编制环境背景
1 既有相关规定
1)《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011
3.0.2 “6 建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时,尚应进行抗浮验算。”—未明确规定浮力构成及计算方法。
5.4.3 建筑物基础存在浮力作用时应进行抗浮稳定性验算,并应符合下列规定:
1 对于简单的浮力作用情况,基础抗浮稳定性应符合下式要求:
Gk / Nw,k≥ kw (5.4.3)
式中:Gk——建筑物自重及压重之和(kN);Nw,k——浮力作用值(kN); kw ——抗浮稳定安全系数,一般情况下可取1.05。
2 抗浮稳定性不满足设计要求时,可采用增加压重或设置抗浮构件等措施。在整体满足抗浮稳定性要求而局部不满足时,也可采用增加结构刚度的措施。
(2)《岩土工程勘察规程》GB50021-2001(09年版)
4.1.13 详细勘察应论证地下水在施工期间对工程和环境的影响。对情况复杂的主要工程,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。
7.1.15 在勘探时掌握地下水水位、水位变化趋势、历史最高水位、近3~5年最高水位等主要影响因素。
(3)《高层建筑岩土工程勘察规程》 JGJ 72 -2017
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。该水位应根据场地所在地貌单元、地层结构、地下水类型、各层地下水水位及其变化幅度和地下水补给、径流、排泄条件等因素综合确定;当有地下水长期水位观测资料时,应根据实测最高水位以及地下室使用期间的水位变化,并按当地经验修正后确定;
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,并考虑季节变化导致地下水位可能升高的因素;同时应充分考虑结构自重和上覆土重尚未施加时,浮力对地下结构的不利影响;
3 场地具多层地下水且各层地下水具有各自的独立水位时,或者场地有承压水且承压水与潜水有水力联系时,宜按各层水的混合最高水位确定;
4 当地下结构临近江、湖、河、海等大型地表水体,且与本场地地下水有水力联系时,可参照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;
5 对于城市中的低洼地区,应考虑特大暴雨期间可能形成街道被淹的情况,在南方地下水位较高、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。
(4)《给水排水工程构筑物结构设计规范》 GB50069-2016
4.3.3 2 水压力标准值的相应设计水位,应根据勘察部门和水文部门提供的数据采用…..,应综合考虑近期内变化及构筑物设计基准期内可能的发展趋势确定。
地表水或地下水对结构的浮托力,其标准值应按最高水位确定,并应:qfw,k =γw hw ηfw,其中ηfw为浮托力折减系数,对土质应取1.0,对岩石按其破碎程度确定。
(5)《高层建筑筏形与箱形基础技术规范》 JGJ6-2011
4.4.1 应根据场地特点和工程需要,查明下列水文地质状况,并提出相应的工程建议:
1 地下水类型和赋存状态;
2 主要含水层的分布规律及岩性特征;
3 年降水量、蒸发量及其变化规律和对地下水的影响等;
4 地下水的补给排泄条件、地表水与地下水的补排关系及其对地下水位的影响;
5 勘察时的地下水位、历史最高水位、近(3~5)年最高水位、常年水位变化幅度或水位变化趋势及其主要影响因素;
6 当场地内存在对工程有影响的多层地下水时,应分别查明每层地下水的类型、水位和年变化规律,以及地下水分布特征对地基和基础施工可能造成的影响;
7 当地下水可能对地基或基坑开挖造成影响时,应根据地基基础形式或基坑支护方案对地下水控制措施提出建议;
8 当地下水位可能高于基础埋深并存在基础抗浮问题时,应提出与建筑物抗浮有关的建议;
9 应查明场区是否存在对地下水和地表水的污染源及其可能的污染程度,提出相应工程措施的建议。
4.4.2 当场地水文地质条件对地基评价和地下室抗浮以及施工降水有重大影响时,或对重大及特殊工程,除应进行专门的水文地质勘察外,对缺少地下水位相关资料的地区尚宜设置地下水位长期观测孔。
5.5.4 当建筑物地下室的一部分或全部在地下水位以下时,应进行抗浮稳定性验算,并应符合下式要求:
F’k + Gk≥ kf Ff (5.5.4)
式中:F’k —上部结构传至基础顶面竖向永久荷载(kN);
Gk —基础自重和基础上的土重之和(kN)
Ff——水浮力(kN),在建筑物使用阶段按与设计使用年限相应的最高水位计算;在施工阶段,按分析地质状况、施工季节、施工方法、施工荷载等因素后确定的水位计算;
kf —抗浮稳定安全系数,可根据工程重要性和确定水位时统计数据的完整性取1.0~1.1。
(6)《软土地区岩土工程勘察规程》JGJ 83-2011
6.0.9 评价地下水对结构的上浮作用时,宜通过专项研究确定抗浮设防水位。在研究场区各层地下水的赋存条件、场区地下水与区域性水文地质条件之间的关系、各层地下水的变化趋势以及引起这种变化的客观条件的基础上,可按以下原则对建筑物运营期间内各层地下水位的最高水位作出预测和估计:
1 当有长期水位观测资料时,抗浮设防水位可根据地下水实测最高水位和建筑物运营期间地下水的变化来确定;
2 无长期水位观测资料或资料缺乏时,可按勘察期间实测最高稳定水位并结合场地地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定;
3 场地有承压水且与潜水有水力联系时,应实测承压水水位并考虑其对抗浮设防水位的影响;
4 只考虑施工期间抗浮设防时可根据施工地区、季节和现场的具体情况,抗浮设防水位可按近3~5年最高水位确定。
(7)上海市《地基基础设计规范》 DGJ08-11 2017
对箱型基础在施工、使用阶段均应验算抗浮稳定性。
在抗浮稳定验算中,基础及上覆土的自重分项系数取1.0,地下水对箱型基础浮力作用分项系数取1.2。
但怎么计算浮力,规范没有明确的规定。
(8) 广东省《建筑地基基础设计规范》 DBJ 15-31 2016
地下水对基础或底板的浮力:地下水的设防水位应取建筑使用年限内/施工期可能产生的最高水位行计算。
条文说明:若勘察报告未提供最高水位,按室外地坪标高设计;计算浮力不考虑侧壁摩擦作用及与岩土粘滞作用;除有可靠的长期控制地下水措施之外,不得对地下水水头进行折减;结构基底面承受的水压力应按全水头计算。
(9)湖北省《建筑地基基础技术规范》 DB42 242 2014
①抗浮设防水位有长期水文观测资料和历史水位记录时,可采用历史最高水位;无长期水文观测资料和历史水位记录时,可采用丰水期最高稳定水位;②场地有承压水且与潜水有水力联系时,应按承压水和潜水的混合最高水位计算;③地下室在稳定水位作用下所受的浮力应按静水压力计算;④临时高水位下的浮力,在黏性土中适当折减,折减系数由勘察单位提出,在砂土中不折减。
2 关于抗浮设防水位确定
(10)欧标《BS EN 19972:2007》(土工设计:土地勘测和测试)勘察时勘探单位应提供地下水位标高、变化趋势及最高水位和重现期; 还提出一种地下水位高度预测方法,通过长期观测资料构建模型进行预测-无详细模型。
从国内外规范可看出,抗浮设防水位确定需考虑的因素较多,并没有准确的确定方法。若简单采用勘察实测水位或近几年最高水位过于冒险,若采用历史最高水位、室外地坪标高等太过保守,导致抗浮设防水位确定产生较多争议。
① 地下水位的判断,不同的方法对地下水丰富地区出入不大,但对低水位的北方地区相差会非常大。-区域性
② 抗浮设防水位的确定依据
依赖于地方长期完整的水文观测网和历史记录,以及对今后流域变化的预测。受地方基础水文观测资料的缺乏限制,多数地区和工程项目取得以上资料有一定困难,更多地需要工程师经验和认识。-依据不足或可信度不高!
③ 分层地下水情况较常见,如北京地区对分层水采用等效设防水位的概念。
先对使用期内各层地下水的最高水位进行预测→通过渗流分析得到水压力分布形态和基底深度处的上浮力→将基底的上浮力等效为静水压力时的水位值。
等效设防水位不是定值,而随基底埋深不同而改变。——导致概念不一致!
④《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001 09版)
4.1.13 详细勘察应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。
⑤《高层建筑岩土工程勘察规范》JGJ72-2004
3.0.8 高层建筑经勘察后,当条件特别复杂时宜由有岩土工程咨询设计资质的单位对……、地下室抗浮设计以及有关设计参数检测的试验设计等岩土工程问题,提供专门的岩土工程咨询报告。
⑥《高层建筑岩土工程勘察规范》JGJ72-2017
8.6.3 当建设场地处于山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。
[说明] 正确确定抗浮设防水位成了一个涉及面广、尚处于发展的工程建设中必须解决的十分关键的问题。虽与勘察有关,但不是只通过详细勘察就能完全解决的问题。
地下水的抗浮设防水位是一个有如抗震设防一样的重要技术经济指标,较为复杂,对于重要工程的抗浮设防水位应委托有资质的单位进行专门咨询论证后提出。
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