基于建筑工程場(chǎng)地水文地質(zhì)特征的設(shè)計(jì)分析

蔡吉明

（福建省第八地質(zhì)大隊(duì)，福建 龍巖 364000）

0 引言

不清楚地下水的狀態(tài)和變化情況是導(dǎo)致地下水造成危害的主要因素[1]。為了保證建筑工程的施工質(zhì)量，避免安全事故的發(fā)生，需要對(duì)工程用地區(qū)域進(jìn)行水文地質(zhì)勘查，主要分析和評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土層的影響，避免地下水在施工過程中造成負(fù)面影響[2]。在對(duì)水文地質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)查的過程中，針對(duì)不同類型的地下水，應(yīng)采取對(duì)應(yīng)的勘查方法。本文結(jié)合某工程建設(shè)項(xiàng)目，對(duì)根據(jù)建筑工程場(chǎng)地水文地質(zhì)特征開展的相關(guān)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

1 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌及周邊環(huán)境條件

某工程場(chǎng)地位于福建上杭縣東三環(huán)路南側(cè)，工程總用地面積為35641m2，地下建筑面積為23071m2。

場(chǎng)地地貌屬于丘陵及山麓斜坡堆積地貌，溝谷與坡地相間，其地形主要由東向西傾斜，現(xiàn)狀地形起伏大，需按設(shè)計(jì)地坪標(biāo)高進(jìn)行開挖或回填整平，整平后填方區(qū)域分布廣且填方量大。擬建項(xiàng)目分為南北地塊，在建富榮道路（設(shè)計(jì)路面標(biāo)高193.5~195.00m）從中部穿過，東側(cè)和北側(cè)為山坡地，南側(cè)為已建小區(qū)，西側(cè)為農(nóng)田。經(jīng)過高挖低填，原始地形已經(jīng)改變，地面調(diào)查沒有發(fā)現(xiàn)該地區(qū)存在防空洞、墓穴、地下管線結(jié)構(gòu)以及古河道等。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造及巖土分布

在場(chǎng)地附近有東西向豐圖-大池?cái)嗔褞б约澳媳毕蝌匝?廬豐斷裂帶，地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定。

通過對(duì)該場(chǎng)地進(jìn)行勘查發(fā)現(xiàn)，場(chǎng)地上部主要為素填土，分布范圍廣且厚度較大，普遍厚度10m以上，多為角礫、碎塊組成；場(chǎng)地中部粉質(zhì)黏土層以粉粒、黏土為主，有機(jī)質(zhì)異味較強(qiáng)，土質(zhì)較軟、壓縮性強(qiáng)，在場(chǎng)地的原溝谷地段分布；場(chǎng)地下部是白堊系上統(tǒng)沙縣組（K2s）地層，部分地方的塊狀強(qiáng)風(fēng)化巖層遇水容易崩解。場(chǎng)地典型地質(zhì)剖面圖如圖1所示。

圖1 場(chǎng)地典型地質(zhì)剖面圖

2 場(chǎng)地水文地質(zhì)特征

通過勘查發(fā)現(xiàn)場(chǎng)地內(nèi)的地表水主要以低洼處積水、池塘水為主，沒有發(fā)現(xiàn)地表水系和地下水露頭。對(duì)地下水位進(jìn)行勘查可知，穩(wěn)定水位標(biāo)高在181.10～183.96m之間。本次研究缺乏對(duì)地下水長(zhǎng)期測(cè)量的資料，通過對(duì)附近場(chǎng)地水位變化情況進(jìn)行觀測(cè)后分析認(rèn)為該場(chǎng)地地下水水位的年變化量大約為2.00m。通過對(duì)附近排水設(shè)施、環(huán)境條件、道路規(guī)劃、地表抬升、地質(zhì)條件發(fā)生改變過程對(duì)地下水位的觀察和評(píng)估，可知該場(chǎng)地歷史最高水位標(biāo)高為186.00m。

2.1 地下水埋藏及性質(zhì)

擬建場(chǎng)地大部分地段為高填區(qū)，地下水埋藏較深，無法通過干鉆至地下水，未能測(cè)到初見水位，根據(jù)場(chǎng)地地形地貌及勘探揭露地層情況，場(chǎng)地地下水類型主要為填土層中的包氣帶水、潛水孔隙水及潛水裂隙水。

（1）包氣帶水主要賦存于素填土中，其滲透性受填料性質(zhì)及密實(shí)度影響大，具明顯不均勻性，總體屬弱透水層。其補(bǔ)給來源主要為大氣降水及場(chǎng)地外圍地下水的側(cè)向補(bǔ)給，并通過蒸發(fā)及地下水側(cè)向徑流等方式排泄。

（2）潛水孔隙水主要賦存于粉質(zhì)黏土，屬弱透水層，富水性較差，透水性弱。其補(bǔ)給來源主要為大氣降水及場(chǎng)地外圍地下水的側(cè)向徑流補(bǔ)給，并通過蒸發(fā)及地下水側(cè)向徑流等方式排泄。

（3）潛水裂隙水主要賦存于基巖風(fēng)化裂隙中，其滲透性、富水性與基巖的裂隙發(fā)育程度及連通性有關(guān)，具有明顯的不均勻性和隨機(jī)性，滲透性相差不大，總體富水性弱、透水性弱。其補(bǔ)給來源主要為含水層側(cè)向補(bǔ)給和上部含水層垂直補(bǔ)給，通過側(cè)向徑流等方式排泄。

地下水的補(bǔ)給和排出條件受地形的影響，補(bǔ)給來源主要是來自大氣降水。地下水的逕流方向主要由東往西方向，總體分析得出該場(chǎng)地的溝谷地段容易積水且排泄條件較差。

2.2 巖土體的滲透等級(jí)

結(jié)合建筑工程的勘查經(jīng)驗(yàn)以及附近同類土層的勘探資料，確定該場(chǎng)地的巖土層滲透等級(jí)，如表1所示。

表1 各巖土層的滲透等級(jí)劃分

3 基于場(chǎng)地水文地質(zhì)特征的設(shè)計(jì)分析

3.1 基坑降排水設(shè)計(jì)分析

擬建建筑物范圍內(nèi)設(shè)地下室1層，設(shè)計(jì)地坪標(biāo)高為193.85~195.85m，地下室底板標(biāo)高為188.80~190.80m，場(chǎng)地正進(jìn)行高挖低填，按設(shè)計(jì)標(biāo)高整平后總體基坑開挖深度在地面下5.50m左右。雖然該工程現(xiàn)狀地下水位低于基坑底面較多，但不排除地下水位在不確定因素影響下出現(xiàn)上升的可能。地下水上升高于基坑底面標(biāo)高或強(qiáng)降雨流入基坑內(nèi)形成積水時(shí)可采用明排處理，如采取明溝、集水井等降排水措施，需做好基坑四周地表水的截流、排泄、疏通等措施，建立完善的排水系統(tǒng)，防止大量降水造成基坑瞬時(shí)積水?；咏邓赡茉斐芍苓吔ㄖ锛暗缆?、已有管線地基中的地下水下降，可能使已有建筑物以及道路、管線地基中附加應(yīng)力增大，造成地基沉降過大，造成已有建筑物及道路、管線產(chǎn)生裂縫等問題。

3.2 抗浮設(shè)計(jì)分析

現(xiàn)狀場(chǎng)地地下水的穩(wěn)定水位標(biāo)高為181.10~183.96m，地下水埋藏較深，低于地下室設(shè)計(jì)板底標(biāo)高約6.0m。如果以場(chǎng)地最高歷史水位186m取值進(jìn)行防水和抗浮設(shè)計(jì)，建設(shè)過程中地下水的排泄路徑和條件會(huì)隨著周邊建筑物及道路的施工而改變。受地下水的影響，該工程地下室存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，可能造成地面隆起和滲水，影響地下室的使用。場(chǎng)地南側(cè)位于溝谷與山坡相間地段，地下水埋深低于擬建建筑物設(shè)計(jì)地坪標(biāo)高約12m，如果以按設(shè)計(jì)室內(nèi)地坪標(biāo)高下-0.50m取值進(jìn)行防水和抗浮設(shè)計(jì)，較高的抗浮水位需要加大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，增加配重和抗浮錨桿設(shè)計(jì)，就需投入更多的建設(shè)資金。

該工程現(xiàn)狀地下水位雖然低于地下室底板標(biāo)高，但場(chǎng)地按設(shè)計(jì)地坪標(biāo)高整平后將回填較厚的填土層，場(chǎng)地整體地表抬升，周邊道路的建設(shè)，整個(gè)地表環(huán)境將改變，水文地質(zhì)條件也隨著發(fā)生變化。在暴雨期間和極端氣象條件下素填土可能會(huì)形成水位較高的上層滯水含水層，由于素填土不均勻和不同部位土料和密實(shí)度不均勻，造成素填土的透水性不均勻，局部可能為相對(duì)隔水土體，水滲流受阻，可能使填土層中地下水位升高?；觽?cè)壁的回填土料達(dá)不到隔水標(biāo)準(zhǔn)及夯實(shí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，也可能導(dǎo)致雨季汛期地表水下滲補(bǔ)給形成上層滯水或地下水[1-2]。

因此，結(jié)合周邊規(guī)劃道路、排水設(shè)施設(shè)置及場(chǎng)地整平需要回填較厚的土層，場(chǎng)地整體地表抬升，環(huán)境條件產(chǎn)生重大變化，場(chǎng)地地質(zhì)條件將發(fā)生改變及地下水位變化等情況，該工程地下室防水設(shè)計(jì)水位標(biāo)高和抗浮設(shè)計(jì)水位標(biāo)高建議富榮路南側(cè)地塊按設(shè)計(jì)室內(nèi)地坪標(biāo)高下-3.50m，北側(cè)地塊原始地形地勢(shì)較低按高程190m考慮。

抗浮水位高于地下室底板面約0.50~1.50m，因此，應(yīng)進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)，建議采用抗浮錨桿。本項(xiàng)目抗浮水位取值比現(xiàn)狀地下水位高出不少，防水設(shè)計(jì)水位的提高勢(shì)必增大建筑結(jié)構(gòu)的配筋配重和剛度，增加工程造價(jià)，但防水設(shè)計(jì)對(duì)地下室的長(zhǎng)期安全使用事關(guān)重要，建設(shè)單位應(yīng)注意和重視。

4 提升設(shè)計(jì)水平的措施

4.1 重視水文地質(zhì)勘查工作

進(jìn)行水文地質(zhì)勘查的主要目的就是明確地下水的分布特點(diǎn)，分析和評(píng)價(jià)地下水對(duì)工程的影響，制定合理的施工方案，避免工程實(shí)施過程中地下水產(chǎn)生危害。想要確保工程施工的安全性，降低安全事故發(fā)生的幾率，必須加強(qiáng)水文地質(zhì)的勘查工作，才能達(dá)到降低地下水對(duì)工程施工帶到來的不良影響。因此，在進(jìn)行工程地質(zhì)勘查的過程中，需要將水文地質(zhì)情況作為勘查的重點(diǎn)內(nèi)容之一。

4.2 規(guī)范水文地質(zhì)勘查流程

在對(duì)工程用地進(jìn)行水文地質(zhì)勘查的過程中，為了確保水文地質(zhì)勘查工作的順利實(shí)施，需要制定合理的勘查工作流程。工作人員在進(jìn)行水文地質(zhì)勘探時(shí)，需要根據(jù)勘查工作的流程以及相關(guān)操作規(guī)范進(jìn)行施工，并依照勘查工作規(guī)范要求對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和選取，確?？辈閰?shù)的準(zhǔn)確性，提高水文地質(zhì)勘查結(jié)果的準(zhǔn)確性與全面性。此外，為了確保工作人員按照工作流程進(jìn)行勘探，需要加強(qiáng)對(duì)勘查工作的監(jiān)管，提高勘查工作的規(guī)范性和準(zhǔn)確性，為工程的設(shè)計(jì)與施工提供更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。

4.3 加強(qiáng)勘查新技術(shù)的應(yīng)用

水文地質(zhì)勘查質(zhì)量受新技術(shù)的影響較大，隨著我國(guó)科技水平的不斷提升，精密的測(cè)量?jī)x器以及計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)在水文地質(zhì)勘探中得到廣泛運(yùn)用，使得水文地質(zhì)勘查結(jié)果的準(zhǔn)確性得到了有效提升。為了確保水文地質(zhì)勘查結(jié)果的準(zhǔn)確，可以運(yùn)用前沿技術(shù)，例如：同位素技術(shù)、鉆孔透視儀法、地理信息技術(shù)等。精密的儀器和高新技術(shù)更加適應(yīng)多變的自然環(huán)境，可以突破人工勘查的局限性。

5 結(jié)束語

綜上所述，水文地質(zhì)條件是工程地質(zhì)勘查過程中非常重要的勘察內(nèi)容，地下水既是巖土體的重要組成部分，會(huì)直接影響巖土體的工程特性，又屬于基礎(chǔ)工程的環(huán)境，影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。進(jìn)行場(chǎng)地水文地質(zhì)勘察時(shí)，需要明確地下水的埋藏及性質(zhì)，分析巖土體的滲透等級(jí)，以便開展基坑降排水設(shè)計(jì)和抗浮設(shè)計(jì)。要想提高基于場(chǎng)地水文地質(zhì)特征的設(shè)計(jì)分析水平，可以采取重視水文地質(zhì)勘查工作、規(guī)范水文地質(zhì)勘查流程、加強(qiáng)勘查新技術(shù)的應(yīng)用等措施?？傊瑸榱四軌蚪o項(xiàng)目建設(shè)提供最為可靠的場(chǎng)地水文地質(zhì)條件，促使工程項(xiàng)目的施工建設(shè)更加安全，提高建設(shè)工程的整體效益，必須對(duì)水文地質(zhì)工作給予高度的重視。