蘇州地區(qū)抗浮水位確定分析

張建華

江蘇蘇州地質(zhì)工程勘察院，江蘇 蘇州 215129

隨著城市的發(fā)展，地下空間的開(kāi)發(fā)力度愈發(fā)加大，地下室由原先的地下一層，發(fā)展到地下二層、地下三層，甚至地下四層，除了縱向深度變深，橫向的廣度也變廣了。由此，水文地質(zhì)條件愈發(fā)顯得重要，但因?qū)垢≡O(shè)防水位重視不夠，地下室上浮、底板開(kāi)裂滲水的工程事故多次發(fā)生。因此，合理選取抗浮水位具有重要意義。

1 氣象和水文

（1）氣象。蘇州地區(qū)屬北亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和濕潤(rùn)，四季分明，日照充足，雨量充沛，無(wú)霜期年平均達(dá)233d。多年平均氣溫為15.7℃，極端最高氣溫為40.1℃，極端最低氣溫為-12.7℃；1月最冷，平均氣溫為2.8℃；7月最熱，平均氣溫為27.9℃。春夏之交多梅雨，夏末秋初有臺(tái)風(fēng)，年平均降水量為1099.6mm，有80%的年份年降水量在900mm以上，年際內(nèi)降水量極不均勻，以4—9月份降水較為集中，占全年降水量的71%。多年平均蒸發(fā)量為1065.8mm，以7—8月份蒸發(fā)量最大，1月份蒸發(fā)量最小。

（2）水文。蘇州市地處長(zhǎng)江流域太湖水系區(qū)，區(qū)內(nèi)地表水系極其發(fā)育，主要由太湖、陽(yáng)澄湖湖群及大小規(guī)模不等的河港溝塘組成。據(jù)近年來(lái)搜集的資料，蘇州歷史最高洪水位為2.49m，最低河水位為0.01m，常年平均水位為1.00m。楓橋站最高水位為2.62m，蘇州站（覓渡橋）水位為2.43m。蘇州市歷史最高潛水位為2.63m，最低水位為-0.21m，近3～5年最高潛水位為2.50m，潛水位年變幅一般為1～2m。蘇州市歷史最高微承壓水位為1.74m，最低水位為0.62m，近3～5年最高微承壓水位為1.60m，年變幅0.80m。承壓水同樣呈氣候型動(dòng)態(tài)特征，年變幅僅0.38m左右，水位高峰值出現(xiàn)在10—11月份，標(biāo)高在-2.70m左右，低峰值出現(xiàn)在3—4月份，標(biāo)高在-3.00m左右。

2 地下水的分布

蘇州市區(qū)內(nèi)地貌成因和形態(tài)類型的差異性，分為太湖沿岸構(gòu)造-剝蝕低山丘陵區(qū)（Ⅰ）和太湖流域堆積平原區(qū)（Ⅱ），按成因時(shí)代和微地貌形態(tài)特征后者又可分為兩個(gè)亞區(qū)，即長(zhǎng)江三角洲沖積平原（Ⅱ1）、太湖水網(wǎng)平原（Ⅱ2），如圖1所示。

圖1 地貌分區(qū)圖

蘇州東部第四紀(jì)沉積厚度可達(dá)150～190m，結(jié)構(gòu)松散，孔隙發(fā)育，其間夾有多層砂層，導(dǎo)水性能中等～良好，賦存著較為豐富的孔隙地下水；西部低山丘陵區(qū)，裸露或淺埋的砂巖、火成巖和灰?guī)r在風(fēng)化構(gòu)造等內(nèi)外因素作用下，裂隙和巖溶發(fā)育，接受大氣降水入滲補(bǔ)給并成為地下水運(yùn)移、賦存的良好場(chǎng)所。地下水主要由潛水、微承壓水、承壓水組成。

3 地下水的動(dòng)態(tài)及補(bǔ)徑排條件

（1）潛水。潛水普遍賦存于近地表的黏性土層中。水位埋深一般在0.5～1.5m，西部基巖體邊緣的沖坡積層區(qū)的水位埋深大于1.5m，太湖邊緣的近代湖沼相低洼分布區(qū)的水位埋深小于0.5m。潛水的埋深主要受到區(qū)域內(nèi)微地貌及河、湖、塘等地表水體變化的控制，同時(shí)受到氣候影響，隨季節(jié)有顯著變化，即雨季埋深淺、旱季埋深大。一般來(lái)說(shuō)，潛水水位在一年當(dāng)中均高于河水位，呈單向排泄于地表水體。

（2）微承壓水。微承壓含水層頂板埋深一般在4～10m，水位埋深一般在1.5～3.0m，比同一地點(diǎn)的潛水位埋深要低0.5～1.5m。其水位變化同樣受大氣降水、地形地貌、地表水體的影響。微承壓水水位受控于大氣降水和地表水以及上部潛水。

（3）承壓水。Ⅰ承壓水為承壓水上段，其含水層頂板埋深一般在20～40m，其趨勢(shì)自西向東由淺變深。西郊近山前地帶的水位埋深均小于30m，東郊地區(qū)水位在30～40m。水位埋深一般在3～6m，普遍比微承壓水水位低2～4m。其補(bǔ)給來(lái)源主要為側(cè)向徑流補(bǔ)給，其排泄方式主要為側(cè)向徑流及對(duì)深層地下水的越流補(bǔ)給。

4 區(qū)內(nèi)抗浮水位的分析評(píng)價(jià)

由于蘇州地區(qū)地貌為構(gòu)造-剝蝕低山丘陵區(qū)（Ⅰ）和堆積平原區(qū)（Ⅱ），對(duì)于抗浮水位的選取也需根據(jù)實(shí)際情況綜合選取。

4.1 抗浮水位預(yù)測(cè)

地下水在一定條件下處于相對(duì)平衡狀態(tài)，形成穩(wěn)定地下水位，抗浮水位的預(yù)測(cè)就是在充分考慮各因素后通過(guò)一定模型進(jìn)行預(yù)測(cè)的。抗浮水位的預(yù)測(cè)，筆者認(rèn)為需考慮到以下因素的影響。（1）地下水的補(bǔ)給，包括大氣降水、地表水和地下水的徑流補(bǔ)給，當(dāng)?shù)叵滤难a(bǔ)給量大于排泄量時(shí)，地下水水位上升，反之下降。當(dāng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，形成穩(wěn)定水位。（2）人類活動(dòng)，包括工程降水（注水）、上下游水量調(diào)配、跨流域調(diào)水。通常施工降水會(huì)導(dǎo)致大量地下水被抽取，且絕大部分地下水排泄至河道，將會(huì)對(duì)附近地下水水位產(chǎn)生明顯影響。（3）受到地層巖性、滲透性對(duì)地下水越流補(bǔ)給的影響，地層的滲透系數(shù)對(duì)地表水的下滲，以及地下水的蒸發(fā)、徑流及補(bǔ)給尤為明顯。（4）現(xiàn)狀地形及其變化，如場(chǎng)地所處地貌單元及其場(chǎng)地的挖方、填方，場(chǎng)地地形的改變可能使得地下水水位產(chǎn)生變化。（5）基坑施工影響，地下室的施工開(kāi)挖改變了地下水的滲流條件，肥槽回填材料、密實(shí)度影響地下水的下滲。

4.2 抗浮水位選取確定

對(duì)地下水埋藏淺的濱海、濱江、濱湖等較平坦場(chǎng)地，對(duì)于地下水位埋深大于0.5m場(chǎng)地抗浮設(shè)防水位可取地面整平標(biāo)高或室外地坪設(shè)計(jì)標(biāo)高下0.5m考慮，對(duì)于地下水埋深小于0.5m場(chǎng)地按歷史最高水位考慮。

除此之外，蘇州區(qū)內(nèi)抗浮水位的選取還需考慮以下因素：（1）使用期內(nèi)抗浮設(shè)防水位應(yīng)取設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)可能的最高水位，不得采用勘察期間實(shí)測(cè)的地下水水位。（2）當(dāng)無(wú)工程設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)最高水位時(shí)，無(wú)承壓水的平地類型，抗浮水位可取室外地坪；有承壓水的平地類型，抗浮水位取潛水水位和承壓水頭較大值，潛水水位可取室外地坪；當(dāng)室外地坪有坡度時(shí)，可分段確定抗浮水位。（3）坡地類型抗浮水位應(yīng)根據(jù)上下游水頭、分水嶺、雨水補(bǔ)給、地質(zhì)分布情況、地下室分布、基坑止水帷幕等綜合確定。（4）場(chǎng)地地勢(shì)低洼且可能發(fā)生淹沒(méi)、浸水時(shí)，應(yīng)采取可靠的地表防、排水措施?？垢∷粦?yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、積水深度、內(nèi)澇時(shí)間及積水下滲等因素確定。（5）不可能淹沒(méi)的較小臺(tái)地、分水嶺等，當(dāng)?shù)乇矸浪?、排水條件較好時(shí)，抗浮設(shè)防水位可取豐水期地下水最高水位。（6）場(chǎng)地及其周邊場(chǎng)地豎向設(shè)計(jì)的分區(qū)標(biāo)高差異較大時(shí)，宜劃分抗浮設(shè)防水位分區(qū)采用不同的抗浮設(shè)防水位。不同豎向設(shè)計(jì)標(biāo)高上一級(jí)分區(qū)地下水可向下一級(jí)標(biāo)高分區(qū)自行排泄時(shí)，下一級(jí)抗浮設(shè)防水位可取鄰近上一級(jí)自行排泄標(biāo)高的高程。

抗浮設(shè)防分區(qū)按下列要求劃分：跨越多個(gè)地貌單元、地下水存在水力坡度的場(chǎng)地可根據(jù)地質(zhì)條件分區(qū)；場(chǎng)地內(nèi)有幾個(gè)豎向設(shè)計(jì)標(biāo)高區(qū)時(shí)，可按豎向設(shè)計(jì)標(biāo)高分區(qū)；原始地形、地層分布和水文地質(zhì)條件變化較大的場(chǎng)地，可按工程結(jié)構(gòu)單元分區(qū)。

5 結(jié)束語(yǔ)

抗浮水位是在一定條件下預(yù)測(cè)出來(lái)的，是有邊界條件的。建設(shè)場(chǎng)地地下水抗浮設(shè)防水位的綜合確定，應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范的規(guī)定。對(duì)這個(gè)“最高水位”，由于區(qū)內(nèi)存在潛水、微承壓水、承壓水，各層地下水雖具有相對(duì)獨(dú)立的水位，但存在徑流、補(bǔ)給，且勘察鉆孔、樁基施工、地下室開(kāi)挖也使各層地下水存在相互串通的可能，存在一定的水力聯(lián)系，因此按各層水的混合最高水位確定。

根據(jù)蘇州區(qū)域水文資料，結(jié)合地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn)，蘇州地區(qū)抗浮水位可參照以下原則確定：（1）堆積平原區(qū)，在疏排水通暢的條件下，抗浮水位可按蘇州歷史最高潛水位2.63m和場(chǎng)地室外設(shè)計(jì)地坪下0.5m之較高者考慮。疏排水不暢的條件下，抗浮水位建議值不宜低于竣工后設(shè)計(jì)室外地面標(biāo)高。（2）構(gòu)造-剝蝕低山丘陵區(qū)，當(dāng)建設(shè)場(chǎng)地地勢(shì)顯著高于周邊，地表水、地下水徑流條件較好時(shí)，可結(jié)合場(chǎng)地情況確定抗浮設(shè)防水位；對(duì)于地質(zhì)條件復(fù)雜的重要工程，應(yīng)進(jìn)行專項(xiàng)水文試驗(yàn)，并經(jīng)專家論證。除此之外，基坑基槽回填前，施工單位應(yīng)采取防止地表水侵入基坑基槽的措施，避免因地表水侵入基坑基槽導(dǎo)致地下結(jié)構(gòu)上浮，施工方應(yīng)當(dāng)編制地表水侵入基坑基槽的應(yīng)急處理預(yù)案。