使用寿命期间地下水可能的最高水位。这就需要考虑构筑物所处位置的宏观水文地质背景和历史资料,以及今后可能会出现的不利情况。n需要明确的是,地下水的最高水位并不一定就是构筑物的抗浮设防水位。这是因为构筑物受到的地下水的浮力还与其底板埋置
6、的位置有关。典型多层地下水的压力水头分布潜 水层 间 无 压 水承 压 水 头含 水 层相 对 隔 水 层含 水 层相 对 隔 水 层相 对 隔 水 层含 水 层0n在多层地下水场地,在含水层中的同一平面位置上,上下各点的总水头相同,地下水的水压力可认为是静水压力分布。如上下两个含水层中夹有一弱透水层,在弱透水层中,由于沿垂直方向的渗流水头损失,同一平面位置上,上下各点的总水头不相同,地下水的水压力分布与静水压力有非常大的区别。随意套用历史最高水位,显然是不合理的。n如工程设计时采取适当措施,疏排地下水,改变渗流条件,地下水位可显著降低。n科学确定建筑物的抗浮设防水位,一般先要进行两个方面的工
7、作:n一方面是综合考虑影响拟建场区的自然因素和人为因素,预测建筑物使用寿命期间的最高地下水位;n另一方面是根据拟建场区的地质及水文地质条件、拟建建筑物基础埋置位置,根据多层地下水的水头分布理论计算基础底板处的地下水压力水头,最终确定合理的抗浮设防水位。n预测建筑物未来使用期的最高水位,影响因素非常复杂,主要有:(1)大气降水的季节变化和多年变化;(2)区域地质和水文地质背景,场地及其附近的地形地质和补排条件;(3)地下水开采、跨流域调水等人为因素;(4)政府对水资源和水环境的综合调控等。n确定抗浮水位决不是根据历史水位可以简单确定的问题,也不是利用现成公式可以计算的问题n从科学意义上讲,是一个
8、概率问题,不是确定性问题。按理说,概率问题可以考虑主要影响因素建立数学模型,算出不同概率的抗浮水位,再根据具体工程要求,即超过预估水位产生的危害程度选用适当的超越概率。但可惜,这种数学模型至今未能建立,而且参数也难正确选定。典型地下结构型式的浮力计算地 面地 下 水 位地下结构地下结构地下结构桩潜水含水层隔水层承压含水层地 面地 下 水 位承 压 水 头n现实工程问题只能依靠有经验的专业人员,在掌握充分资料的基础上进行综合判断。为了避免个别人员和个别单位的片面性,对重要工程有时需召开专家会议集体论证。目 录n0.引言n1.地下水的浮力及抗浮设防水位的科学确定n2.地下构筑物的抗浮措施n3.事故
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