探讨解决岩土工程勘察中抗浮水位技术问题

2019-09-26曾建荣

世界有色金属 2019年15期

曾建荣

（江西省地质矿产勘查开发局赣西北大队，江西九江 332000）

水文地质勘察是岩土项目勘察工作的重要勘察内容，是保证岩土工程勘察质量的关键因素，同时水文地质工程对工程项目的安全性起到重要作用。如果岩土工程勘察中忽视了水文地质勘察，不考虑地下水浮力对地上结构的作用，将会增加岩土工程项目的质量安全隐患，所以必须要解决岩土工程勘察中水文地质问题[1]。

通过勘察地下水位以及地下水浮力等计算出岩土工程项目的抗浮水位，同时对岩土施工项目进行抗浮验算，提高其安全系数，设计出合理科学的抗浮锚杆，对岩土施工项目起到有效的稳固作用，解决岩土工程勘察中抗浮水位技术问题。

1 岩土工程勘察中抗浮水位设置方法

1.1 确定抗浮水位

抗浮水位的确定是岩土工程勘察中抗浮水位技术的核心内容。由于地下水流动性强并且地下水层结构较为复杂，所以确定抗浮水位要综合多方面分析，参考内容包括场地条件、勘察范围内的地理环境、施工项目的建筑特点以及施工场地长期的水文地质资料等，还要结合地下水的储藏结构、勘察区域的气候条件、地下水的补给和排泄条件等等因素[2]。抗浮水位的确定既要根据勘察区域的长期水文观察记录，施工项目完成后的地下水位变化也要进行长期探测，以此来确保抗浮水位技术的应用效果。首先勘察施工场地的水文地质条件，重点是要勘察到地下水层结构以及地下水层的补给和排泄情况，查明近五年内该区域的历史水位情况。同时要勘测出施工项目基础底板所在的地层位置以及与含水层的关系，如果施工项目的基础底板处于含水层中时，该含水层的历史最高水位将作为此次岩土工程勘察的抗浮水位；如果施工项目的基础底板处与两个含水层之间时，此时抗浮水位取决于施工项目的建筑物所受的浮力与地下水压力之间的关系，需要运用阿基米德定律进行计算。建筑物所受浮力计算公式如下。

公式（1）中F表示施工建筑所受的浮力，G表示施工建筑的重力，ρ表示含水层液体的密度，g表示重力加速度，V表示基础底板所排出液体的体积。以此来计算出抗浮水位，公式如下。

公式（2）中T表示抗浮水位，λ表示含水层液体压力，h表示基础底板与地表距离，S表示基础底板的面积。结果公式（1）（2）可以计算出当基础底板位于两个含水层之间时的抗浮水位。

结合抗浮水位的情况对抗浮锚杆进行设计。

1.2 抗浮验算

在抗浮水位的勘察数据基础上，要根据抗浮水位进行抗浮验算，以此来确保施工现场抗浮稳定性。不同地区受气候条件和地理条件因素影响，荷载系数的规定也不大相同，下表为抗浮验算的荷载系数规定。

表1 荷载系数规范表

岩土工程勘察根据荷载系数规定，按照以下条件进行抗浮验算。

施工建筑重量/抗浮水位≥荷载系数

当施工建筑重量大于水浮力时，为了保证施工安全顺利实施，应注意岩石工程勘察区域的降水情况，如果出现大量降水天气，当降水停止时地下水位会迅速上升，此时需要采取排水措施，运用基坑排水方法缓解地下水位，将基坑水位始终保持在600cm以下。

1.3 设置抗浮锚杆

抗浮锚杆是目前解决岩土工程勘察抗浮水位技术中应用最为广泛的抗浮方法。抗浮锚杆主要是通过杆体侧摩擦力与杆体自身重力来解决岩土工程勘察中抗浮问题，抗浮锚杆直径大，抗浮能力强，能够均匀的承担地下水浮力，并且具有成本低、布置灵活、锚固效率高等相比其他抗浮方法优点。抗浮锚杆要根据抗浮水位情况与抗浮验算结果来设计，以此来实现最大效果的抗浮水位技术。以下为抗浮锚杆横截面积计算公式。

公式（3）中AS表示抗浮标杆横截面积，T表示抗浮水位，G表示施工建筑重量，K表示荷载系数。抗浮锚杆锚固长度计算公式如下。

公式（4）中L表示抗浮锚杆锚固长度，F表示地下水浮力，G表示施工建筑重量，T表示抗浮水位。

抗浮锚杆的作用是为施工建筑抵挡地下水浮力的作用，除了计算抗浮锚杆横截面面积与固锚长度之外，还要根据施工项目面积计算出抗浮锚杆的数量。通过部署抗浮锚杆解决岩土工程勘察中抗浮水位技术问题。

2 江西九江某区域岩土工程勘察中的抗浮水位设置

通过搜集江西九江地区自然地理环境资料，解决江西九江岩土工程勘察中抗浮水位技术问题。江西九江地处亚热带季风气候区，常年降雨量丰富并且年降雨量分配不均，并且第三系基岩岩层分布最为广泛。某地区预建设施工项目，建筑物平面面积为2700m，建筑物高度为20m，该建筑基础底板材质为钢筋混凝土，且厚度为500mm，以当地近年来八里湖历史最高水位19.65m为抗浮水位。以下为抗浮验算结果表。