基坑工程建設中的水文地質勘察技術實踐思考

宋偉強

摘要：在基坑工程建設過程中，準確探測并分析工程水文地質條件，不僅可以獲得明確的水文地質參數，而且可以保證地基基礎施工安全、順利進行。因此，本文以基坑工程建設中水文地質勘察技術為研究目標，介紹了基坑工程建設中水文地質勘察技術應用的重要性，對基坑工程建設中水文地質勘察設計進行了簡單的分析。并對基坑工程建設中水文地質勘察技術實踐進行了進一步探究。

關鍵詞：基坑工程：水文地質;勘察

1.前言

某大型基坑工程位于沖積平原，地勢起伏不大，地面標準高度在1.82m—2.89m，規劃用地面積為226522m2，總建筑面積為498556m2，其中地上建筑面積為368597m2，地下建筑部分為129959m2，包括商業公共區、商業區兩個模塊。該工程擬建場地在勘察深度范圍內，主要地基土為第四系全新統，由粉土、粘土構成。本文對該基坑工程建設中水文地質勘察技術的應用進行了簡單的分析，具體如下。

2.基坑工程建設中水文地質勘察技術應用的重要性

基坑工程水文地質勘察可通過對建筑工程廠區、周邊環境地下水滲漏規律分析，確定基坑工程施工區域內異常變化水文地質情況[1]。同時確定基坑工程施工階段潛在地下水風險。在這個基礎上，通過對基坑工程建設階段地下水控制誘發性環境變形情況的分析，可以為基坑工程支護方案的合理設計提供依據。

3.基坑工程建設中的水文地質勘察設計

3.1基坑工程水文地質勘察設計標準依據表l中基坑工程各土層地質參數及地質組成，在基坑工程水文地質勘察試驗設計過程中，可結合《建筑地基處理技術規范》《基坑工程手冊》《地基與基礎工程施工及驗收規范》的相關要求，逐步細化基坑工程周邊環境要求及工程功能要求，合理設計基坑水文地質勘察試驗。同時依據基坑工程水文地質勘察設計標準，在基坑工程水文地質勘察方案設計過程中，應保證設計布點范圍涵蓋整體水文地質勘察現場，且布點間距離在15.Om—15.8m之間。特殊情況下，可適當增加水文地質勘察布點密度[2]。

3.2基坑工程水文地質勘察試驗設計

為了確定基坑工程不同裂隙發育階段、斷裂發育階段地下水文地質參數，在基坑工程水文地質勘測階段可以鉆孔C3l為基點，進行分段抽水試驗設計。

C31孔位于該基坑工程中部，設計孔深為280m，于2017年11月02日進行鉆探施工。同年11月12日鉆至現128m時開始涌水，涌水量達230m3/d，水頭高度超出孔口18.9m，至工程竣工階段總涌水量為l48m3，水頭也由以往的18.9m降至4.2m左右。本次試驗設計用方法為分段穩定抽水試驗方法。由于該基坑123.8m～126.5m為斷層破碎帶，265.2m—298.2m為巖石擠壓破碎帶，其中斷層破碎帶位置有承壓水涌水情況。因此，在水文地質勘測試驗過程中可將鉆孔劃分為三個階段。其中第一階段為0～289.3m位置。設計鉆孔模式為全孔抽水模式，設計用鉆孔方法為多降深穩定流抽水試驗方法。在首次定降深抽水完畢之后，可持續抽水25h，隨后進行下次深部抽水試驗，共兩次;第二階段為0～138.6m位置。第二階段鉆孔試驗前期，需要在第一階段鉆孔試驗全部完成后，將孔深138.6m孔全部封堵。并采取適當的止水措施。隨后分為兩次降深穩定抽水，每次降深穩定抽水25h。并將孔深125.Om～138.6m段進行封孔止水處理;第三階段抽水試驗在0—125.Om位置。由于該基坑工程巖體無明顯破碎，也沒有較大的出水量。因此在第三階段抽水試驗結束之后，可以采用水位恢復速度計算的方法對整體巖層滲透系數進行核算[3]。

3.3基坑工程水文地質勘察數據計算方法設計

由于本次基坑T程水文地質勘察第一階段、第二階段為混合抽水模式。其中0～125.Om位置為完整基巖，125.Om—138.9m位置為斷裂破碎帶，兩者水文地質性質具有較大的差異，因此可分別進行第一階段水文地質參數、第二階段水文地質參數的計算。在第一階段、第二階段水文地質參數計算完畢之后，利用反算推理的方式計算138.9m～289.3m破碎帶端滲透系數。必要情況下，可利用水文地質測試模型構建的方式，在計算機系統終端進行水文地質數據的三維模擬分析。

4.基坑工程建設中的水文地質勘察技術實踐

4.1基坑工程水文地質參數計算

依據第一階段、第二階段混合抽水試驗情況，首先可依據承壓水完整井抽水試驗計算公式，對第一階段、第二階段平均滲透系數進行計算。其中承壓水完整井抽水試驗公式為：

平均滲透系數=0.366×混合抽水時鉆孔出水量×Lg（抽水影響半徑-0.045）/含水層厚度

上述式子中，混合抽水時鉆孔出水量單位為lm3/d，抽水影響半徑單位為m，一般取經驗值lOO.Om，含水層厚度單位為m。

基于不同基巖裂隙發育程度巖層滲透系數間差異，完整基巖段、發育裂隙擠壓破碎帶滲透系數間也具有較大差異。因此，依據內部基巖裂隙水預測計算公式，可利用地下水動力學法、經驗公式法，對隧道開挖涌水量進行預先評估核算。以裂隙水滲透渠出水量計算為例，C31孔孔深123.8m—126.5m位置遇F4斷裂帶導水裂隙，基坑工程各土層體系具有一定的承壓性及自流性。而基于鉆孔揭露初期地下水穩定水文高度及孔口穩定流量數據，可設定C31分段抽水滲透出水量計算公式為：

隧道出水量=斷裂帶隧道長度×滲透系數×（斷裂帶水頭高度隧道內水深）1/2

上述式子中，隧道出水量單位為m3/d，斷裂帶隧道長度取l.Om，斷裂帶水頭高度及隧道內水深單位為m。

4.2基坑工程水文地質勘察結果分析

首先，在基坑工程首段鉆探過程中，在128.Om深度遇地下水初見水位，依據已有鉆探施工方式，在粉質粘土、粉土位置地下水劃分難度較大。因此依據區域水位氣象情況、水位賦存情況、場地地質條件、地下水類型，基坑工程建設施工人員可對承壓水水位、水量、潛水、水力等因素間聯系進行分析。隨后為明確粉質粘土性質，可在場地內設置3口鉆探井。

其次，在鉆探井掘進階段，在分段掘進、分段觀測水位的基礎上，依據量測穩定水位數據，可得出填土、浜填土為主要潛水賦存位置。基于基坑工程含水層厚度薄、疏干性能好、水量小的特點，可綜合分析大氣降水、地表水滲透對潛水情況的影響。即粉質粘土阻隔賦予填土內，大氣蒸發為粉質粘土內主要水量排泄方式。且整體水量波動幅度較大。

再次，由表l所示，由于粉質粘土塑性指數遠大于標準限度。即該基坑工程粉質粘土層為微透水、不透水層，整體土層內部水量呈飽和狀態。從理論層面進行分析，結合水為該土層主要水量存在形式。基于結合水無法移動的特點，在水文地質勘察過程中，可在上部潛水、下部承壓水間設置獨立水文地質勘察體系。即依據兩者獨立含水系統特點，判定粉質粘土內兩個獨立含水系統水力間主要以越流為聯系方式[4]。

最后，在粉土層鉆探過程中，賦予粉土層承壓水在探井內部呈均勻、緩慢的速度逐步向上方移動。根據鉆探速度及穩定時間數據，可得出粉土層滲透系數大小。而通過對涌水量上升階段穩定高度分析，則可判定承壓水水頭高度。

此外，為保證后期基坑支護工程順利進行，基坑工程施工管理人員可依據基坑工程水文勘察實驗得出的各基巖端滲透系數。結合地下水動力公式、地下水徑流模數計算公式，對基坑工程水文地質各段涌水量勘察結果進行進一步驗證。

5.總結

綜上所述，基坑工程水文地質條件是基坑支護方案設定的決定性影響因素。因此，為保證基坑支護效果，在基坑工程支護施工前期，基坑工程施工人員可依據基坑周邊環境荷載、建筑物分布、地下管線性質等因素，合理設計基坑鉆探實驗。然后利用地下水動力公式、地下水徑流模數計算公式、裂隙水滲透渠出水量計算公式，對試驗數據進行評估驗證，以保證基坑工程水文地質勘察資料的完整準確。

參考文獻：

[1]鄧建軍，曹良雄，陳亞濤.工程建設中深基坑的支護與巖土勘察技術探討[J].科技經濟導刊，2015，27（5）：132-145

[2]劉萬蘭.基坑工程水文地質勘察設計與應用[J].粉煤灰，2017，1（4）：256-258.

[3]黃麗芳.基坑工程水文地質勘察設計與應用[J].世界有色金屬，2018（7）：143-156.

[4]冉繼光.淺析海寧地區水文地質勘察在工程的作用[J].工程技術：文摘版，2016（6）：00273-00273.