摘要；地下水是構成水圈的重要水體之一，是埋藏在地表下土體孔隙、巖石孔隙、空洞中的水的總稱。地下水的運動有層流和紊流兩種形式，以層流為主，它的運動遵循達西定律。地下水作為巖土介質的組成部分，直接影響著巖土的性質和行為。
　　關鍵詞；地下室上浮，特別是大面積地下室的不均勻上浮，造成結構嚴重受損的事故屢見不鮮。
　　近年來，地下室上浮，特別是大面積地下室的不均勻上浮，造成結構嚴重受損的事故屢見不鮮。
　　（一）地下水的基本類型
　　1)．上層滯水
　　A. 主要靠大氣降水和地表水下滲補給；
　　B. ；
　　C. 以蒸發或向下滲透到潛水中的方式排泄；
　　D. 水量小，季節變化大，容易污染；
　　E. 引起土質邊被滑塌、黃土路基沉陷、路基凍脹等病害的重要因素。
　　2)．潛水
　　①潛水的分布及潛水面特征

　　潛水面——潛水的無壓的自由水面。通常，潛水面不是一個延伸很廣的平面，是一個有起有伏、有陡有緩的面，潛水面形態一般與地表地形相適應。
　　
　　
　　 潛水埋藏深度：潛水面至地面的垂直距離。
　　 潛水層厚度：潛水面至下部隔水層頂面的垂直距離（含水層厚度）。
　　 潛水位：潛水面上每一點的絕對標高。
　　②潛水的補給、徑流和排泄
　　 大氣降水、地表水、承壓水→潛水→地表水（河流、泉—山區）、蒸發（平原區）

　　①確定任一點的潛水流向；②確定沿潛水流動方向上兩點間水力坡度；③確定任一點潛水埋藏深度；④確定潛水與地表水之間的補給關系。

　　①承壓水的分布——自流盆地及自流斜地
　　承壓水頭：承壓水位到隔水層頂板間垂直距離。
　　含水層厚度：隔水層頂、底板間的垂直距離。
　　
　　（三）典型案例
　　工程概況
　　某大夏由A座((26層)、B座(18層)及東西兩座裙樓((3層)組成。塔樓與裙樓共同圍成了一個30m×38m的內庭。B座有一層地下車庫，A座、裙房及內庭下面有兩層地下車庫。上部結構為框架剪力墻體系，基礎為人工挖孔灌注樁，長度為18-23m。A,B座塔樓下人工挖孔樁樁徑為1.2-2m，樁端直徑擴大0.6-1.2m，樁端入中風化砂巖一倍樁徑。裙樓和內庭范圍內的人工挖孔樁長10-15m，樁徑為1.2m，無擴大頭，樁端入中風化砂巖0.5m.
　　工程所在場地為河流沖積地帶，地表有水塘，地下水主要賦存于第四系砂層及素填土層中，穩定水位較高，為0.1~0.70m，水量豐富，受大氣降水補給的影響而變化。
　　佛山市年降雨量2500mm左右，集中在5~10月，雨季的到來使得基坑內外的地下水位不斷提高，周邊的地下水也通過基坑底部、支護側壁及其破損處流入基坑，造成底板下的上浮力不斷增加，由于樁的抗拔力不夠，導致內庭范圍內的地下室底板在浮力的作用下持續向上起拱。而內庭四周的塔樓和裙樓的自重均大于浮力，塔樓和裙樓不可能上浮，從而導致地下室的局部(內庭)產生了上浮，內庭下地下室與周邊塔樓、裙樓相交處的梁不斷出現新的裂縫并進一步擴大。
　　水文地質條件
　　該基礎所處地貌單元屬山前二級階地與海成一級臺地交替變化部位，距二級階地前緣100多米，地形對大氣降水給地下水相當有利。還有山坡前沿補給的深層承壓水以泉水形式溢出，承壓水頭接近地表。第一層地下水和第二層承壓‘水都會直接影響著地下室基礎的穩定性。根據該工程工程地質勘察報告，對該基礎有影響的地層是:
　　①雜填土:褐紅色，含粘土、砂類土及玄武巖碎屑，含孔隙水;
　　②淤泥質粘土:灰色一深灰色，含腐植質，中間常夾有中紉砂透鏡體富的孔隙水。該松散砂層含較豐;
　　③中砂層:黃色一褐黃色，為長石、石英質顆粒，含水層厚度1.5-3.3m;
　　④中粗砂層:黃色一褐黃色，質地相當松散，滲透性好，含水層厚度0.8-3.2m.;
　　⑤粘土層:褐黃色，層間含粉細砂薄層，厚度3.2-3.5m，為相對隔水層。
　　其二，裙樓基礎底板以下為相對隔水層，裙樓東西兩側己建成的兩棟主樓地下室基礎距離很近，從基坑南面補給的地下水，遇到基礎底板以下地層及兩棟主樓地下室邊墻的阻隔，形成一個一面進水，三面封閉的“洼坑式”結構構造。這種“儲水構造”，當基礎箱體空著或排水系統失效時，造成的基礎整體上浮或箱體扭裂破壞更大。
　　地下室上浮所致)。同年2月14日進行系統沉降觀測時，發現-0.05m板上浮，最大點達149mm，位于E區；此時在E、C區段一些近柱邊的框架梁端出現上寬下窄的貫穿性結構裂縫。
　　原因分析
　　(1)設計對地下水位高度估計不足，設計抗浮力取值小于實際值，是地下室在施工階段上浮的主要原因。事后實測最大水頭大于12.00m，復核地下室底板水壓達38.5KN/m2；E區和C區段地下室的人工挖孔樁不能承受差距極大的抗拔力(原設計為承受豎向荷載的受壓樁)。
　　(2)設計未考慮基礎地下室結構局部抗浮受力差異。上部建筑高低懸殊，甚至同體地下室局部區段無上部建筑，造成上部建筑結構豎向荷載重心與地下室底板平面形心不重合，基底作用力(地基反力，包括浮力)對地下室底板的荷載分布不均。地下室上浮差值最大達138mm，地下室局部結構強度不足以抗拒，導致混凝土梁板開裂；上浮最大區段正是位于無裙樓部位，裂縫情況也最嚴重。
　　(3)施工組織抗浮防范意識不強，在地下室回填后即停止了降水，地下水位恢復，又因其他原因暫停施工而未作沉降觀測。以致發現混凝土結構出現裂縫仍未覺察是地下室上浮所致，未能在第一時間內采取有效措施，加劇了地下室和裙樓數層混凝土結構構件裂縫的發展程度。
　　
　　原因歸納
　　引起地下室上浮的原因是地下水浮力大于建筑物當時的上部荷重，造成這種情況有——
　　（1）勘察單位提供的抗浮水位失真（地下擴抗浮設防水位標高取值有誤；
　　（2）設計上的疏失。設計人員忽視了大體積地下室主體建筑外上部荷重較輕的受力單元的浮力驗算；
　　（3）施工單位的大意。施工過程中，過早停止降低地下水的措施、地下室回填土的回填質量太差無法形成有效摩擦力或施工場地排水不暢、地表水倒灌等；
　　（4）天災—連續的暴雨和海水大潮倒灌造成地表水位急劇升高是地下室上浮的不可抗力因素。
　　
　　（四）規范中有關抗浮的內容
　　《建筑地基基礎設計規范》
　　第3.0.2條規定：“當地下水埋藏較淺，建筑地下室或地下構筑物存在上浮問題時，尚應進行抗浮驗算”，這條規定列為強制性條文。
　　第3.0.3條文規定：“地基基礎設計前應進行巖土工程勘察，并應符合下列規定：當工程需要時，尚應提供用于計算地下水浮力的設計水位”，也就是說，用于計算地下水浮力的設計水位應通過巖土工程勘察確定。
　　《巖土工程勘察規范》
　　第7.1.1條規定:“巖土工程勘察應根據工程要求，通過搜集資料和勘察工作，掌握下列水文地質條件:
　　①地下水的類型和賦存條件;
　　②主要含水層的分布規律;
　　③區域性氣候資料如年降水量、蒸發量及其變化和對地下水位的影響;
　　④地下水的補給排泄條件，地表水與地下水的補排關系，及其對地下水位的影響;
　　⑤勘察時的地下水位，歷史最高地下水位，近3-5年最高地下水位，水位變化趨勢和主要影響因素;
　　⑥是否存在對地下水和地表水的污染源及其可能的污染程度”。
　　該規定表明深刻說明了地下水埋藏和變化的復雜性和關聯性。它涉及的是區域性的、歷史性的水文地質資料。
　　規范第7.1.3條文規定:“對高層建筑或重大工程，與水文地質條件對地基評價，基礎抗浮和工程降水有重大影響時，宜進行水文地質勘察”。
　　第7.3.2條規定：“地下水力學作用的評價應包括下列內容:①對基礎、地下結構物和擋土墻應考慮在最不利組合情況下，地下水對結構物的上浮作用，原則上應按設計水位計算浮力，對節理不發育的巖石和粘土具有地方經驗或實測數據時，可根據經驗確定，有滲流時，地下水的水頭和作用宜通過滲流計算進行分析評價”。
　　條文說明中關于7.3.2條的注解：“地下水對基礎的浮力作用，是最明顯的一種力學作用，在靜水環境中，浮力可以用阿基米德原理計算，一般認為，在透水性較好的土層或節理發育的巖石地基中，計算結果即等于作用在基底的浮力;對于滲透系數很低的粘土來說，上述原理在原則上也應該是適用的，但是有關實測資料表明，由于滲透過程的復雜性，粘土中基礎所受到的浮壓力往往小于水位高度。由于這個問題缺乏必要的理論依據，很難確切定量，故規定只有存具有地方經驗和實測據時.方可進行一定的折減”。
　　第7.22條規定地下水位的量測應符合下列要求——
　　（1）遇地下水時應量測水位；
　　（2）穩定水位應在初見水位后，經一定的穩定時間后測量。對多層含水層的水位量測，應采取止水措施，將被測含水層與其它含水層隔開。
　　可見，無論初見水位還是穩定水位，都是靜態水位。而地下水是隨季節、氣候條件變化的，有一年一遇，十年一遇，甚至數十年一遇的最高水位變化；同時地下水位還受地表排水狀態、場地、地形和地貌變化的影響并隨區域性水文地質條件、各層地下水的變化和地下水滲流造成的壓力水頭分布形態變化而變化。因此，根據勘察報告提供的地下水位計算的浮力平衡點處于臨界狀態時，應根據場地條件和其他水文地質變化情況適當采取一些抗浮措施。
　　《高層建筑巖土工程勘察規程》
　　第5.0.2條——需要調查“地下水的類型、主要含水層及其滲透性”、“地下水的補給排泄條件、地表水與地下水的水力聯系”、“歷史最高、最低地下水位及近3-5年水位變化趨勢和主要影響因素”等；
　　第5.0.3條——當在無經驗地區，應“在調查的基礎上，進行專門的水文地質勘察”、“對缺乏常年地下水監測資料的地區，在初步勘察階段應設置長期觀測孔或孔隙水壓力計”；
　　第5.0.4條——“當場地中有多層對工程有影響的地下水時，應采取止水措施，將被測含水層與其它含水層隔離后，測定地下水位或承壓水頭高度”。強調對多層地下水水位及承壓水水位的分層監測。
　　第5.0.6條列出了地下水對工程的作用和影響的評價內容，指出“對地基基礎、地下結構應考慮在最不利組合情況下，地下水對結構的上浮作用”。
　　第8.6.1條規定——
　　①當地下水位高于地下室基礎底板時，根據場地所在地貌單元、地層結構、地下水類型和地下水位變化情況，結合地下室埋深、上部荷載等情況，對地下室抗浮有關問題提出建議；
　　②根據地下水類型、各層地下水位及其變化幅度和地下水補給、排泄條件等因素，對抗浮設防水位進行評價；
　　③對可能設置抗浮錨桿或抗浮樁的工程，提供相應的設計計算參數
　　
　　（五）抗浮設防水位的綜合確定
　　研究現狀
　　目前，各規范已經對地下水的作用引起了足夠的重視，但是仍然采用最高設防水位下的靜水壓力來計算浮力，這與現場實測的孔隙水壓力存在很大的出入，并且涉及到最高設防水位的合理確定問題，按此評價的浮力作用因素對設計單位而言也很難把握，仍屬原則性規定，可操作性差，尚有許多有待完善之處。
　　下面是一些專家的研究狀況——
　　（1）張在明院士等人——運用室內模擬試驗、現場實測、數值模擬以及地理信息系統等手段，研究了北京地區:①地下水賦存狀態的特征分區;②從近50年地下水位變化歷史過程，研究影響地下水位的主要因素;③地下水位的預測預報;④典型滲流特征及其對建筑物場地孔隙水壓力分布規律的影響。認為上述4個方面正是合理確定基底浮力的基礎。
　　（2）黃志侖大師認為——
　　①在粘性土層中，靜水壓力主要依靠貫穿粘土層的孔隙傳遞，可以用孔隙率對靜水壓力進行打折；
　　②層間潛水不會將該層層頂相對隔水層及其以上的靜水壓力向下傳遞；
　　③承壓水的揚力僅決定于其壓力水頭，與該層頂相對隔水層的靜水壓力無關。
　　④在多層地下水條件下，各層地下水具有各自獨立的水位和最高水位，強調對于多層地下水進行分層長期監測的重要性。由于在多層地下水場地的建筑物存在各自的基底埋置深度，可能涉及不同的地下水層而有不同的抗浮設防水位。
　　（3）李廣信教授認為——
　　①地下水中的浮力與地下水的賦存形態及地下水的流動有關，應通過滲流計算分析確定;
　　②將水壓力及浮力用孔隙率n折減不符合有效應力原理，無論對于粘土還是砂土都無理論依據;
　　③在浮力計算中，側壁摩擦、飽和粘土中的負孔壓及永久排水有利于抗浮，肥槽、墊層及裂隙可能產生很大浮力。
　　（4）張思遠認為確定抗浮設防水位時應——
　　①弄清場地水文地質條件和地下水位的變化規律；
　　②重視各含水層間的弱透水層(相對隔水層)對各層地下水位變化的影響；
　　③了解建筑物基底所在含水層層位及標高等問題。
　　常規取值
　　①當有長期水位觀測資料時，場地抗浮設防水位可采用實測最高水位；無長期水位觀測資料或資料缺乏時，按勘察期間實測最高穩定水位并結合場地地形地貌、地下水補給、排泄條件等因素綜合確定；
　　②場地有承壓水且與潛水有水力聯系時，應實測承壓水水位并考慮其對抗浮設防水位的影響；
　　③只考慮施工期間的抗浮設防時，抗浮設防水位可按一個水文年的最高水位確定。
　　④當地下水賦存條件復雜、變化幅度大、區域性補給和排泄條件可能有較大改變或工程需要時，應進行專門論證。
　　（六）地下室上浮的處理措施
　　首先、應盡快采取措施增加壓重和降低地下水位，減少水浮力，停止地下室的上浮趨勢；
　　其次、應分析地下室上浮是否造成建筑結構的破壞，破壞的程度是否可以修復。
　　大部分上浮案例的分析結果表明：由于地下室上浮是一種趨勢發展，上浮變形較緩慢，上浮對結構的破壞大部分是可修復的。在結構仍可使用的前提下，要使上浮的地下室壓回原位，最直接的方法是迅速增加結構物的重量。若此法失敗，則須設法消除作用于底板水浮力或進一步清除底板下方的淤泥及側壁土壤。常用的處理方式不外乎加載、抽水、解壓或洗砂等。
　　加載
　　設法快速增加地下室的重量，以克服水浮力及地下室側墻與土壤間的摩擦力，使卡在土層中的地下室可沉回原位。
　　簡單的加載方式可于一樓樓板上堆置重物。包括鋼筋或尚未運離現場之支撐、鋼板樁等有份量的物品，主要放置于翹起的角落，但要注意核算樓板的承載能力。
　　另一種快速加載的方法則是直接往地下室灌水，利用水重加壓。但加載并不保證能達到所須的效果，增加的載重或許能克服水浮力及側墻與土壤間的摩擦力，但淤積于底板與基地土之間的泥砂則阻止地下室下沉。繼續增加載重只會使淤積的泥砂更緊密，進一步的下沉則難以發生。
　　抽水
　　地下室上浮乃因地下水位過高所引起，因此可于現場重新啟動原有的抽水井或另行設置抽水井以降低水壓。但因地下室上浮后常卡在地層中，僅將地下水位降低并不足以令地下室下沉，須配合加載或洗砂等措施方能見效。但抽水的確是處理地下室上浮的基本措施，消除上浮動力后，其他配套措施作方可達到事半功倍的效果。
　　結束語；某些上浮的案例因地層特性或場地限制而無法抽水，此時蓄積于基礎底板下方的地下水壓可藉解壓孔消除。所謂解壓孔即是于地下室底板以鉆機或破碎機鑿孔，底板下方的地下水即可由此宣泄。運氣好的話，上浮的地下室在底板解壓后即可回沉至可接受程度。否則，仍須采用加載或洗砂等配套措施。