淺析建設工程中水文地質特征對項目建設的影響

摘要：文章通過對滁州至南京城際鐵路一期工程相官車輛段水文地質特征研究，查明擬建場地的水文地質條件及影響工程的地表水體的分布、水位、水深、水質等，同時查明了地下水的埋藏條件，提供場地的地下水類型、勘察時水位、水質、巖土滲透系數、地下水位變化幅度等水文地質資料，分析了地表水體對工程可能造成的危害，提出地下水控制措施的建議。

關鍵詞：建設工程；水文地質特征；相官車輛段

1.工程概況

擬建滁寧城際鐵路工程位于安徽省東部、江蘇省西部，沿龍蟠大道—徽州路—中新大道—新安江路—清流路—揚子路—S22天潛高速—G104國道敷設；線路西起安徽省滁州市滁州站，途經滁州市區、蘇滁產業園、來安縣、南京市浦口區，止于南京規劃的新南京北站。

滁寧城際鐵路工程線路正線全長約54.4km，全線共設16座車站，其中高架站13座，地下站3座，平均站間距3.62m。線路以滁河為界，分為滁州段（DK0+000～DK46+ 255）和南京段（DK46+255～DK54+403）。全線設1場1段、2座變電所及控制中心，在相官鎮北部區域設車輛段，在起點洪武路與京滬高鐵之間設停車場，在鳳陽北路站（龍蟠大道）、相官鎮站設牽引電所2座，控制中心擬設于徽州路與揚子路交叉路口東南象限。

滁州段分一期工程（DK13+075～DK46+255）和滁州段二期工程（DK0+000～DK13+075）兩部分。一期工程相官車輛段選址于相官鎮G104國道以南的高崗劉村，沿村莊呈西北—東南向布置，用地面積約28hm2，總建筑面積約50000m2；其中場坪規模分別為109m×957m、244m×712m，試車線路基規模大約為64m×2200m。相官車輛段設置26列位存車列位，一、二級修線6條，三級修線1條，臨修線1條，鏜輪線1條。洗車線1條，吹掃線1條，工程車線4條，材料線1條，試車線1條；車輛段預留高級檢修基地工程條件，車輛段內設有公寓、綜合樓、工程車庫、變電所、污水處理站等建筑物。滁寧城際鐵路工程建設單位為滁州市交通基礎設施開發建設有限公司，勘察、設計單位為中鐵第四勘察設計院集團有限公司。

2.研究區水文地質特征

2.1地表水

研究區內地表水主要為水塘和溝渠，水塘片狀、串珠狀發育，并與溝渠相連形成地表水網絡。勘察期間塘水深0.50m～2.00m不等，塘淤厚0.30m～0.80m。塘中的水主要受大氣降水補給，排泄方式主要為自然蒸發和人工抽取灌溉。

沿線地表水體與地下水有一定的水力聯系，豐水季節地表水補給地下水，枯水季節地下水補給地表水。

2.2地下水

2.2.1地下水分布概況

研究區內地下水主要為上層滯水、松散巖類孔隙水及基巖裂隙水。

上層滯水主要賦存于人工填土中，水量微弱。黏土層分布廣泛，埋深淺，成層性較好，透水性和富水性均較弱。根據鉆探揭露顯示，詳勘階段測得地下水位埋深0.1m～7.4m，水量較小，主要接受大氣降水、灌溉水等垂直滲漏補給。排泄方式為蒸發、向下補給和人工抽降地下水。水位受季節及氣候條件等影響，潛水位年動態變幅一般在1m～3m。

基巖裂隙水主要賦存于巖石強、中風化帶中，基巖的含水性、透水性受巖體的結構、構造、裂隙發育程度等的控制，由于巖體的各向異性，加之局部巖體破碎、節理裂隙發育，導致巖體富水程度與滲透性也不盡相同。巖體的節理、裂隙發育地帶，地下水相對富集，透水性也相對較好，泥質砂巖富水性為弱—貧乏。研究區內均為泥質砂巖，富水性及透水性弱，基巖裂隙水總體貧乏，地下水總體不發育。

2.2.2地下水動態變化規律

地表水、松散巖類孔隙水相互間的水力聯系較為密切，相互補給，同時還受大氣降水、蒸發、植物蒸騰的影響。通常在每年5月～8月降水充沛的豐水期，一般是地表水補給地下水；相反，在降水稀少的枯水期，地下水補給地表水。

地下水的徑流形式主要為孔隙或裂隙間滲流。黏土層和基巖風化層富水性及透水性較差，連通性差。因此，地下水徑流一般。地下水滲流方向為水頭相對較高處流向水頭相對較低處，地形平坦，地下水位線較平緩。

3.勘察工作方法

根據擬建工程的特性，本次水文地質勘察采用鉆探取樣方法進行分析。在熟悉區域地質資料的基礎上，對擬建工程兩側100m左右的范圍內的水文地質資料進行鉆探取樣工作，重點對研究區地表水系和地下水的分布情況進行了調查。

鉆探使用XY-1型液壓工程鉆機，采用泥漿護壁或套管跟進的沖擊鉆進、回轉鉆進、壓進等全取芯的鉆探施工工藝；開孔孔徑130mm，終孔孔徑不小于91mm。地質技術人員對勘探進行經常性檢查，現場核對巖芯并做好記錄，對機組記錄不詳或不當之處做出補充和更正，記錄于《鉆探日志》備注欄內，并需署名，作為繪制工程地質柱狀圖的依據。

勘探前，充分了解、掌握沿線各種管線、地下建筑物的分布及埋藏情況；勘探作業時重視管線對勘察工作的影響，采取必要的施工保護措施，如采用先探后挖、先挖后鉆等方法。為避免破壞地下管線，本工點所有勘探孔自開孔后至地下3m全部采用洛陽鏟人工挖探方式鉆進。

巖芯采取率：第四系黏性土采取率≥90%，砂類土>70%；礫卵石層>50%，基巖全風化、強風化≥65%，中風化≥80%，采取原狀試樣質量等級為I級，最低不低于Ⅱ級。

勘探過程中準確量取初見水位和穩定水位，穩定水位應在終孔24h后進行測量。鉆孔鉆探過程中，根據各孔鉆探任務書的要求，對黏性土、粉土及砂類土進行標準貫入試驗，一般分層進行試驗，地基主要地層內取樣，試驗點間距為1m～2m，且同一工點每一主要土層的試驗點不少于10個。每孔巖芯按順序每5.0m為一箱從上至下擺放，所有巖芯均拍照，便于檢查和資料核對。

原狀土樣的采取：硬土使用國產標準厚壁活閥式取土器，采用液壓或重錘少擊法；軟土使用薄壁取土器，取土器直徑需>108mm，采用液壓法。砂類土及碎石土類取擾動樣。鉆孔巖芯裝箱后使用數碼相機拍攝保存。勘探工作考慮對工程及周圍環境的影響，鉆探與孔內測試工作結束并經質量評定后，及時按《滁寧城際鐵路巖土工程詳細勘察大綱》要求回填封孔，回填質量須滿足工程施工要求，避免對工程施工造成危害。本工點采用黏性土、原土或水泥砂漿回填，完工及時報驗移交并遵守《滁州市市政設施管理條例》。

①所有鉆孔均測定初見水位和靜止水位。如場地存在多層含水層的水位，采取止水措施分層測定。②對潛水，在測得初見水位后，黏性土每隔20min～30min，砂土每隔5min～10min測量水位1次，連續2次水位相差<2cm，即為靜止水位。③含水層的滲透系數k采用現場抽水試驗計算測得滲透系數，含水層的透水性按《城市軌道交通巖土工程勘察規范》（GB50307-2012）表10.3.5的規定劃分。

室內對所取的地表、地下水樣及代表性土樣進行侵蝕性分析，評價環境水、土對砼、鋼筋等建筑材料的腐蝕性。

4.水文試驗成果計算

根據鉆孔揭露地質情況，確定該孔對素填土采用穩定流提水試驗，素填土完成1次降深；全、強風化基巖采用穩定流提水試驗，完成1次提水試驗。以下對CNKZZXZ01孔水文試驗成果進行計算和說明。

4.1滲透系數和影響半徑

4.1.1滲透系數和影響半徑計算模型

本次水文試驗為各含水層均質，各向同性，透水邊界無限大。

根據含水層地質條件，抽水試驗采用推導條件相近（潛水—承壓水，完整井）的計算公式計算滲透系數，采用經驗公式計算影響半徑。計算公式如下：

4.1.2滲透系數和影響半徑計算結果

潛水含水層厚度，為潛水靜止水位至含水層底板的厚度。計算結果見表1。

根據計算結果，CNKZZXZ01號水文試驗孔素填土層滲透系數為266.98m/d，影響半徑為22m，風化基巖層滲透系數為0.013m/d，影響半徑為9m。

4.2水文試驗成果

4.2.1本次工作按《水利水電工程鉆孔抽水試驗規程》（SL320-2005）要求執行，圓滿完成了任務書要求的各項工作，取得了各巖土層的滲透系數、水質分析成果、地下水位及單孔涌水量等成果；質量滿足技術和設計要求，資料真實可信。

4.2.2素填土孔隙潛水層，富水性好，透水性強。根據本次抽水試驗成果，建議素填土層，滲透系數取值266.98m/d，滲透性分級屬強透水，影響半徑為22m；風化基巖層滲透系數取0.013m/d，滲透性分級屬于弱透水，影響半徑為9m。

4.2.3根據Q-S關系曲線圖：素填土層隨抽水降深涌水量增加較大，當降深達1.5m時，素填土層口徑出水量可達5.909m3/d以上；粉質黏土層為隔水層；風化基巖，水量極小。

4.2.4本次抽水試驗，素填土孔隙潛水含水層，地下水水溫在18℃，氣溫在26℃～32℃，抽水試驗實施期間4月18日～ 4月20日均為晴天。

4.2.5場地內第四系含水層與地表水體呈互補關系。豐水期時，地表水體處于高水位，地下水接受地表水的補給。枯水期以地下水補給地表水為主。控制中心基坑與無名水塘相連，地下水的補給路徑較短，且第四系含水層滲透系數為266.98m/d，滲透性分級屬強透水。地層的強透水性加上補給邊界的距離較短，形成良好的地下水補給條件，地下水與地表水存在水力聯系。

5.地下水對工程的影響

5.1基坑涌水量預測

基坑涌水量大小與施工方法、止水方案、地下水邊界條件、靜水位高程、圍護結構形式等有密切關系，文中基坑涌水量估算未考慮圍護結構的影響，實際工程中僅作為參考。

本工點分布2個基坑：公寓樓基坑長50m，寬約20m；綜合樓基坑長60m，寬約20m；最大挖深約5m，為塊狀基坑，水位降至底板以下0.5m。根據《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-2012）附錄E.0.1，采用群井按大井簡化時，均質含水層潛水非完整井的基坑降水總涌水量公式（E.0.1-1）計算，對開挖后基坑涌水量進行預測。車站基坑涌水量估算結果見表2。

5.2場地環境水對工程腐蝕性的評價

本次勘察在工程區采取了地下水樣3組、利用初勘6組，取了地表水樣3組、利用初勘鉆孔5組，進行水質分析。

根據《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）（2009年版）附錄G規定，本工程場地環境類型屬Ⅱ類，擬建場地B類地層（粉土、黏性土層）內地表水對混凝土結構及混凝土結構中的鋼筋具有微腐蝕性，在干濕交替環境中對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性，在長期浸水環境中對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。

地下水對混凝土結構及混凝土結構中的鋼筋具有微腐蝕性，在干濕交替環境中對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性，在長期浸水環境中對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。工程建設時，需考慮地下水對樁基成孔的影響和對樁基及墩臺的腐蝕性。應根據場地地下水對混凝土和鋼筋混凝土結構中鋼筋的腐蝕性作用等級及地鐵設計使用年限，按相關規定采取相應防腐措施。

參考文獻：

[1]向賢華.基于流固耦合作用的富水砂卵石地層深基坑變形特性分析[J].鐵道標準設計.

[2]張龍飛.基于V_（s30）及PGA放大效應的大同盆地土地防震減災適宜性規劃[J].地震工程與工程振動.

[3]張龍飛，韓曉飛，史雙雙，等.太原盆地田莊斷裂幾何特征及活動性分段研究[J].地球物理學進展.

[4]張龍飛，董斌，史雙雙，等.太原盆地田莊斷裂活動性分段及地震危險性分析研究[J].大地測量與地球動力學.