對基坑排水引發周邊地面沉降的預測

■林海

（湛江市礦業技術工程服務中心 廣東湛江 524022）

對基坑排水引發周邊地面沉降的預測

■林海

（湛江市礦業技術工程服務中心 廣東湛江 524022）

本文以承建湛江某大廈工程基坑排水為例，在分析場地巖土體工程地質及水文地質特征的基礎上，通過簡易抽沓試驗計算水文地質參數，預測基坑排水過程中，可能引發周邊地面沉降的影響范圍和影響程度，并提出防治措施和建議。

基坑排水地面沉降預測湛江

工程占地面積17100m2，為一座綜合性酒店，包括56層高的塔樓、3層地下室和7層商業裙樓，樓高220m。基礎類型采用樁基礎，設計基坑開挖深度10m。該項目總投資約3.8億元人民幣，建設期計劃為3年。場地周邊分別為商業樓房、住宅樓房及城市交通要道。

1 場地巖土工程地質特征

工程場地在深度90 m內地基土共劃分為9層，各層特征描述如下。

①素填土：分布于地表，由粉質黏土、砂粒組成，局部含少量碎石磚塊，層厚0.30～3.00m。建議承載力特征值100 kPa。

②粉砂：廣泛分布于整個場地，稍濕一飽和，松散，含多量粉黏粒，頂面標高5.66～9.06 m，層厚0.70～4.80 m。建議承載力特征值100 kPa。

③中、粗砂：分布于整個工程場地，褐黃、灰白、褐紅色等，飽和，稍密，局部松散或中密，含少量粉粒，頂面標高4.09～6.42m，層厚2.40～10.00 m。建議承載力特征值180 kPa。

④黏土、粉質黏土：雜色，濕，軟塑-可塑，含少量粉細砂粒，局部具薄層理，層面間粉砂；層頂標高-2.56～4.02m，層厚0.70～5.75 m。建議承載力特征值115 kPa。

⑤中砂：褐黃色、淺褐黃色、灰黃色，飽和，稍密一中密，層頂標高-5.06～-0.45 m，層厚0.50～5.00 m。建議承載力特征值190kPa。

⑥薄層狀黏土：灰色、淺灰色、淺灰綠色，濕，軟塑-可塑；具薄層理，層面間粉砂，局部間夾薄層細砂、中粗砂，頂面標高-6.94～1.12m，層厚或揭露層厚24.70～40.80m。建議承載力特征值130 kPa。

⑦-1中、粗砂：灰、淺灰色、飽和，中密一密實，局部稍密，含少量粉粒，常間夾薄層黏土；頂面標高-35.51～-27.00m，層厚或揭露層厚1.80～15.00 m。建議承載力特征值190 kPa。

⑧中、粗砂：淺灰、淺灰白色、飽和，中密-密實；較均勻，含較多量粉黏粒；局部間夾薄層黏土；層頂標高-46.33～-31.64 m，厚3.60～19.90 m。建議承載力特征值250 kPa。

⑨黏土、粉質黏土：淺灰白色、灰黃色、褐紅色等；稍濕，硬塑；含少量粉細砂粒，局部含較多粉細砂粒或中細砂粒；局部夾薄層粉土或粉砂；頂面標高-51.54～-42.50 m，揭露層厚4.90～14.45 m。建議承載力特征值290 kPa。

2 水文地質特征

2.1 地下水類型及其特征

據區域水文地質資料，區內地下水類型為松散巖類孔隙水，主要賦存于第四紀湛江組及其下的晚第三紀下洋組中。根據含水層埋藏深度、水力特征及開采條件，主要分為淺層潛水一微承壓水(含水層埋深小于30 m)、中層承壓水(含水層埋深30～200 m)和深層承壓水(含水層埋深200～500m)。

（1）淺層潛水-微承壓水工程場地均有分布，含水層主要為湛江組的粗砂、中砂，厚2.40～10.00 m，水位埋深3.30～4.80 m，水量貧乏-中等，單孔涌水量為22.464～1 000 m3/d，水化學類型為HCO3-Ca和HCO3-Ca·Na，pH值為6.67～7.61，侵蝕性CO2為3.91～34.22 mg/ L，HCO為2.156～2.445 mmol/L，SO-為25.26～50.53 mg/L，礦化度184.47～294.78 mg/L。淺層地下水對混凝土結構具有弱-中等腐蝕性，對混凝土結構中鋼筋無腐蝕作用，對鋼結構具有弱腐蝕性。

（2）中層承壓水場內均有分布，據區域水文地質資料，含水層主要為湛江組和下洋組的粗砂、礫石及中細砂，有3～6層，總厚度30～40 m。地下水位埋深5～12 m，水量較豐富，單井涌水量達1800 m3/ d，水化學類型為HCO3-Mg·Na型，pH值為6.45～6.98，Mg2+為6.45～12.36，NH4+為0.06～0.75 mg/L，HCO3-為1.336～1.955 mmol/L，SO42-為3.17～9.56 mg/L，Cl-為10.14～18.58 mg/L，總礦化度為138.65～190.79 mg/L。對混凝土具有弱腐蝕，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋不具腐蝕性，對鋼結構具弱腐蝕性。

（3）深層承壓水據區域水文地質資料，含水層主要為下洋組礫石、礫砂及中粗砂，共有3～10層，總厚度70～190 m。地下水位埋深8～10 m。水量豐富，單井涌水量達2500m3/d。水化學類型為HCO3-Na型。

2.2 地下水補給、徑流和排泄條件

地下水的補給類型可分為滲入補給型(淺層水的主要補給類型)與越流補給型(中、深層承壓水的主要補給類型)。淺層水接受降雨及地表水滲入補給，然后側向徑流向海區排泄，或越流補給中層承壓水，部分耗于開采、土面蒸發和葉面蒸騰。由于區域上該層開采分散，降水及地表水補給充分，未形成區域水位降落漏斗，徑流、排泄條件基本保持天然狀態。湛江市區長期集中大量開采中、深層承壓水，形成了地下水位區域降落漏斗，中、深層地下水主要向開采中心徑流，以開采形式排泄。由于區域降落漏斗的形成，引發了輕微區域地面沉降。

2.3 地下水動態

淺層潛水-微承壓水水位動態主要受氣候影響，與降雨關系最為密切。水位峰谷值出現時間與降雨量峰谷值出現的時間基本一致。水位在雨季開始回升，旱季下降，年平均水位變幅約為0.3 m。中層承壓水水位動態受氣象、開采等因素影響，水位峰谷值出現較雨季滯后2～3個月，年水位變幅最大達4.00 m。

3 基坑排水引起周邊地面沉降預測

3.1 場地抽水試驗結果及水文地質參數的確定

為查明工程場地內淺層含水層的滲透性，本次工作進行了簡易抽水試驗，其成果見表1。

表1 抽水試驗成果

根據抽水試驗結果，分別求得滲透系數K=1.4(m/d)，影響半徑R=56 m。

3.2 基坑排水引發周邊地面沉降預測

場地地下水水位埋深3.30～4.80 m，淺層地下水主要賦存于②、③、⑤層砂土層中。②層粉砂厚0.70～4.80 m，③層中砂、粗砂厚2.40～10.00 m，⑤層中砂厚0.50～5.50 m。設計基坑開挖深10 m，在地下水水位以下，因此基坑開挖過程中必須進行抽排水。而基坑抽排水將引起周邊地下水水位下降，致使土層壓縮、壓密，從而導致場地周邊地面沉降。根據《工程地質手冊》(第4版，2007)，地下水位下降引起的地面沉降量按下式進行估算。

P62[文獻碼]B

1000-405X（2015）-10-333-2