雨季工程防浮事故频发！ 如何避免呢？

隆基二手钢结构

由于近期华东地区进入雨季，暴雨引发工程防浮事故的概率有所增加。 本期隆基二手钢结构设计管理部设计创新工作室简要介绍了地表水流入引起的防浮问题及其防治，并探讨了如何更好地将设计与施工结合起来。

浅析地表水防浮问题

设计

随着城市建设的快速发展，地下空间的利用越来越受到重视。 随后，地下工程的防浮问题日益突出。 当建筑结构自重轻、埋藏深、地下水位较高时，如果防浮措施不充分，水的浮力将大于其自重与抗浮承载力之和，导致整体抗浮稳定性失效，导致地下室上浮。 损坏的情况也很常见。 为了保证结构的稳定和正常使用，地下室的防浮问题越来越受到工程人员的重视。

地表水防浮问题很容易被忽视

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地下水位上升的原因有两个：一是周边场地地下水的入渗，二是地表水的流入。 设计单位普遍认为，防浮的关键在于地质调查报告中防浮设计水位的确定，而地表水的流入却容易被忽视。 是什么原因？

地勘人员：基坑开挖后，由于地表水流入，地下水位难以监测，所以施工时的防浮防水等级一般不提。

设计人员和审图人员：认为施工防浮措施是临时措施，应由建设单位考虑。 本设计仅考虑正常使用情况下的防浮设计。

施工人员：对地表水的作用认识不够。 当地下室基础为不透水岩石且基坑周围有紧密支撑时，他们认为既然图纸有防浮设计，就不需要采取额外的防浮措施。

什么是脂肪槽？

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在讨论施工中的防浮问题之前，我们首先需要解释一下基坑施工中经常听到的一个工程术语——化肥罐。

肥料槽是指承台、地下室外墙和基坑侧壁之间的空间。 也是为施工作业面而开挖的基坑的一部分。 一般施肥槽的宽度为0.5~1.2m。 肥料槽露天布置，极易积水。 因此，肥槽底部常设置排水沟、集水井等，以收集、沉淀水分。

建筑物地下结构施工完成后，肥料槽必须回填材料至场地自然标高。

什么是盆地效应？

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地表水流入肥料槽如何影响地下结构？ 要解释原理，我们需要了解什么是盆地效应。

基坑施肥槽在上一节已经讲解过。 肥料槽回填前，发生大雨时，地表水通过肥料槽流入建筑基坑周围，然后渗入地下室底板下部，形成积水区。 此时的基坑就是一个大水盆，而建筑物的地下室就像一个小水盆，浸泡在大水盆里。 如果由此产生的浮力大于地下室自重与防浮措施形成的阻力之和，结构就会遭到破坏。 损坏，这就是盆地效应（见下图）。

▲地表水流入肥料罐产生盆地效应

▲盆地效应原理

需要注意的是，采用SMW工法等租赁材料进行基坑支护时，施工单位往往急于回填肥料槽、拔出钢材。 此时应特别注意回填土的质量和降水要求。 因为即使肥槽已经回填，如果回填材料选择不当，或者回填土没有仔细压实，无法形成防渗带，基坑脱水不到位，就会产生“水盆”效应。也会发生！

如何避免盆地效应？

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如何避免盆地效应？ 关键要从以下几个方面严格把控：

1、施工时合理确定抗浮水位，并校核抗浮稳定性。 这个防浮水位不仅要考虑场地原有的水文地质条件，还要考虑基坑开挖后地表水流入的影响。 同时，在验算施工时浮力时，应将上部建筑物荷载调整为施工时荷载，即允许停止人工降低地下水位时建筑物的实际荷载，覆盖土一般需要扣除。

《建筑工程抗浮技术标准》（JGJ476-2019）

5.3.2（条款解释）

……

虽然施工周期较短，但基坑、基沟裸露可能会积水，并可能受地下水供排条件变化的影响，且尚未施加能够抵抗地下水浮力的上部结构荷载。这个阶段。 因此，施工期的阻力为浮动防水位的确定还应综合考虑勘察时测得的现场实际水位、施工期雨季预计的高地下水位以及最不利的工况。为近3至5年来的最高水位。

2、当施工时抗浮稳定性验算不能满足要求时，应采取合理的抗浮措施。 施工时一般采用排水限压的方法对基坑进行排水。 基坑常用的降水方法有：明沟、集水井降水、轻型井点降水、喷射井点降水、电渗井点降水、深井点降水等。注意《防浮技术标准》 《建筑工程》对基坑排水有严格的要求：

《建筑工程抗浮技术标准》（JGJ476-2019）

8.1.2 防浮工程的建设应符合下列条件：

……

3 现场地下水位不应高于地下结构底板底部以下1.0m，且波动幅度不应大于0.5m；

同时要特别注意停止基坑排水的时机。 之所以发生很多反浮事故，是因为地下室顶板覆土之前就停止了基坑排水。 此时，一旦地下水位接近防浮防御的最高水位，水的浮力将大于所有阻力的总和，势必会造成工程事故。

3、使用年限内设计中选定的防浮水位若明显低于屋面覆盖面标高，基坑化肥池回填时应考虑防浮要求。

我们先来看看相关规范标准中对化肥罐回填的要求：

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）

12.2.6 高层建筑地下外围回填土宜采用级配砂、碎石、砂土或石灰土，并应分层压实。

▲注：该要求可以解决结构的地下限制问题钢结构雨季施工，但不能防止地表水入侵引起的盆地效应。

《建筑基础设计规范》（GB50007-2011）

8.4.24 筏形基础地下施工完成后，应及时进行基坑回填工作。 填土应根据设计要求选择。 回填时，应先清理基坑内杂物，两侧或周围同时回填、分割。 分层应压实，回填土压实系数不应小于0.94。

《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）

10.0.6 明挖地下工程混凝土保护层和防水层验收合格后，应及时回填，并应符合下列要求：

1、基坑内杂物应清理干净，不得积水。

2 工程周围800mm范围内宜采用石灰土、粘土回填，回填内不得含有石块、碎砖、灰烬、有机杂物和冻土。

3 回填施工应均匀、对称，并分层压实。 ……

《建筑工程抗浮设计标准》（JGJ476-2019）

6.5.5-3 基坑肥料槽应采用分层压实的粘土、石灰土或浇注预拌流体固化土、素混凝土等弱透水材料回填。

上述规范、标准中很多都提到了基坑肥料槽回填的问题，但规范只是从专项设计的角度提出了回填土的要求。 大多没有综合考虑地下室结构的边限和流域效应。 只有《建筑工程抗浮设计》《标准》中提出的回填材料考虑了侧向限制和避免盆地效应的材料要求。

从防止水盆效应的角度来看，首先要避免肥料箱内积水。 因此不能使用沙子和碎石。 应采用石灰土、粘土、黄土分层回填压实，或采用预混合流态固化土、素土。 回填混凝土和毛石混凝土，形成防渗层，防止地表水流入化肥池产生水盆效应钢结构雨季施工，造成建筑物抗浮破坏。 它还可以作为地下室的地震极限。

从工程造价来看，从下表可以看出，素土、石灰土、预拌流体固化土回填的造价相差很大。 使用素混凝土的价格更是难以接受。 由于化肥罐内土方回填量大，在实际工程中往往比较困难。 仅这个项目的成本就可能相差数十万元甚至上千万元。 这就要求我们在设计选材时，根据工程的各种边界条件，选择安全可靠、经济合理的回填材料。

▲各类回填土经济分析

总结

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工程实践表明，必须重视地表水流入引起的防浮问题。 仅仅满足理论设计要求可能并不合适。 需要根据工程的各种边界条件提出可行的回填方案。 同时，设计还应提出综合性的防降水措施。 我们建议以下几点：

(1)地下构筑物外围地表宜设置混凝土等弱透水材料封闭区，其范围应延伸至坑、肥料槽边缘外不少于1m。

（2）场地应设置渗水井、排水盲沟和排水沟，形成有组织的排水系统。

（3）基础基础不应设置高透水材料垫层，超挖土方应采用混凝土或预拌流态固化土回填。

（4）给排水管道的接口、沟渠、涵洞等处应采取防漏措施。

设计管理人员应将设计与施工结合起来，消除设计盲点，深入思考安全问题，确保建设项目安全可靠、经济合理。

参考文件：

[1]如何应对“水盆效应”韦利金的发生。

[2] 地下水是罪魁祸首：盆地效应及10项预防措施。

[3] 浅谈抗浮设计王立金.