李健生 張 灑

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南信陽(yáng) 464000)

0 引言

地下空間的開(kāi)發(fā)和利用是建筑開(kāi)發(fā)中很重要的一部分，位于地面以下的地基基礎(chǔ)至關(guān)重要，其地質(zhì)條件復(fù)雜，使相應(yīng)的巖土參數(shù)和工程措施成為工作重點(diǎn)。確定抗浮相關(guān)參數(shù)和提出相應(yīng)措施對(duì)工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性影響很大。

信陽(yáng)市壟崗地貌分布在平橋區(qū)、羊山新區(qū)，近年來(lái)隨著建設(shè)規(guī)模的增大，高層建筑及整體地下車(chē)庫(kù)較多，由于地下室基槽肥槽回填不滿(mǎn)足要求，地表水進(jìn)入地下車(chē)庫(kù)基礎(chǔ)底板以下，造成地下車(chē)庫(kù)及人防工程破壞，導(dǎo)致較大的財(cái)產(chǎn)損失。因地表水入滲引起的地下建筑抗浮問(wèn)題亟需解決，壟崗地貌地下建筑抗浮水位的取值和所采取的工程措施值得深入探討，從而探索一條既安全可靠又經(jīng)濟(jì)合理的解決途徑[1-2]。

1 氣象與水文概況

信陽(yáng)市位于冷暖氣候過(guò)渡帶上，亞熱帶氣候表現(xiàn)較為明顯，四季分明。據(jù)信陽(yáng)氣象站資料，該區(qū)氣候濕潤(rùn)，降水充沛。山區(qū)降水量大于平原區(qū)，山區(qū)為1200 mm左右，而平原區(qū)為900 mm左右。多年平均降水量1120 mm，多年平均蒸發(fā)量700～800 mm，降水量大于蒸發(fā)量。年內(nèi)降水量變化不大但表現(xiàn)出分配不均，多集中于5—8月，約占全年降水量的54%，在此期間多暴雨且強(qiáng)度大，往往易造成洪澇災(zāi)害。

2 信陽(yáng)壟崗地貌工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)條件

壟崗地貌地層除上覆一定厚度雜填土(Q4ml)外，主要為第四系全新統(tǒng)及上更新統(tǒng)沖洪積(Q4--3al+pl)地層，下伏白堊系周家灣組(K2z)泥質(zhì)粉砂巖(見(jiàn)圖1)，從上到下敘述如下：

1.全新統(tǒng)沖積層；2.中更新統(tǒng)沖—湖積層；3.中更新統(tǒng)沖—洪積層；4.新近系尹莊組；5.始新統(tǒng)毛家坡組；6.上白堊統(tǒng)周家灣組；7.下白堊統(tǒng)陳棚組；8.二疊系—三疊系蔡家凹組；9.上石炭統(tǒng)胡油坊組；10.泥盆系南灣組；11.下古生界大栗樹(shù)組；12.下古生界張家大莊組；13.下古生界劉山巖組—張家大莊組；14.下古生界劉山巖組；15.震旦系—下古生界周進(jìn)溝組；16.中—新元古界龜山巖組；17.古元古界石槽溝巖組；18.新太古界—古元古界大別巖群斜長(zhǎng)角閃質(zhì)巖；19.早白堊世二長(zhǎng)花崗巖；20.早白堊世花崗斑巖；21.早古生代輝長(zhǎng)巖；22.早古生代斜長(zhǎng)花崗巖；23.早古生代閃長(zhǎng)巖；24.早古生代超基性巖；25.逆沖斷層；26.斷層；27.構(gòu)造變形帶；28.產(chǎn)狀；29.壟崗地貌區(qū)范圍圖1 信陽(yáng)壟崗地貌區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖

①雜填土(Q4ml)：雜色，稍濕，松散，組分以回填的砂巖碎屑為主，夾少量黏土團(tuán)塊，大孔隙，欠固結(jié)；

②粉質(zhì)黏土(Q4al+pl)：灰褐色，可塑，含鐵錳質(zhì)氧化物及結(jié)核，干強(qiáng)度及韌性中等；

③粉質(zhì)黏土(Q3al+pl)：黃褐色，硬塑，含鐵錳質(zhì)氧化物及結(jié)核，干強(qiáng)度較高，韌性較好，標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)一般8～14擊，在壟崗地貌廣泛分布；

④泥質(zhì)粉砂巖(K2z)：紫紅色，強(qiáng)風(fēng)化，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，河湖相沉積，屬半成巖，局部含礫較多，礫石較大，該層遇水自動(dòng)崩解，強(qiáng)度降低，標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)一般大于25擊；

⑤泥質(zhì)粉砂巖(K2z)：紫紅色，中等風(fēng)化，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，河湖相沉積，屬半成巖，巖石完整性較好，該層遇水軟化，強(qiáng)度降低，屬極軟巖。

以上為典型的壟崗地貌地層，不同建筑場(chǎng)地地層略有差別，各土層承載力特征值及壓縮特性見(jiàn)表1。

表1 各層土承載力特征值及壓縮特性

目前信陽(yáng)壟崗地貌區(qū)整體地下室多為1～2層，若采用天然地基基礎(chǔ)，②、③、④、⑤層均滿(mǎn)足承載力及變形要求。

2.2 水文地質(zhì)條件

①層填土層滲透系數(shù)為1×10-4～4×10-4cm/s，為弱含水層，②、③層粉質(zhì)土滲透系數(shù)為1×10-5～2×10-5cm/s。少量的上層滯水一般賦存在①層填土、②層粉質(zhì)黏土中，下部泥質(zhì)粉砂巖遇水易軟化，裂隙封閉，含水量微弱，區(qū)域水文地質(zhì)上屬于隔水層，地下水補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水和人工排水。

① 河南省信陽(yáng)工程地質(zhì)勘察院.信陽(yáng)恒大名都2#、3#、4#、5#地下車(chē)庫(kù)巖土工程勘察報(bào)告[R].2010.

② 河南省信陽(yáng)工程地質(zhì)勘察院.信陽(yáng)柏林國(guó)際廣場(chǎng)巖土工程勘察報(bào)告[R]. 2014.

3 地表水入滲引起工程抗浮問(wèn)題案例分析

3.1 信陽(yáng)恒大名都2#、3#、4#、5#地下車(chē)庫(kù)項(xiàng)目

該項(xiàng)目依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》[3]、《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》[4]，于2010年8月—2012年9月進(jìn)行勘察，一層地下室，高6.5 m，采用獨(dú)立基礎(chǔ)+抗水板，未采取抗浮措施①。2014年2#、3#、4#地下車(chē)庫(kù)建成，未出現(xiàn)抗浮問(wèn)題，2015年5#地下車(chē)庫(kù)建成，與2#、3#、4#地下車(chē)庫(kù)整體連接并投入使用后，2016年出現(xiàn)地下車(chē)庫(kù)頂?shù)装迤鸢?，最大變形約20 cm，車(chē)庫(kù)獨(dú)立柱與承臺(tái)出現(xiàn)長(zhǎng)20 cm細(xì)小裂紋。

(1)原因分析

2#、3#、4#、5#地下車(chē)庫(kù)位于崗丘與沖溝結(jié)合部位，地下車(chē)庫(kù)基礎(chǔ)位于粉質(zhì)黏土層，基槽開(kāi)挖后未見(jiàn)

地下水位。2#、3#、4#地下車(chē)庫(kù)建成后，場(chǎng)地四周有排水通道，故未出現(xiàn)抗浮問(wèn)題，與5#地下車(chē)庫(kù)連接且場(chǎng)地整平后，場(chǎng)地排水通道堵塞，基槽肥槽回填質(zhì)量不滿(mǎn)足規(guī)范要求，工期緊，回填物以填土和建筑垃圾為主，雨季地表水通過(guò)填土滲入地下車(chē)庫(kù)，導(dǎo)致車(chē)庫(kù)四周地下水位上升，最終引起車(chē)庫(kù)變形。為查明基槽內(nèi)地下水水位，河南省信陽(yáng)工程地質(zhì)勘察院有限公司在2#、3#、4#、5#地下車(chē)庫(kù)周邊施工8個(gè)水文觀測(cè)孔，查明地下車(chē)庫(kù)基槽內(nèi)地下水水位為場(chǎng)地整平標(biāo)高下1.5～1.7 m，暴雨后地下水位上漲約0.3 m。

(2)處理措施

地下車(chē)庫(kù)全部拆除重建，底板鋪設(shè)砂礫墊層、底板四周設(shè)置排水溝和降水井，費(fèi)用2400多萬(wàn)元。

3.2 信陽(yáng)柏林國(guó)際廣場(chǎng)項(xiàng)目

該項(xiàng)目依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》[3]、《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》[4]，于2014年8月進(jìn)行勘察，兩層地下室，場(chǎng)地整平標(biāo)高95.1 m，地下車(chē)庫(kù)基礎(chǔ)位于③層硬塑粉質(zhì)黏土(見(jiàn)圖2)；采用獨(dú)立基礎(chǔ)+抗水板，基槽開(kāi)挖后未見(jiàn)地下水，地勘報(bào)告抗浮水位標(biāo)高建議值93.0 m②。2016年整體地下車(chē)庫(kù)建成約1年后，至2017年8月雨季，地下車(chē)庫(kù)整體上浮傾斜，局部出現(xiàn)倒鍋底狀隆起，最大變形約40 cm，抗水板與獨(dú)立柱連接處多處開(kāi)裂滲水。

圖2 柏林國(guó)際廣場(chǎng)工程地質(zhì)剖面圖

(1)原因分析

地下車(chē)庫(kù)基礎(chǔ)位于③層硬塑粉質(zhì)黏土層中，基槽開(kāi)挖后地下水較少，建設(shè)方未采取抗浮措施，基槽肥槽回填質(zhì)量不滿(mǎn)足規(guī)范要求，回填物以填土和建筑垃圾為主，車(chē)庫(kù)建成基槽未回填時(shí)，沒(méi)有出現(xiàn)抗浮問(wèn)題，基槽回填并澆帶封閉后排水通道堵塞，連續(xù)較大降雨后，地表水通過(guò)填土滲入地下車(chē)庫(kù)基礎(chǔ)底面下，致車(chē)庫(kù)四周地下水位逐步上升，最終引起車(chē)庫(kù)變形。

(2)處理措施

先在變形較大處施工鉆孔減壓，地下車(chē)庫(kù)主體結(jié)構(gòu)經(jīng)檢測(cè)未受較大破壞，底板設(shè)置降水井，地下水排出后沿開(kāi)裂處注水泥漿堵漏，重新進(jìn)行基槽回填，肥槽回填嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

③ 河南省信陽(yáng)工程地質(zhì)勘察院，信陽(yáng)申景花園巖土工程勘察報(bào)告[R].2010.

3.3 申景花園項(xiàng)目

該項(xiàng)目依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》[3]、《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》[4]，于2010年10月進(jìn)行勘察，一層地下室，高約6.5 m，地下車(chē)庫(kù)基礎(chǔ)位于②層可塑粉質(zhì)黏土，采用獨(dú)立基礎(chǔ)+抗水板，抗浮水位為場(chǎng)地整平標(biāo)高下1.5 m，2013年地下車(chē)庫(kù)建成③。2014年9月雨季，地下車(chē)庫(kù)頂?shù)装寮蔼?dú)立柱出現(xiàn)裂紋，局部出現(xiàn)變形，最大變形約20 cm，在地下車(chē)庫(kù)內(nèi)施工鉆孔減壓，水柱高約4.0 m。

(1)原因分析

地下車(chē)庫(kù)基礎(chǔ)位于粉質(zhì)黏土層和泥質(zhì)粉砂巖中，基槽開(kāi)挖后地下水位較少，采取抗浮措施為車(chē)庫(kù)頂板覆蓋1.5 m厚土層，底板進(jìn)行加厚等增加荷載的措施，設(shè)計(jì)滿(mǎn)足要求。但施工單位在施工期間未按要求及時(shí)加載，基槽肥槽回填不滿(mǎn)足規(guī)范要求，回填物以雜填土為主，最終地表水進(jìn)入地下車(chē)庫(kù)基礎(chǔ)底面以下，導(dǎo)致地下車(chē)庫(kù)變形等抗浮問(wèn)題。

信陽(yáng)錦江城和雙匯歐洲故事項(xiàng)目均位于羊山新區(qū)，距申景花園項(xiàng)目較近，處理措施與申景花園項(xiàng)目相似；地下車(chē)庫(kù)基礎(chǔ)位于粉質(zhì)黏土層和泥質(zhì)粉砂巖中，天然地基獨(dú)立基礎(chǔ)，基槽開(kāi)挖后未見(jiàn)地下水，未采取抗浮措施，車(chē)庫(kù)建成基槽未回填時(shí)，沒(méi)有出現(xiàn)抗浮問(wèn)題，基槽肥槽回填不滿(mǎn)足規(guī)范要求，回填物以雜填土和建筑垃圾為主，基槽回填后約1年，地表水通過(guò)填土滲入地下車(chē)庫(kù)，致車(chē)庫(kù)四周地下水位逐步上升，最終引起地下車(chē)庫(kù)獨(dú)立柱、頂?shù)装宄霈F(xiàn)貫通性裂縫等變形現(xiàn)象。

(2)處理措施

地下車(chē)庫(kù)基礎(chǔ)底面設(shè)置砂礫墊層，地下車(chē)庫(kù)底板四周及中間設(shè)置排水溝和集水坑，地下水聚集在集水坑里經(jīng)水泵抽出。

4 地表水入滲引起工程抗浮問(wèn)題總結(jié)

通過(guò)以上典型案例分析，信陽(yáng)壟崗地貌地下建筑水文地質(zhì)、工程工程地質(zhì)條件均較簡(jiǎn)單，場(chǎng)地地下水主要為賦存于填土中的上層滯水和微量基巖裂隙水，補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水和人工排水，以大氣降水入滲為主，基坑開(kāi)挖后上部上層滯水已全部清除，下部基巖裂隙水含水層屬于白堊系半成巖泥質(zhì)砂巖，遇水易軟化，裂隙封閉，含水量微弱，區(qū)域水文地質(zhì)屬于隔水層。根據(jù)基坑開(kāi)挖情況，地下室基底和側(cè)壁均為透水性差的粉質(zhì)黏土和泥質(zhì)砂巖，地下水側(cè)向補(bǔ)給可忽略不計(jì)。由于基槽肥槽回填時(shí)場(chǎng)地黏性土較少，采用基槽開(kāi)挖的土方進(jìn)行回填，土方中含有較多的填土及少量建筑垃圾，信陽(yáng)降雨較多，雨季暴雨集中時(shí)匯集大量的地表水滲入基槽甚至地下結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)底板以下，基槽內(nèi)地下水排泄不暢，基槽內(nèi)形成大量的積水，整個(gè)地下建筑工程處于一個(gè)充滿(mǎn)水的水盆中，本地工程界稱(chēng)為“水盆效應(yīng)”，地下車(chē)庫(kù)四周地下水位上升，地下車(chē)庫(kù)底板浮力增加，最終引起地下車(chē)庫(kù)變形破壞[5]，造成較大的財(cái)產(chǎn)損失。

5 抗浮水位取值及工程抗浮對(duì)策

針對(duì)信陽(yáng)壟崗地貌工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件，綜合考慮肥槽回填處理不好及施工期間因地表水匯入對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，抗浮設(shè)防水位為場(chǎng)地整平標(biāo)高下1～1.5 m較為合理[6]。大部分地下工程需做抗浮設(shè)計(jì)，施工抗浮錨桿、抗撥樁、結(jié)構(gòu)配重[7]，無(wú)疑增大了建筑成本。隨著對(duì)地下工程抗浮問(wèn)題的重視，工程界針對(duì)地表水入滲引起地下工程的破壞，采取切實(shí)可行的截(疏)和排相結(jié)合的措施，避免了采取抗浮錨桿或抗撥樁等工程措施[8]，既節(jié)約了工程造價(jià)又做到了安全可靠。具體對(duì)策如下：

(1)雨季施工期間，加強(qiáng)雨水及地表水疏排，防止基坑充水；

(2)基礎(chǔ)周邊與肥槽之間空隙打墊層時(shí)全部澆滿(mǎn)，防止雨水及地表水通過(guò)肥槽滲入地下室基礎(chǔ)底面；

(3)地下室施工結(jié)束后及時(shí)采用符合施工規(guī)范要求的黏土分層回填夯實(shí)，每米設(shè)置一層防滲土工隔膜，并做好土工膜的搭接，底部采用3∶7灰土，厚度1 m，并按要求采取檢驗(yàn)試樣測(cè)試，每邊每層不少于3組，壓實(shí)系數(shù)不得低于0.95；

(4)地下室結(jié)構(gòu)及頂面壓重未全部完成前不得填補(bǔ)后澆帶；

(5)地下室地基持力層超挖部分應(yīng)采用細(xì)石混凝土澆注至設(shè)計(jì)標(biāo)高，防止基底充水；

(6)在地下室周邊設(shè)置排水溝及集水井等設(shè)施，一旦地表水進(jìn)入基礎(chǔ)底板以下，可及時(shí)通過(guò)排水系統(tǒng)排出。

信陽(yáng)皇城嘉苑二期位于信陽(yáng)市羊山新區(qū)新十八大街，場(chǎng)地為壟崗地貌，整體地下車(chē)庫(kù)2層，地下車(chē)庫(kù)基礎(chǔ)位于第④層強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，經(jīng)專(zhuān)家專(zhuān)項(xiàng)論證，采用上述措施后，未采用抗浮錨桿、抗拔樁等工程措施，節(jié)約了大量工程造價(jià)，該項(xiàng)目2017年5月完工后至今運(yùn)行良好。

6 結(jié)論

(1)信陽(yáng)壟崗地貌水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件均較簡(jiǎn)單，5—8月份雨季暴雨較為集中，綜合考慮肥槽回填處理不好及施工期間因地表水匯入對(duì)地下建筑結(jié)構(gòu)的不利影響，抗浮設(shè)防水位為場(chǎng)地整平標(biāo)高下1～1.5 m。

(2)為防止出現(xiàn)“水盆效應(yīng)”，采取截(疏)和排相結(jié)合的工程措施，肥槽回填滿(mǎn)足規(guī)范要求，可不考慮場(chǎng)地抗浮水位。

(3)采取相關(guān)措施后，避免采用抗浮錨桿、抗撥樁、結(jié)構(gòu)配重等工程措施，既節(jié)約了工程造價(jià)，又做到了安全可靠。