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摘 要：抗浮设防水位是地下构筑物设计需要考虑的关键问题。为了确定合理的地下水抗浮设防水位，笔者与勘察单位合作在长春地区主要地貌单元设计了地下水位观测孔，观测周期为1个水文年。时值这年为丰水年，降水量为近几年来最多年份，观测数据可为抗浮设计提供一些帮助。
关键词：抗浮设防水位；年度变幅；意外补给
0 引 言
随着城市建设的高速发展，城市用地十分紧张，为了充分利用空间，地下建（构）筑物越来越多，且深埋越来越大。它不仅涉及工程造价还涉及建筑使用安全问题，因此地下水抗浮设防水位的合理性十分重要。
《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72-2004对抗浮设防水位的定义：地下室抗浮评价计算所需的、保证抗浮设防安全和经济合理的场地地下水位。
1 现行规范对抗浮设防水位的规定
《岩土工程勘察规范》GB50021-2001和《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72-2004规定，场地地下水抗浮设防水位宜符合下列规定：
当有长期水位观测资料时，场地地下水抗浮设防水位可采用实测最高水位；当无长期水位观测资料或资料缺乏时，按勘察期间实测最高稳定水位并结合场地地形地貌、地下水给补、排泄条件和含水层顶板标高等因素综合确定；若承压水和潜水有水力联系时，应分别实测其稳定水位，取其中的高水位作为抗浮设防水位；我国滨海和滨江地区，经常发生街道水浸现象，抗浮设防水位可取室外地坪标高；只考虑施工期间的抗浮设防时，抗浮水位可按一个水文年的最高水位确定。
在现实工作中，对勘察单位来说要取得长期水位观测资料有很大困难。一般的做法是根据勘察期间实测最高稳定水位结合各种影响因素确定一个抗浮设防水位，显然这种方法确定的抗浮设防水位是估算的。
长春的气候属欧亚大陆东部中温带大陆性半湿润、半干旱季风气候，年内降水量分配不均，季节性变化大，造成地下水补给、排泄条件季节性变化明显。一般将1、2、3月定为枯水期，4、5、10、11、12月定为平水期，6、7、8、9月定为丰水期。
2 长春地区不同地貌单元抗浮设防水位的确定
2.1 长春中西部台地及西部平原区
该场地地层组成：上部为厚度10-20m的粘性土层，下部为砾砂层，基底为白垩纪泥岩、泥质砂岩。地下水有3层：第1层潜水，赋含在粘性土层中；第2层层间水，赋含在下部砂层中（该层水不承压）；第3层裂隙水，赋含在泥岩中。潜水与层间水之间为巨厚的粘性土，透水性很差，这两层水之间基本不存在水力联系，因此对抗浮设防水位起作用的是第1层潜水，其补给来源主要是大气降水，以蒸发方式排泄，水位变化主要受大气降水的影响。水位观测数据如下：
从以上数据可以看出，2月份为水位最低时期，8月份为水位最高时期，最大水位差均值为1.87m。水位变化主要受大气降水影响，水位年度变化幅度约1.0m-2.0m。
因此，台地及平原区的地下水抗浮设防水位应按勘察时最高稳定水位加上年度变幅。若勘察时为枯水期年度变幅应取较大值；若勘察时为丰水期可取较小值或不加年度变幅。
2.2 长春东部伊通河一级阶地
该场地地层组成：上部为含少量有机质的粘性土，下部为中、粗砂及砾砂层，基岩为白垩纪泥岩、泥质砂岩。地下水有3层：第1层潜水，赋含在粘性土层中；第2层承压水，赋含在砂层中；第3层裂隙水，赋含在泥岩中。
潜水与承压水之间有越流补给，两层水之间为透水性很弱的粘性土层，这两层水之间的水力联系与粘性土层的厚度密切相关。
当上部粘性土层厚度较小（小于3.0m），潜水与承压水之间的越流补给作用强，承压水与潜水基本合为一层水，抗浮设计时应考虑两层水的共同作用，使用这两层水的混合水位。地下水的补给源为大气降水及伊通河水侧向径流补给，以蒸发及侧向径流方式排泄，水位的变化规律受大气降水及侧向径流影响，水位年度变化幅度很大。
粘性土层厚度小于3.0m时水位观测数据如下：
从以上数据可以看出，2月份为水位最低时期，8月份为水位最高时期，最大水位差均值为3.03m。水位变化主要受大气降水及河流侧向补给双重作用。潜水与承压水之间的越流补给作用强。河流侧向补给作用明显，不可忽视。水位年度变化幅度约2.0m-3.0m。
当上部粘性土层厚度较大（大于3.0m），潜水与承压水之间的越流补给作用微弱，因承压水埋藏较深，对抗浮设防起主要作用的是潜水层，其主要补给源为大气降水，以蒸发方式排泄，潜水层水位变化规律主要受大气降水影响。侧向径流补给作用较弱。
粘性土层厚度大于3.0m时水位观测数据如下：
从以上数据可以看出，2月份为水位最低时期，8月份为水位最高时期，最大水位差均值为2.10m。水位变化主要受大气降水影响。潜水与承压水之间的越流补给作用微弱。河流侧向补给作用不明显。水位年度变化幅度约1.0m-2.0m。
因此，伊通河阶地的地下水抗浮设防水位应按勘察时最高稳定水位加上年度变幅。年度变幅可根据场地的地层条件、距伊通河的距离、河流侧向补给强弱、大气降水量等因素综合确定。
2.3 岗丘地貌地面有一定坡度
岗丘地貌单元是长春三大地貌单元之一，主要分布在净月-双阳地区。
当建筑场地地面有一定坡度时，地下水位并不在一个标高线上，地下水位随地势而变化，抗浮设防水位取值应以地坪标高为基准，按地下水位埋深确定。
例如长春某大型地下室工程，地势由南向北倾斜，地面最大高差约4.0m，建筑规划随坡就势，地下室底板错台设置。实测地下水稳定水位埋深为地面下3.50-3.90m，地下水位埋深的最大高差为0.40m，地下水位是顺地势倾斜的。若按勘察时最高稳定水位加上变幅1.0m作为抗浮设防水位，对于场地较低处，抗浮水位将在地面上约1.5m，地下水浮力将很大。但这与实际情况并不相符，因此地下室抗浮水位并不能按一个固定的地下水位标高来确定。综合考虑各种因素，本工程抗浮设防水位建议取设计室外地坪标高下2.0m。室外整平标高确定后，抗浮设防水位标高也就确定了，这种确定方法是比较合理的。
3 场地未来需要大面积填土
当建筑场地需要大面积填土，且填土成分以弱透水性的粘性土为主时，填土后场地地下水位会有所上升。在确定抗浮设防水位时应考虑这一因素，抗浮设防水位应以设计室外地坪标高为基准，按地下水位埋深确定。
例如长春某工程，初勘时场地比周边道路低2.0m左右，实测地下水稳定水位埋深为自然地面下0.5-1.5m；三年后进行详勘时场地已经回填，回填后地面标高与周边道路基本持平，实测地下水稳定水位埋深为自然地面下1.0-2.0m，填土后地下水位上升了约1.50m。可见抗浮设防水位应考虑填土后的地下水位变化情况，以设计室外地坪标高为基准，按地下水位埋深确定。
4 环境影响因素
环境影响因素一般来自大面积地下水开采、回灌、河水截流、蓄水，周围地下管道渗漏等。区域性的地下水补给、排泄作用比较容易预测，但地下管道渗漏对地下水位的影响则难以预估。在确定抗浮设防水位时应考虑地下管道渗漏可能造成的意外的地下水补给，虽然这种补给作用可能是短时间的，但水的浮力也是随着水位涨落即时发生作用的。抗浮设防水位的确定宜考虑管道渗漏作用。
例如某场地西北侧有排水沟，实测地下水位埋深0.3-0.7m，靠近排水沟地段水位最高，比周边场地高2.0m左右。地下室基坑开挖前进行井点降水，但西北侧地下水位扔居高不下，还需要用泵随时排水。进入冬季枯水期，建设单位为减少工程造价提出停止降水，结果第二天水位即上升了约1.0m。可见管道渗漏作用不可忽视。
5 结论
根据工程经验及实测数据，长春地区可按下式确定抗浮设防水位：
H = hmax +⊿h +⊿h1
H：地下水抗浮设防水位；
hmax：勘察期间地下水最高稳定水位；
h：地下水位的年度变幅；
h1：可能的意外补给。
这三项已经考虑了场地地形、地貌单元、地下水类型、土质、环境影响等因素，它们并不是三个独立的变量，三者之间是密切相连、相互影响的。
勘察时是枯水期，则勘察期间地下水最高水位低，水位的年度变幅应取最大值，加整个年度变幅；勘察时是平水期，则勘察期间地下水最高水位居中，水位的年度变幅可取适当值；勘察时为丰水期，则勘察期间地下水位最高水位较高，水位的年度变幅应取较小值，可少加或不加。当地层的透水性较好时，可不考虑意外补给的影响；当地层的透水性较差时，应考虑意外的补给。
总之在没有足够的水位观测资料的情况下，按上述方法确定抗浮设防水位无疑是一种正确、合理、简便的方法。
参考文献：
［1］《岩土工程勘察与设计》高大钊
［2］《在确定建筑物基础抗浮设防水位时应注意的一些问题》张思远
［3］《地下水赋存状态与渗流特征对基础抗浮的影响》张在明 孙保卫 徐宏声
作者简介：
潘国鑫（1971- ），男，吉林长春人，高级工程师，注册土木工程师（岩土），从事岩土工程勘察、地基基础检测工作。
关键词：抗浮设防水位；年度变幅；意外补给
0 引 言
随着城市建设的高速发展，城市用地十分紧张，为了充分利用空间，地下建（构）筑物越来越多，且深埋越来越大。它不仅涉及工程造价还涉及建筑使用安全问题，因此地下水抗浮设防水位的合理性十分重要。
《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72-2004对抗浮设防水位的定义：地下室抗浮评价计算所需的、保证抗浮设防安全和经济合理的场地地下水位。
1 现行规范对抗浮设防水位的规定
《岩土工程勘察规范》GB50021-2001和《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72-2004规定，场地地下水抗浮设防水位宜符合下列规定：
当有长期水位观测资料时，场地地下水抗浮设防水位可采用实测最高水位；当无长期水位观测资料或资料缺乏时，按勘察期间实测最高稳定水位并结合场地地形地貌、地下水给补、排泄条件和含水层顶板标高等因素综合确定；若承压水和潜水有水力联系时，应分别实测其稳定水位，取其中的高水位作为抗浮设防水位；我国滨海和滨江地区，经常发生街道水浸现象，抗浮设防水位可取室外地坪标高；只考虑施工期间的抗浮设防时，抗浮水位可按一个水文年的最高水位确定。
在现实工作中，对勘察单位来说要取得长期水位观测资料有很大困难。一般的做法是根据勘察期间实测最高稳定水位结合各种影响因素确定一个抗浮设防水位，显然这种方法确定的抗浮设防水位是估算的。
长春的气候属欧亚大陆东部中温带大陆性半湿润、半干旱季风气候，年内降水量分配不均，季节性变化大，造成地下水补给、排泄条件季节性变化明显。一般将1、2、3月定为枯水期，4、5、10、11、12月定为平水期，6、7、8、9月定为丰水期。
2 长春地区不同地貌单元抗浮设防水位的确定
2.1 长春中西部台地及西部平原区
该场地地层组成：上部为厚度10-20m的粘性土层，下部为砾砂层，基底为白垩纪泥岩、泥质砂岩。地下水有3层：第1层潜水，赋含在粘性土层中；第2层层间水，赋含在下部砂层中（该层水不承压）；第3层裂隙水，赋含在泥岩中。潜水与层间水之间为巨厚的粘性土，透水性很差，这两层水之间基本不存在水力联系，因此对抗浮设防水位起作用的是第1层潜水，其补给来源主要是大气降水，以蒸发方式排泄，水位变化主要受大气降水的影响。水位观测数据如下：
从以上数据可以看出，2月份为水位最低时期，8月份为水位最高时期，最大水位差均值为1.87m。水位变化主要受大气降水影响，水位年度变化幅度约1.0m-2.0m。
因此，台地及平原区的地下水抗浮设防水位应按勘察时最高稳定水位加上年度变幅。若勘察时为枯水期年度变幅应取较大值；若勘察时为丰水期可取较小值或不加年度变幅。
2.2 长春东部伊通河一级阶地
该场地地层组成：上部为含少量有机质的粘性土，下部为中、粗砂及砾砂层，基岩为白垩纪泥岩、泥质砂岩。地下水有3层：第1层潜水，赋含在粘性土层中；第2层承压水，赋含在砂层中；第3层裂隙水，赋含在泥岩中。
潜水与承压水之间有越流补给，两层水之间为透水性很弱的粘性土层，这两层水之间的水力联系与粘性土层的厚度密切相关。
当上部粘性土层厚度较小（小于3.0m），潜水与承压水之间的越流补给作用强，承压水与潜水基本合为一层水，抗浮设计时应考虑两层水的共同作用，使用这两层水的混合水位。地下水的补给源为大气降水及伊通河水侧向径流补给，以蒸发及侧向径流方式排泄，水位的变化规律受大气降水及侧向径流影响，水位年度变化幅度很大。
粘性土层厚度小于3.0m时水位观测数据如下：
从以上数据可以看出，2月份为水位最低时期，8月份为水位最高时期，最大水位差均值为3.03m。水位变化主要受大气降水及河流侧向补给双重作用。潜水与承压水之间的越流补给作用强。河流侧向补给作用明显，不可忽视。水位年度变化幅度约2.0m-3.0m。
当上部粘性土层厚度较大（大于3.0m），潜水与承压水之间的越流补给作用微弱，因承压水埋藏较深，对抗浮设防起主要作用的是潜水层，其主要补给源为大气降水，以蒸发方式排泄，潜水层水位变化规律主要受大气降水影响。侧向径流补给作用较弱。
粘性土层厚度大于3.0m时水位观测数据如下：
从以上数据可以看出，2月份为水位最低时期，8月份为水位最高时期，最大水位差均值为2.10m。水位变化主要受大气降水影响。潜水与承压水之间的越流补给作用微弱。河流侧向补给作用不明显。水位年度变化幅度约1.0m-2.0m。
因此，伊通河阶地的地下水抗浮设防水位应按勘察时最高稳定水位加上年度变幅。年度变幅可根据场地的地层条件、距伊通河的距离、河流侧向补给强弱、大气降水量等因素综合确定。
2.3 岗丘地貌地面有一定坡度
岗丘地貌单元是长春三大地貌单元之一，主要分布在净月-双阳地区。
当建筑场地地面有一定坡度时，地下水位并不在一个标高线上，地下水位随地势而变化，抗浮设防水位取值应以地坪标高为基准，按地下水位埋深确定。
例如长春某大型地下室工程，地势由南向北倾斜，地面最大高差约4.0m，建筑规划随坡就势，地下室底板错台设置。实测地下水稳定水位埋深为地面下3.50-3.90m，地下水位埋深的最大高差为0.40m，地下水位是顺地势倾斜的。若按勘察时最高稳定水位加上变幅1.0m作为抗浮设防水位，对于场地较低处，抗浮水位将在地面上约1.5m，地下水浮力将很大。但这与实际情况并不相符，因此地下室抗浮水位并不能按一个固定的地下水位标高来确定。综合考虑各种因素，本工程抗浮设防水位建议取设计室外地坪标高下2.0m。室外整平标高确定后，抗浮设防水位标高也就确定了，这种确定方法是比较合理的。
3 场地未来需要大面积填土
当建筑场地需要大面积填土，且填土成分以弱透水性的粘性土为主时，填土后场地地下水位会有所上升。在确定抗浮设防水位时应考虑这一因素，抗浮设防水位应以设计室外地坪标高为基准，按地下水位埋深确定。
例如长春某工程，初勘时场地比周边道路低2.0m左右，实测地下水稳定水位埋深为自然地面下0.5-1.5m；三年后进行详勘时场地已经回填，回填后地面标高与周边道路基本持平，实测地下水稳定水位埋深为自然地面下1.0-2.0m，填土后地下水位上升了约1.50m。可见抗浮设防水位应考虑填土后的地下水位变化情况，以设计室外地坪标高为基准，按地下水位埋深确定。
4 环境影响因素
环境影响因素一般来自大面积地下水开采、回灌、河水截流、蓄水，周围地下管道渗漏等。区域性的地下水补给、排泄作用比较容易预测，但地下管道渗漏对地下水位的影响则难以预估。在确定抗浮设防水位时应考虑地下管道渗漏可能造成的意外的地下水补给，虽然这种补给作用可能是短时间的，但水的浮力也是随着水位涨落即时发生作用的。抗浮设防水位的确定宜考虑管道渗漏作用。
例如某场地西北侧有排水沟，实测地下水位埋深0.3-0.7m，靠近排水沟地段水位最高，比周边场地高2.0m左右。地下室基坑开挖前进行井点降水，但西北侧地下水位扔居高不下，还需要用泵随时排水。进入冬季枯水期，建设单位为减少工程造价提出停止降水，结果第二天水位即上升了约1.0m。可见管道渗漏作用不可忽视。
5 结论
根据工程经验及实测数据，长春地区可按下式确定抗浮设防水位：
H = hmax +⊿h +⊿h1
H：地下水抗浮设防水位；
hmax：勘察期间地下水最高稳定水位；
h：地下水位的年度变幅；
h1：可能的意外补给。
这三项已经考虑了场地地形、地貌单元、地下水类型、土质、环境影响等因素，它们并不是三个独立的变量，三者之间是密切相连、相互影响的。
勘察时是枯水期，则勘察期间地下水最高水位低，水位的年度变幅应取最大值，加整个年度变幅；勘察时是平水期，则勘察期间地下水最高水位居中，水位的年度变幅可取适当值；勘察时为丰水期，则勘察期间地下水位最高水位较高，水位的年度变幅应取较小值，可少加或不加。当地层的透水性较好时，可不考虑意外补给的影响；当地层的透水性较差时，应考虑意外的补给。
总之在没有足够的水位观测资料的情况下，按上述方法确定抗浮设防水位无疑是一种正确、合理、简便的方法。
参考文献：
［1］《岩土工程勘察与设计》高大钊
［2］《在确定建筑物基础抗浮设防水位时应注意的一些问题》张思远
［3］《地下水赋存状态与渗流特征对基础抗浮的影响》张在明 孙保卫 徐宏声
作者简介：
潘国鑫（1971- ），男，吉林长春人，高级工程师，注册土木工程师（岩土），从事岩土工程勘察、地基基础检测工作。