抗浮水位的确定论证

1、一、概况受*委托，我公司承担了*岩土工程勘察工作，并于2006年6月向甲方提交了本工程详 细勘察阶段的岩土工程勘察报告。因地下车库为纯地下构筑物，地基为超补偿地基，受 甲方委托，现为其提交地下车库地下水位抗浮论证报告。二、工程地质条件按本工程岩土工程勘察报告，本场区工程地质条件如下：1、地形地貌拟建场地在地貌单元上属于河流侵蚀堆积地貌，场地地形较为平坦，现有办公楼房，勘测范 围内钻孔地面标高为49.1149.66m。2、地层岩性根据现场钻探资料，结合原位测试及室内土工试验资料分析，场地内地层按成因类型及物理 力学性质不同可分为八大层，自上至下分述如下：第一层为人工填土层（层号），以杂填土为主。

2、杂填土：杂色，以建筑垃圾、粉质粘土和粉土为主，结构松散，局部地表为混凝土路面。一 般厚度0.802.50m，平均厚度1.77m。素填土：黄褐色，以粉质粘土、粉土为主，含少量植物根系，混砖、灰渣等，稍湿，结构较 松散，一般厚度2.002.20m，平均厚度2.10m。第二层为第四纪冲洪积成因地层，以粉质粘土（层号1）、粉土（层号2）和粉砂（层号3）互层为主。粉质粘土（层号1）：褐黄色，很湿，可塑，土质均匀，含氧化铁，偶见姜石，无摇振反应， 有光泽，干强度、韧性中等，属中高压缩性土。本层底板一般埋深2.409.30m，平均埋深4.82m，一般厚度0.305.10m，平均厚度1.66m。粉土（层号2）

3、：黄褐色，密实，湿，土质均匀，含氧化铁，见云母，摇振反应中等，无光 泽，干强度、韧性低，标准贯入试验锤击数平均值N=13.1击，属中压缩性土。本层底板一般埋深2.307.70m，平均埋深5.85m，一般厚度0.504.60m，平均厚度2.63m。粉砂（层号3）：黄色，中密，湿，砂质较纯净，含长石、石英，见云母。本层底板一般埋深5.107.30m，平均埋深5.97m，一般厚度0.801.30m，平均厚度1.00m。第三层为第四纪冲洪积成因的粉细砂层，夹粉质粘土和粉土层或透镜体（层号）。粉细砂：黄色，中密，很湿，砂质较纯净，含长石、石英，见云母，标准贯入试验锤击数平 均值N=30.9击，为中低压缩

4、性土。本层底板一般埋深7.8016.10m，平均埋深13.56m，一般厚度1.3010.50m，平均厚度 6.31m。粉土（层号1）：黄褐色，中密，湿，土质均匀，含氧化铁，见云母，摇振反应中等，无光 泽，干强度、韧性低，属中压缩性土。本层底板一般埋深12.0m，平均埋深12.0m，一般厚度2.40m。粉质粘土（层号2）：褐黄色，很湿，可塑，土质均匀，含氧化铁，见云母，无摇振反应， 有光泽，干强度、韧性高，属中高压缩性土。本层底板一般埋深8.90m，平均埋深8.90m，一般厚度1.10m。第四层为第四纪冲洪积成因的砾砂层（层号）。砾砂：黄褐色，密实，饱和，砂质较纯，含石英、长石，见云母，含砾石，

5、标准贯入试验锤 击数平均值N=46.7击，属低压缩性土。本层底板一般埋深13.7017.30m，平均埋深15.88m，一般厚度0.503.20m，平均厚度 1.78m。第五层为第四纪冲洪积成因的卵石层（层号）。卵石：杂色，稍密中密，饱和，呈亚浑圆状，级配一般，粗砾砂和粘性土充填，最大粒径 10cm，属低压缩性土。本层底板一般埋深16.8019.20m，平均埋深18.16m，一般厚度1.203.40m，平均厚度 2.43m。第六层为第四纪冲洪积成因的细砂层，夹粉质粘土层（层号）。细砂：黄色，密实，饱和，砂质较纯净，含长石、石英，见云母，含氧化铁，标准贯入试验 锤击数平均值N=46.6击，属低压缩

6、性土。本层底板一般埋深18.5023.40m，平均埋深20.97m，一般厚度0.704.60m，平均厚度 2.47m。粉质粘土（层号1）：褐黄，可塑，很湿，土质均匀，含氧化铁，偶见姜石，无摇振反应， 有光泽，干强度、韧性中等，属中高压缩性土。本层底板一般埋深18.9021.40m，平均埋深20.15m，一般厚度0.601.30m，平均厚度 0.95m。第七层为第四纪冲洪积成因地层（层号），以粉质粘土、粉土互层为主。粉土（层号1）：黄褐色，密实，饱和，土质均匀，含氧化铁，见云母，摇振反应中等，无 光泽，干强度、韧性低，属中低压缩性土。本层底板一般埋深22.027.8m，平均埋深24.46m，一般

7、厚度0.805.50m，平均厚度3.09m。粉质粘土（层号2）：黄褐色，可塑，很湿，土质均匀，含氧化铁，无摇振反应，有光泽， 干强度、韧性中等，属中高压缩性土。本层底板一般埋深26.8027.80m，平均埋深27.30m，一般厚度0.603.20m，平均厚度 1.90m。第八层为第四纪冲洪积成因的细砂（层号）细砂：黄色，密实，饱和，砂质较纯净，含长石、石英，见云母。本次工程揭露最大层底埋深30米。三、地下水情况本工程岩土工程勘察报告提供的地下水情况如下：1、2006年5月本工程岩土工程勘察期间，测得地下水静止水位埋深为12.8014.30m（相当 绝对标高35.3636.41m）。2、地下水类

8、型为第四系孔隙潜水，主要以粉细砂层为含水层，受大气降水影响较大，以地 下迳流为主要排泄方式。根据附近水文地质资料，其年变幅为2.002.50m。3、据调查:该地区历年最高水位（1959年）接近地表，近35地下水位埋深为8.008.70m（相 当绝对标高40.6641.17m）。4、据距离本工程南侧仅5米的*所取水样水质简分析结果表明：场地内地下水属于弱 碱性水，PH值为7.64，地下水对混凝土及钢筋混凝土中的钢筋无腐蚀性。四、水文地质条件及论证过程1、北京市中心地区浅层地下水成因及地下水位动态变化规律北京市中心区的水文地质情况是：由西部地区的单一粗粒含水层形成西部的单层水地区， 往东部发展成为

9、多层含水层而形成多层地下水地区。西部单层潜水主要受西部山区巨大汇 水面积补给，数十年来西部山区对西部地区地下水的补给不足，而地下水排泄条件良好，使 北京市中心区西部的地下水位呈逐年下降趋势。在东部的多层地下水地区，除上层滞水外 的第一层层间潜水（相当于本场区的第2层水）几乎完全受当地（场地）地面水的补给，随 着地面覆盖程度的增加，地面水入渗减少而日趋下降。层间潜水为近源补给，其水位基本 不受西部地下水位的影响，一旦下降很难恢复。该层水以下的各层水，则是远源补给（其中 的相对补给层除外），即西部潜水区的地下水的补给，其水位受西部单一粗粒含水层水位的 控制，随其变化而变化。当西部含水层水位低于多层

10、含水层中某含水层的底板标高时，该层 水得到排 泄，地下水位就大幅下降，逐渐无水。而由于西部单一含水层的水位大幅下降， 造成依靠西部地下水补给的多层水的地带各层（不包括层间潜水）地下水水位下降。由于 影响西部水位的诸因素和气候变化的复杂性和不确定性，我们不能断言本工程设计基准期内 （50100年）地下水位就不可能恢复到其原有的最高水位。虽然西部单一潜水层对多层地下水地区各层水的水位（水头）起控制作用，但其水位上升或 下降后，需要一段较长稳定时间才能反映到受其补给的多层水地区的水位。因此我们不能根 据西部水位的较短时间的上升而使多层水产生的未稳定上升水位作为该层水的最高水位上 升值。根据地下水长期

11、观测资料，已确认1959年为北京市中心地区地下水最高水位时期。因此对 北京市中心地区而言，西部单一含水层的最高水位可按1959年的最高水位考虑。多层地下 水地区，第一层潜水属于水位下降后难以恢复，故其最高水位可根据勘察时的水位略予调整。 多层水地区第一层水以下的各层水的最高水位可按1959年的最高水位采用。根据搜集的北京市勘察设计研究院40多年的地下水位长期观测记录和近年来对北京市浅层 地下水动态变化规律的研究成果，本场区各层地下水的成因及动态为：孔隙潜水的天然动态类型属于渗入迳流型，该层地下水主要接受越流、地下迳流和“天窗” 渗漏补给，以侧向迳流和越流为主要排泄方式。根据长期观测资料统计，该

12、层水水位的年自 然变幅在2.002.50m左右。一般年度高水位发生在10月至来年3月，其它月份水位相对 较低。2、拟建场区历年高水位记录根据岩土工程勘察报告进行的水文地质调查结果：该地区历年最高水位（1959年）接近地 表，近35地下水位埋深为8.008.70m（相当绝对标高40.6641.17m）。由于地下水性质为潜水，有连续分布的自由重力水面，以砂类土为主要含水层，这就决定了 地下水位上升与下降与外在水力联系的密切关系。显然，地下水若有充分的侧向补给，其地 下水位升幅就较快；反之地下水位则呈下降趋势。3、关于确定基础设防水位的建议根据北京市勘察设计管理处、北京市建设工程设计质量监督总站（9

13、7）京勘设管字13 号文（关于加强建构筑物设防水位技术处理的通知）的要求和本工程拟建场区的水文地 质条件，在进行地下结构的设计中应合理确定与地下室防水、结构抗浮和地下室外墙、底板 结构承载力验算相关的设防水位。本工程拟建场区地下水的动态变化特征较为复杂，近几年地下水位的动态变化幅度也较大。 分析本场区水文地质资料，以提出比较可靠、安全的抗浮设防水位服务于本工程建筑设计。 按高层建筑岩土工程勘察规程（JGJ72-2004）相关规定：地下建筑物的抗浮设防水位应 根据场区历史高水位情况结合场地地形地貌、地下水补给排泄条件等因素综合确定。 预测本工程设计基准期内的高水位情况，达到为本工程抗浮设计所取得

14、的基本安全储备，是 本次地下水位抗浮论证工作的重点。由于潜水补给来源的不确定性，造成了地下水位预期 的难度。但不能否认的是：虽然前期北京地下水位的无序开采造成总体的降水漏斗逐渐加深 的态势，但业内专家及政府部门已意识到其带来的危机。地下水资源管理的概念提出后， 地下水开采必然趋合理化，新的地下水资源管理不但会抑制地下水位的下降，还会呈逐步回 升反弹的趋势；南水北调的结构性战略调整为北京带来持续的地下水补给源；上游水库的间 隔性放水会使地下水位回升，在此基础上的局部时间段内的大气降水也会使地下水位呈明 显回升的趋势。地下水自身的变化规律年变幅若与上述因素重合必然造成地下水位的回升加速。地下水抗浮

15、 水位的确定原则为：以近35年地下水位为基准水位，结合地下水性质、补给源分析向历 年最高水位趋近。故本工程抗浮设防水位预测如下：按近35年地下水位埋深8.00m为基 准，预期值其自身年变幅增幅为2.003.00m，考虑地下水开采政策及力度的加大其后期增幅 2.003.00m,考虑水库放水回灌及南水北调等因素造成地下水侧向补给源的持续性补给的 后期增幅2.00m，上述因素的相互叠加必然会使本工程设计基准期内接近天然地面。结合本 工程工程地质条件，天然地面以下3.00m范围以内为孔隙较大的杂填土层、透水层粉土层， 局部分布弱透水层粉质粘土，埋深3.00m以下即为砂类土层，为潜水赋存提供了基本条件。

16、 因此本场区基本工程地质条件不可能存在上层滞水。为潜水的进一步的回升提供了必要条 件。因此，确定本工程预期的抗浮水位接近天然地面是符合地下水赋存基本规律的。即使种种不利因素组合的同期叠加存在偶然性，地下水位抗浮的安全储备性能不得不要求我 们往不利组合的方向考虑，以避免后期地下水位回升而造成的地下构筑物浮出地面、冲破上 部覆土及局部破坏的可能性。五、结论与建议1、根据本工程拟建场地的水文地质条件和咨询相关单位关于设防水位的技术建议，综合分 析确定设防水位，建议本工程的地下水抗浮设防水位标高按天然地面考虑（相当于标高 49.10m）。该抗浮设防水位对本工程基础方案设计是安全的、经济合理的。本工程应按此水 位在综合考虑上部荷载等各种因素的影响下，进行抗浮验算。2、基础抗浮稳定性是地下水对本工程造成的主要岩土工程问题，在验算过程中可适当采用 增加结构自重等措施以解决少量的抗浮差距，若采用简易措施不能解决抗浮设计问