張 健 趙艷良

(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。擬建工程場(chǎng)區(qū)及其附近地下水多年動(dòng)態(tài)變化復(fù)雜，地下水位在未來(lái)各種自然和人為因素的影響和作用下還有大幅升高的可能?；娱_(kāi)挖深度較大，地下水對(duì)擬建建筑物有很大的影響，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鉆孔孔口高程為40.63～41.1 6m。

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)地周圍分布有高壓電線，場(chǎng)地緊鄰既有動(dòng)車鐵路線約15 m。

為了詳細(xì)查明場(chǎng)區(qū)及周圍的工程地質(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)的位置見(jiàn)圖1。

圖1 勘探點(diǎn)平面位置示意

2.2 場(chǎng)地地層分布及土質(zhì)特征

本次勘探最大孔深25.00 m深度范圍內(nèi)所揭露地層，按成因年代分為人工堆積層、新近沉積層和一般第四紀(jì)沉積層三大層。各層土的地層巖性及其特點(diǎn)如下所述。

(1)人工堆積層

擬建場(chǎng)地表層為人工堆積層，主要地層為素填土①層、雜填土①1層，以粉土、粉質(zhì)黏土、黏土為主，含少量磚渣、灰渣。

(2)新近沉積層

粉土③層:褐黃色，濕，中密，含云母、氧化鐵等;粉質(zhì)黏土③1層;褐黃色，可塑。

細(xì)砂④層:褐黃色，中密，潮濕，含氧化鐵等;粉砂④1層:褐黃色，中密，潮濕，含氧化鐵等;中砂④2層:褐黃色，中密，潮濕，含氧化鐵等。

卵石⑤層:黃灰色，中密，潮濕—飽和，一般粒徑20～50 mm，最大粒徑100 mm，中粗砂充填，含量約25%;圓礫⑤1層:黃灰色，中密，潮濕—飽和，一般粒徑2～20 mm，最大粒徑80 mm，砂充填，含量約20% ～30%。

(3)第四紀(jì)沉積層

該層主要位于人工堆積層和新近沉積層以下，場(chǎng)區(qū)普遍分布。

粉質(zhì)黏土⑥層:褐黃色，可塑;細(xì)砂⑥2層:褐黃色，中密，潮濕;中砂⑥3層:褐黃色，中密，潮濕;黏土⑥4層:褐黃色，可塑;粗砂⑥5層:褐黃色，潮濕，密實(shí)，礦物成分以石英、長(zhǎng)石為主，含少量圓礫;粉砂⑥6層:褐黃色，中密，潮濕。

卵石⑦層:黃灰色，密實(shí)，潮濕—飽和，一般粒徑20～50 mm，最大粒徑100 mm，中粗砂充填，含量約20% ～25%;中砂⑦1層:黃灰色，密實(shí)，潮濕—飽和;圓礫⑦2層:黃灰色，密實(shí)，潮濕—飽和，一般粒徑10～20 mm，最大粒徑80 mm，砂充填，含量約20% ～30%;本次勘察終于該層。

2.3 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3.0～5.7 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)沉積的黏性土、粉土、砂類土、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。北京總體規(guī)劃市區(qū)面積1 046 km2，主要坐落在永定河沖洪積扇上，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，地質(zhì)條件較為復(fù)雜。總的趨勢(shì)，西部以碎石類土為主，向東則逐漸形成黏性土、粉土與碎石類土的交互沉積，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、Ⅱ、Ⅲ區(qū))，又細(xì)分為七個(gè)亞區(qū)(Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc;Ⅱa、Ⅱb;Ⅲa、Ⅲb)?！氨本┦袇^(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”見(jiàn)圖2。

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2 北京市區(qū)工程水文地質(zhì)分區(qū)

3.2 地表水系

北京地區(qū)地表發(fā)育5大水系:西部大清河及永定河水系，中部溫榆一北運(yùn)河水系，東部潮白河及薊運(yùn)河水系。除溫榆一北運(yùn)河水系發(fā)源于本市境內(nèi)外，其余均為過(guò)境河流。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)。

3.3 地下水特征

(1)場(chǎng)區(qū)水文地質(zhì)特征及地下水類型

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)地地下水類型及鉆探期間實(shí)測(cè)水位見(jiàn)表2。

表2 地下水情況一覽

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(高程約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3～5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3～5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

擬建工程場(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。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?？筛鶕?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。

綜合分析，建議用于本工程地下建筑結(jié)構(gòu)的抗浮設(shè)防水位按照高程37.0 m考慮(即地表以下約4.0 m)。

4 地基基礎(chǔ)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)水位建議按高程37.0 m考慮(即地表以下約4.0 m)。

之后，結(jié)合該病種在質(zhì)量、效率、效益、難度等多個(gè)維度的具體情況，醫(yī)院數(shù)據(jù)中心小組召開(kāi)專題會(huì)，與手術(shù)醫(yī)師及相關(guān)專家就此耗材在該病種診療過(guò)程中使用的科學(xué)性、合理性、有效性等進(jìn)行了討論，最終認(rèn)為該耗材對(duì)病種質(zhì)量、效率等各維度指標(biāo)的提升作用不明顯，應(yīng)逐漸減少使用。經(jīng)過(guò)管控，2017年數(shù)據(jù)顯示，該病種次均費(fèi)用、病種成本明顯下降，但質(zhì)量、效率等相對(duì)穩(wěn)定。可見(jiàn)，以病種為核心的深入分析為管理者提供了更加精準(zhǔn)、精細(xì)、精益的決策支持。

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，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，將可能造成場(chǎng)區(qū)地下水位驟然劇烈上升，對(duì)施工安全造成影響。因此，施工期間應(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 基坑支護(hù)方案及降水評(píng)價(jià)

5.1 基坑工程對(duì)周邊環(huán)境影響評(píng)價(jià)

本工程位于涼水河北側(cè)，地表上部為新近沉積的砂土、碎石土和第四紀(jì)圓礫層，透水性強(qiáng)，自穩(wěn)能力差，地下水作用下易產(chǎn)生坍塌，施工時(shí)要采取有效措施，防止本工程場(chǎng)地附近涼水河發(fā)生較大規(guī)模的滲漏，保證基坑的穩(wěn)定性，避免對(duì)施工和周圍環(huán)境造成危害。

本工程場(chǎng)地東南側(cè)為既有鐵路線，擬開(kāi)挖基坑的邊緣距離鐵路線約15 m，鐵路的運(yùn)行對(duì)地基產(chǎn)生了附加荷載，使基坑周圍土壓力增大。車輛行駛過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)基坑產(chǎn)生影響，施工時(shí)易產(chǎn)生坍塌。

本工程不但對(duì)基坑支護(hù)提出了很高的要求，在地下水控制上也有較高的要求。第一，因本工程地下結(jié)構(gòu)埋置較深，最深處達(dá)12 m，施工周期可能較長(zhǎng)，地下水的控制必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格設(shè)計(jì)，避免對(duì)降水影響范圍內(nèi)的周邊既有建筑物、鐵路、道路、管線設(shè)施帶來(lái)安全隱患和不利影響。第二，本工程的基坑支護(hù)與地下水控制方案，應(yīng)精心組織設(shè)計(jì)施工，加強(qiáng)全程的動(dòng)態(tài)安全監(jiān)測(cè)。

5.2 基坑開(kāi)挖與支護(hù)方案分析

本工程基槽開(kāi)挖較深，開(kāi)挖面積較大，在深基坑支護(hù)體系設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮深基坑開(kāi)挖深度內(nèi)及支護(hù)影響深度范圍地層、地下水分布的復(fù)雜性，還須考慮周邊既有建筑、鐵路、道路、地下設(shè)施等諸多因素的影響?；又ёo(hù)體系的設(shè)計(jì)與施工須滿足基坑邊坡穩(wěn)定及避免對(duì)鄰近既有建筑物、鐵路、重要道路和地下設(shè)施產(chǎn)生不利影響的需要。

基坑支護(hù)設(shè)計(jì)須結(jié)合設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)及本工程基坑邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型，綜合確定設(shè)計(jì)參數(shù)。

5.3 場(chǎng)區(qū)地下水的控制

根據(jù)目前本工程的設(shè)計(jì)埋深條件，地下結(jié)構(gòu)施工時(shí)應(yīng)充分考慮可能存在的上層滯水給施工帶來(lái)的不利影響。

本工程地下結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)埋深位于地下水位附近且處于其年變化幅度范圍之內(nèi)，且由于含水層土質(zhì)為強(qiáng)透水的卵、砂礫石土層，在基坑開(kāi)挖及基礎(chǔ)施工時(shí)須采取有效的地下水控制方法降低地下水位，以滿足基礎(chǔ)施工及邊坡支護(hù)施工的安全和質(zhì)量需要。

施工降水須注意避免對(duì)周圍已有建筑物、地下設(shè)施、道路、鐵路造成不利影響，應(yīng)采取有效措施預(yù)防抽水引起砂土、粉土流失而導(dǎo)致土體破壞和過(guò)大的地基變形。

［1］ GB50021—2001 巖土工程勘察規(guī)范［S］

［2］ 楊翠珠．建筑物基礎(chǔ)抗浮設(shè)防水位之我見(jiàn)［J］．巖土工程技術(shù)，2007(8)

［3］ 黃志侖．關(guān)于地下建筑物的地下水揚(yáng)力問(wèn)題的分析［J］．巖土工程技術(shù)，2002(5)

［4］ 常晉沙．林治民關(guān)于場(chǎng)地抗浮設(shè)防水位的設(shè)置應(yīng)注意的一些問(wèn)題［J］．工程建設(shè)，2006(6)