建築工程抗浮技術標準解析(一)

前言

1 引言

上世紀九十年代之前,工程界關注較多的是地下水“靜水壓力”“動水壓力”“動態變化”等影響,對“抗浮”“抗浮設防”等尚未引起足夠的重視。

1999年5月1日實施《水文基本術語和符號標準》GB/T50095和1999年6月1日實施《岩土工程基本術語標準》GB/T50279均沒有給出“抗浮”“抗浮水位”或“抗浮設防水位”等術語的相應定義。

隨著城市建設中地下空間的利用程度逐漸提高,大規模建築工程、大型地下商業、地下車庫、城市軌道交通等不斷修建,埋置深度也越來越大,地下水的水頭壓力對工程安全的不利影響逐漸顯著。

建(構)築物在施工期需要採取臨時性的抗浮措施、使用期採用永久性的抗浮措施,以確保工程在浮力作用下的抗浮穩定性及正常使用安全。

2 關聯術語

(1)地下工程

地面以下為開發利用地下空間所建造的地下房屋和構築物、隧道、共同溝和過街通道等土木工程。-功能!

(2)地下結構

《地下結構抗震規範》GB/T51336-2018:按建造形式分為拱形結構、圓形和矩形管狀結構、單體結構或複合結構、隧道結構、下沉式擋土結構等。—型式、效能!

(3)地下結構底板

地下結構底部用於承載的基礎及其剛性連結結構或構件的統稱—筏板、獨立基礎與抗浮板或防水板等。

(4)地下水

狹義地下水指埋藏於地面以下岩土孔隙、裂隙、縫隙飽和層中的重力水;廣義地下水指地面以下岩石和土孔隙、縫隙中各種形式的水。

①上層滯水—包氣帶中隔水層或弱透水層上所積聚的具有自由水面的重力水。

②潛水—埋藏在地表下第一個穩定隔水層以上具有自由表面的地下水。-裂隙水、岩溶水的主要賦存形式!

③承壓水—充滿上下兩個隔水層之間含水層、水頭高出其上層隔水頂板、對頂板產生靜水壓力的地下水。-裂隙水、岩溶水又時具有承壓性!

(5)水浮力

浸在流體內的物體會受到流體豎直向上托起的作用力-浮力。(物體受到液體或氣體對物體表面向上的和向下的壓力差)

①靜水壓力——靜態地下水在浸在其中的地下結構底板產生抬升作用的豎向壓力。基本成分( △h×γw )!

②滲透壓力:滲流場水壓力(動水壓力)。上游水位比下游水位高或帷幕內外水差位產生滲流時,水位差使地下水流動造成各點水壓強度超過低水位的部分-滲流方向上水對單位體積土的壓力(i×γw或滲流場計算壓力或隆起穩定計算壓力) 。-不均勻分佈(直線、平均)!

滲流壓力對岩土體穩定性影響隨滲流方向不同而異。當滲流方向與重力一致時,提高岩土體/物穩定性;與重力方向相反減小顆粒間壓力,對岩土體/物穩定不利 !

③浮托力:下游水位作用於建(構)築物水下基底截面或其他截面的浮力(γw×h下×A)。 —水利工程用語!

④ 揚壓力:浮托力與滲流壓力之和。

當上、下游水位相等時,無滲透壓力,此時揚壓力等於浮托力。其大小等於γw×h×A,與建(構)築物形狀無關,只與底面積有關。 —水利工程用語!

(6)防水設計水位

地下水的最大水位。用於確定地下結構外圍結構的防水和抗滲等級。——與抗浮設計水位有區別!

《北京地區建築地基基礎勘察設計規範》DBJ-01-501規定:對防水要求嚴格的地下室或地下構築物,可按歷史最高地下水位確定;對防水設計要求不嚴格,可按照3年~5年的最高水位及勘察時實測的靜止水位確定。

(7)抗浮水位與抗浮設防水位

抗浮水位是廣義的“俗稱”。 一般是指歷史最高水位;狹義的可認為是工程抗浮設計的“抗浮設計水位”!

抗浮設防水位是具有一定工程穩定安全級別、保障工程在浮力作用下安全設防程度,以及經濟合理的場地或區域的地下水水位。