張 健

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300251)

1 工程概況

擬建工程位于北京市某鐵路車(chē)站附近，主要為污水池和鍋爐房，基坑開(kāi)挖深度約12 m，建筑平面面積約800 m2?；娱_(kāi)挖深度較大，地下水對(duì)擬建建筑物有很大的影響，因此抗浮設(shè)計(jì)水位的選取對(duì)于工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性影響很大。

2 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

2．1 擬建場(chǎng)地地形、地貌概況

擬建場(chǎng)地位于永定河沖洪積扇中下游，毗鄰涼水河，為涼水河Ⅱ級(jí)階地，受人工活動(dòng)影響，原始地貌已遭破壞，現(xiàn)狀場(chǎng)地地形較平坦。擬建場(chǎng)地為綠化草地?？碧狡陂g鉆孔孔口標(biāo)高為40．63 m～41．16 m。

場(chǎng)地空間范圍狹小，地下埋設(shè)有較多的電纜、光纜、自來(lái)水、污水等地下管線設(shè)施，場(chǎng)地周?chē)植加懈邏弘娋€，場(chǎng)地緊鄰既有動(dòng)車(chē)鐵路線約15 m。

為了詳細(xì)查明場(chǎng)區(qū)及周?chē)墓こ痰刭|(zhì)及水文地質(zhì)情況，在本工程的建筑平面范圍內(nèi)共布置勘探鉆孔7個(gè)。所有勘探點(diǎn)的位置詳見(jiàn)圖1，代表性剖面圖見(jiàn)圖2。

圖1 勘探點(diǎn)平面位置示意圖

圖2 工程地質(zhì)剖面1—1′

2．2 場(chǎng)地地基土均勻性評(píng)價(jià)

根據(jù)野外鉆探資料和室內(nèi)土工試驗(yàn)資料綜合分析，擬建場(chǎng)地表層為人工堆積層，厚度不一，厚度為3．0 m～5．7 m，該層土堆積時(shí)間短，土質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，物理力學(xué)性質(zhì)差，承載力低，且厚度變化較大;人工堆積層以下為新近沉積層，物理力學(xué)性質(zhì)相對(duì)較差，承載力相對(duì)較低。人工堆積層和新近沉積層以下為一般第四紀(jì)沉積的粘性土、粉土、砂類(lèi)土、圓礫、卵石，沉積時(shí)間長(zhǎng)，層位相對(duì)較穩(wěn)定，強(qiáng)度較高，土的工程性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)較好，但各層土之間的物理力學(xué)性質(zhì)差別較大。

3 場(chǎng)地水文地質(zhì)條件

3．1 區(qū)域水文地質(zhì)概況

北京市位于華北平原北部，屬于永定河、大清河、北運(yùn)河、潮白河、薊運(yùn)河等水系沖洪積扇的中上部地段。北京規(guī)劃市區(qū)內(nèi)第四系巖相分布，由西向東具有明顯的過(guò)渡現(xiàn)象。由于河流頻繁改道，形成多級(jí)沖洪積扇地，使地質(zhì)條件較為復(fù)雜?？偟内厔?shì)，西部以碎石類(lèi)土為主，向東則逐漸形成粘性土、粉土與碎石類(lèi)土的交互沉積，第四系覆蓋層厚度也由數(shù)米增加到數(shù)百米。以此為背景，地下水的賦存狀態(tài)也從西部的單一潛水層，向東、東北和東南逐漸演變成多層地下水的復(fù)雜狀態(tài)。按照北京市區(qū)地質(zhì)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件和地下水動(dòng)態(tài)，將北京市區(qū)淺層地下水的工程水文地質(zhì)條件劃分為三個(gè)大區(qū):永定河沖洪積扇臺(tái)地潛水區(qū)、過(guò)渡區(qū)、潛水區(qū)(Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū))，又細(xì)分為七個(gè)亞區(qū)(Ⅰa，Ⅰb，Ⅰc;Ⅱa，Ⅱb;Ⅲa，Ⅲb)。

北京市區(qū)工程水文地質(zhì)分區(qū)的地下水分布特征見(jiàn)表1，北京市區(qū)工程水文地質(zhì)分區(qū)略圖參見(jiàn)圖3。

表1 北京市區(qū)工程水文地質(zhì)分區(qū)的地下水分布特征

圖3 北京市區(qū)工程水文地質(zhì)分區(qū)略圖

3．2 地下水特征

1)場(chǎng)區(qū)水文地質(zhì)特征及地下水類(lèi)型。

本場(chǎng)地所處場(chǎng)區(qū)的地表水系屬于永定河水系，擬建場(chǎng)地附近主要分布有涼水河及南二環(huán)護(hù)城河(馬草河)。根據(jù)北京地區(qū)地下水長(zhǎng)期觀測(cè)數(shù)據(jù)(40多年)，以及對(duì)北京市淺層地下水位動(dòng)態(tài)變化規(guī)律的研究成果，本工程擬建場(chǎng)區(qū)位于北京市區(qū)工程水文地質(zhì)分區(qū)的Ⅲb亞區(qū)。

根據(jù)工程場(chǎng)區(qū)水文地質(zhì)分區(qū)的水文地質(zhì)特征及本次勘察結(jié)果，在勘探深度范圍內(nèi)主要分布有上層滯水，擬建場(chǎng)地地下水類(lèi)型及鉆探期間實(shí)測(cè)水位參見(jiàn)表2。

表2 地下水情況一覽表

本次勘探過(guò)程中，受南側(cè)一處下穿涼水河管道施工場(chǎng)地排水影響，該場(chǎng)地距離勘探點(diǎn)約30 m遠(yuǎn)，為了便于施工，管道施工工作井處水位一直維持在距離地表約12．5 m處(標(biāo)高約28．1 m處)，本場(chǎng)地實(shí)測(cè)的穩(wěn)定水位會(huì)受施工排水的影響。

2)地下水動(dòng)態(tài)變化特征。

場(chǎng)區(qū)上層滯水主要接受大氣降水入滲及管道滲漏補(bǔ)給，以蒸發(fā)為主要排泄方式，其水位動(dòng)態(tài)受多種因素影響變化復(fù)雜。

3)擬建場(chǎng)區(qū)歷年高水位及近3年～5年最高水位記錄。

工程場(chǎng)區(qū)歷年(自1955年以來(lái))最高地下水位高程為40．20 m左右(在場(chǎng)地地面低洼處接近自然地面);近3年～5年最高地下水位高程為27．00 m左右(不含上層滯水)。

4)確定基礎(chǔ)設(shè)計(jì)水位的基本依據(jù)和建議。

a．?dāng)M建工程場(chǎng)區(qū)位于典型的北京市區(qū)工程水文地質(zhì)分區(qū)的Ⅲb亞區(qū)。該區(qū)含水層為滲透性很強(qiáng)的卵、礫石地層，地下水位受北京市地下水開(kāi)采量減少和官?gòu)d水庫(kù)放水造成的永定河側(cè)向補(bǔ)給及大氣降水入滲等因素的影響，多年動(dòng)態(tài)及年動(dòng)態(tài)變化較大。由于場(chǎng)區(qū)距永定河河道較近，地層滲透系數(shù)高，地下水位受永定河上游官?gòu)d水庫(kù)放水造成的側(cè)向補(bǔ)給的強(qiáng)烈影響。在此背景下，設(shè)計(jì)水位與地下水分布條件的最終確定將涉及本工程的防滲設(shè)計(jì)、地下室外墻承載能力驗(yàn)算以及外圍平臺(tái)部分的基礎(chǔ)抗浮穩(wěn)定性的驗(yàn)算?；A(chǔ)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)上述歷年最高水位、勘察時(shí)量測(cè)的地下水位，結(jié)合有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)綜合確定本工程防滲設(shè)計(jì)、外墻結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算和基礎(chǔ)抗浮設(shè)計(jì)的設(shè)防水位。

b．綜合分析，建議用于本工程地下建筑結(jié)構(gòu)的抗浮設(shè)防水位按照標(biāo)高37．0 m考慮(即地表以下約4．0 m)。

4 抗浮方案的分析與評(píng)價(jià)

本工程基坑需要下挖約12 m，部分建筑物易處于地下水位以下，將使其整體受到地下水的浮力作用，易造成建筑物結(jié)構(gòu)變形，浮起，影響其正常使用及安全。本場(chǎng)地抗浮設(shè)計(jì)水位建議按標(biāo)高37．0 m 考慮(即地表以下約4．0 m)。

可采取抗浮措施:

1)增加基礎(chǔ)厚度，以增加配重抵抗浮力;

2)設(shè)置抗拔樁。

在解決建筑基礎(chǔ)整體抗浮問(wèn)題的同時(shí)，應(yīng)保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，預(yù)防地下水壓力作用下發(fā)生局部結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞。

本工程地下水的賦存條件、動(dòng)態(tài)特征比較復(fù)雜，構(gòu)筑物抗浮是必須重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。根據(jù)場(chǎng)地土的強(qiáng)滲透性特征，必須對(duì)建筑物地下部分進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。特別應(yīng)該提出的是，受官?gòu)d水庫(kù)放水的影響，1996年前后場(chǎng)區(qū)地下水位回升幅度較大，因此如若在基槽施工期間恰巧遇到永定河上游官?gòu)d水庫(kù)放水事件，將可能造成場(chǎng)區(qū)地下水位驟然劇烈上升，將對(duì)施工的安全和順利進(jìn)行造成影響。因此，施工期間尚應(yīng)與水利水文主管部門(mén)取得聯(lián)系，了解水文調(diào)度計(jì)劃，規(guī)避不利影響。鍋爐房及污水池等地下建筑物，設(shè)計(jì)、施工中應(yīng)考慮投入使用前，水位突然上升帶來(lái)的不利影響，并建立處理預(yù)案。

5 結(jié)語(yǔ)

建筑物抗浮設(shè)防水位的確定和抗浮設(shè)計(jì)方案的選用合理性，直接影響到工程的安全性和造價(jià)的經(jīng)濟(jì)性，因此，勘察設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)勘察資料及當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)資料，重點(diǎn)考慮基準(zhǔn)水位和年季節(jié)性最大變幅水位，以及其他偶然性不利影響因素，確定合理的抗浮設(shè)防水位，并對(duì)抗浮設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合比選，選擇經(jīng)濟(jì)合理、安全的抗浮設(shè)計(jì)方案。

［1］GB 50021-2001(2009年版)，巖土工程勘察規(guī)范［S］．

［2］張曠成，丘建金．關(guān)于抗浮設(shè)防水位計(jì)浮力計(jì)算問(wèn)題的分析討論［J］．巖土工程技術(shù)，2007(3):26-27．

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