近年来，玻璃厂玻璃熔窑设计日熔化量越来越大，由原来一座玻璃熔窑设置在一个地坑内，转变为两座玻璃熔窑甚至三座玻璃熔窑设置在一个地坑内，使得熔窑地坑的平面尺寸越来越大，熔窑地坑平面尺寸设计由原来约45m×45m到85m×50m，大熔窑地坑平面尺寸甚至达120 mX60 m。由于生产工艺的要求，熔窑地坑的底板顶标高普遍为-10 m左右，加上地坑底板的厚度，熔窑地坑的深度达到-11.5 ～ -12 m。这样超大超深的地坑如果抗浮设计考虑或施工措施欠妥，极易发生地坑上浮、底板隆起、底板开裂渗水等工程事故，如广东某玻璃厂熔窑地坑施工完成后，熔窑设备安装前，由于突降暴雨，使得地坑整体上浮，由于地坑四周回填土的约束使得地坑底板向上隆起350 mm及地坑侧壁出现较宽的裂缝；再比如福建某玻璃厂的熔窑地坑在施工完成后，熔窑设备安装前，也是赶上雨季，设备安装时发现随着蓄热室荷载的增加地坑底板不断出现沉降并产生裂缝，严重影响了蓄热室的砌筑和熔窑的安装。诸如此类的问题时有发生，严重影响了工程和设备安装的进度，给今后的玻璃生产留下了隐患。该文将对熔窑地坑上浮事故发生的原因、抗浮设计需要考虑的因素、以及抗浮设计的应对措施进行探讨。
一段时间来在多个熔窑地坑因水浮力作用而引发的工程事故中，主要问题是：有些设计人员对地坑抗浮设计的基本概念不清晰，有些设计人员对地下水的性质和作用认识不足。实际工程中常见的问题有下列几种情况：1)对抗浮水位认识不够，抗浮水位的取值出现较大偏差，忽视地坑结构的整体抗浮验算，对熔窑地坑施工过程中的抗浮措施缺乏重视，认为具有上万吨自重熔窑载荷的地坑不可能会漂浮起来。2)对熔窑地坑的局部抗浮缺乏足够的重视。熔窑地坑设计过程中往往只对地坑底板、挡墙等结构构件的强度、变形和裂缝进行验算，而对地坑的局部抗浮不进行验算。熔窑地坑中在蓄热室及熔窑立柱范围的整体抗浮能力可能较高，但地坑底板的其他部位可能会因上部恒载不足而造成局部抗浮失效，因而造成地坑局部上翘、倾斜或破坏。3)对熔化工段熔窑地坑的各种工况缺乏正确的认识，对熔窑地坑的施工过程、熔窑设备安装过程、熔窑设备安装完成、熔窑设备进行冷修改造等缺乏足够的认识。4)熔窑地坑出现了裂缝、渗漏现象，却归咎于温度应力作用或混凝土浇筑质量，而忽视地下水的作用力远大于地坑结构本身的设计荷载。5)对于深基坑支护采用了止水帷幕或桩、锚、喷射混凝土联合支护，而且地坑基础底板下为不透水的地基土(基岩、坚硬粘土)，对自然降雨的地表水可能引起的水浮力作用没有考虑。此外，有些设计人员在结构设计说明中没有对施工时应采取的抗浮措施提出明确要求，有些现场施工人员在地坑施工过程中对降水缺乏认识和重视，没有采取降水措施或在水位未达到设计控制水位时就停止了降水，终导致施工期间熔窑地坑整体上浮。产生上述现象的主要原因除缺乏工程经验以外，主要是对我国现行的技术规范、规定不够了解。例如建设部《建筑工程设计文件编制深度规定》的第4.4.3条第8款中，规定了“地下室抗浮(防水)设计水位及抗浮措施，施工期间的降水要求及终止降水的条件等”应在结构设计说明中明示：《地下室防水技术规范》在第10章中明确规定了，“明挖法地下室防水施工时，地下水位应降至工程底部低高程500 mm以下，降水作用应持续至回填完毕”。对于这些标准和规定，我们应当严格执行，只有这样才能做好熔窑地坑的抗浮设计和抗浮施工。
熔窑地坑抗浮设计时应考虑场地土的地质条件、地下水的常年水位、地下水的类型、抗浮水位、当地水文条件、季节性降雨以及地坑基底土的透水性等。这里主要讨论地下水的类型以及如何确定抗浮水位。根据地下水埋藏条件，地下水可划分为上层滞水、潜水和承压水3类。1)上层滞水：存在于地面以下局部隔水层(如粘土等透水性很小的土层)上面的积水。它的分布范围有限，只有在大量降水和融雪后才能聚集较多的水量，是季节性或临时性水源。2)潜水：埋藏在地面以下个连续稳定的隔水层以上，具有自由水面的地下水。潜水的水面标高称为地下水位。由于雨水和地表水能直接渗入地下补给潜水，所以其分布、水位和水质等与气候有关，变化较大。潜水面的形状随地形起伏，埋藏深度因地而异。潜水水位往往低于上层滞水。3)承压水：充满在两个稳定的隔水层间的承受一定静水压力的地下水。承压水上下均有隔水层存在，它的埋藏区与补给区不一致。承压水主要依靠大气降水和河湖水通过潜水补给。在实际工程中，有些勘察单位提供的勘察报告中，熔窑地坑的抗浮水位模糊或未提及，而设计人员对地坑抗浮水位的概念不清楚，同时对地勘报告又缺乏认真研读和分析，往往出现以下3种问题：1)勘察报告中没有明确熔窑地坑的抗浮水位，在报告中只描述探孔的可见水位。2)岩土勘察报告只提及常年高水位及低水位。设计者往往没有抗浮设计概念，出于安全的考虑，常常以高水位作为设计抗浮水位。3)当玻璃厂熔窑地坑靠近江、河、湖泊且具有透水层的建筑场地时，未考虑设计使用年限的江河高洪水位的影响而只按一般场地提出抗浮水位，并依此进行熔窑地坑的抗浮设计。熔窑地坑的抗浮水位的确定是一个十分复杂的问题，场地土内地下水的复杂多变性，场地土层地质条件的差异性，使得熔窑地坑抗浮水位的确定有较大困难，但抗浮水位是熔窑地坑抗浮设计中决定性的参数，必须予以重视并正确选用。首先，勘察、设计人员应该遵照《岩土工程勘察规范》(GB 50021--2011)及《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ 72—2004)的相关规定进行勘察和分析。其中，根据《高层建筑岩土工程勘察规程》第8.6.2条，场地地下水抗浮设防水位的综合确定宜符合下列规定：(1)场地内有承压水且与潜水有水力联系时，应该实测承压水位并考虑其对抗浮设防水位的影响。(2)当有长期水位观测资料时，场地抗浮设防水位可用实测高水位，无长期水位观察资料时，应按勘察期间实测高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)当考虑施工期间的抗浮设防时，抗浮设防水位应考虑大气降水情况或按一个水文年的高水位来进行确定。另外，设计人员还应对下列一些特殊情况进行必要的论证和分析：一是地下水埋藏条件复杂、地下水变化幅度大、区域性补给和排泄条件可能有较大改变或工程需要时，应进行专门的论证；二是在存在水头压差的江、河、湖泊岸边，且存在透水层，应当按设计基准期的高洪水位来确定地坑的抗浮水位；三是对于雨水较为丰富的南方地区，尤其应注意因地面标高发生变化后对原勘察报告抗浮水位的修正，南方很多地区有时直接将抗浮水位确定为室外地面标高。熔窑地坑的抗浮设计需要引起每一位设计人员的重视，因为一旦由于抗浮设计考虑欠妥，给工程造成的损失是巨大的，而且是较难处理的。正确的设计理念应该是：根据不同的地质条件、不同的抗浮水位、不同的施工条件综合考虑采用安全、经济、合理的设计方案。
