基坑工程中水文地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)分析

陳勇

（福建省閩東工程勘察院，福建 寧德 352100）

0 引言

近年來隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，城市基礎(chǔ)建設(shè)越來越多，而隨著城市建設(shè)發(fā)展對(duì)地下空間提出了更高的要求，對(duì)于基坑工程建設(shè)水文地質(zhì)勘察尤為重要，水文地質(zhì)環(huán)境條件是基坑工程建設(shè)中需要考慮的重點(diǎn)內(nèi)容，地表河流水系分布情況、地下水位高低、土壤含水率等水文地質(zhì)因素都會(huì)對(duì)基坑工程的建設(shè)效果產(chǎn)生影響。在基坑工程建設(shè)前，要求能夠通過對(duì)工程建設(shè)范圍內(nèi)的水文地質(zhì)條件進(jìn)行勘察分析后，明確基坑工程現(xiàn)場(chǎng)的水文地質(zhì)參數(shù)，進(jìn)而將其作為對(duì)基坑工程進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)和建設(shè)的主要參考依據(jù)，從而保障基坑工程的建設(shè)質(zhì)量效果及安全施工。

考慮基坑工程的實(shí)際建設(shè)要求，由于降水不到位導(dǎo)致的地下水位上升、基坑積水、沉降等風(fēng)險(xiǎn)，都會(huì)對(duì)基坑工程的建設(shè)質(zhì)量產(chǎn)生影響。為提升基坑工程的建設(shè)質(zhì)量效果，要求能夠在工程前期的水文地質(zhì)勘察作業(yè)中，基于合理的設(shè)計(jì)方法，保證水文地質(zhì)的勘察作業(yè)結(jié)果符合基坑工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，從而讓相應(yīng)的勘察結(jié)果為基坑工程的建設(shè)發(fā)展提供更為科學(xué)準(zhǔn)確的參考[4]。為驗(yàn)證水文地質(zhì)勘察工作在基坑工程建設(shè)中的作用，本文結(jié)合實(shí)際的基坑工程案例，探討水文地質(zhì)勘察工作的具體內(nèi)容和應(yīng)用情況進(jìn)行分析。

1 工程概況

寧德市融媒文化交流中心建設(shè)項(xiàng)目位于蕉城區(qū)東僑開發(fā)區(qū)，毗鄰寧德市閩東東路，交通便利。擬建建筑由15 層辦公塔樓和4 層商業(yè)裙樓組成，設(shè)兩層地下室，總用地13629m2，建筑用地面積8207m2，總建筑面積31496m2，地上面積23853m2，地下面積7643m2。根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范（2009 年版）》（GB 50021—2001）中的相關(guān)規(guī)定，確定該項(xiàng)目中的綜合巖土工程勘察等級(jí)為甲級(jí)，擬建建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)。基坑開挖深度為6.45m，基坑安全等級(jí)為一級(jí)。基于對(duì)基坑工程的建設(shè)要求，在施工前進(jìn)行地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)，要求明確案例工程現(xiàn)場(chǎng)范圍內(nèi)的地質(zhì)和水文地質(zhì)總體條件，明確案例工程項(xiàng)目?jī)?nèi)巖土層的類型及其空間展布特征，查明不良地質(zhì)作用的成因、類型、分布范圍、發(fā)展趨勢(shì)和危害程度，并對(duì)場(chǎng)地的穩(wěn)定性做出評(píng)價(jià)，分析和評(píng)價(jià)地基的穩(wěn)定性、均勻性和承載力，對(duì)基坑支護(hù)、基坑降水等進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。

2 地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)思路

在結(jié)合基坑工程總體建設(shè)情況的前提下，考慮對(duì)基坑工程進(jìn)行地質(zhì)勘察，規(guī)劃設(shè)計(jì)以下兩個(gè)方面的內(nèi)容。

（1）結(jié)合將現(xiàn)場(chǎng)情況測(cè)放勘探點(diǎn)，進(jìn)而通過鉆探作業(yè)獲取用于試驗(yàn)檢測(cè)的樣品。

（2）按照原位測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)、波速測(cè)試的順序，重點(diǎn)針對(duì)案例工程的地質(zhì)環(huán)境、水文環(huán)境、地震效應(yīng)等情況進(jìn)行分析。

其中，以水文地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)為主要目的，主要針對(duì)案例工程現(xiàn)場(chǎng)的地下水分布和水位變化情況進(jìn)行分析，在基于現(xiàn)場(chǎng)勘察工作確定地下水埋藏條件和類型后，勘察確定地下水水位的變化幅度。在此基礎(chǔ)上，選擇抽水試驗(yàn)這一水文地質(zhì)試驗(yàn)的方式，獲得工程現(xiàn)場(chǎng)的水文地質(zhì)參數(shù)，將其作為對(duì)地下水情況進(jìn)行分析的主要依據(jù)。然后需要重點(diǎn)針對(duì)工程地基部分的水文地質(zhì)情況進(jìn)行沉降觀測(cè)和分析，最后還需要通過對(duì)地下水質(zhì)的檢測(cè)，分析判斷地下水和土對(duì)建筑材料的腐蝕性，盡可能避免地下水對(duì)基坑工程的施工建設(shè)產(chǎn)生影響。

3 場(chǎng)地主要含水層特征

場(chǎng)地地表水貧乏。地下水主要由表層雜填土①中的上層滯水、賦存于卵石③、漂卵石⑤中的孔隙型弱承壓水、基巖風(fēng)化層中的孔隙裂隙弱承壓水組成，具體分析如下。

（1）賦存于表層雜填土①中的上層滯水，水位受季節(jié)性影響變化大，水量較小～中等，富水性中等，主要受大氣降水及臨近場(chǎng)地地表水補(bǔ)給，以地下徑流的形式向鄰近場(chǎng)地低洼處排泄。

（2）賦存于卵石③、漂卵石⑤中的孔隙型弱承壓水，具有一定的承壓性，勘察時(shí)采用下套管止水法，測(cè)得卵石③承壓水水位標(biāo)高為1.10～1.30m，其透水性中等、富水性中等，水量中等，主要接受側(cè)向同層地下水補(bǔ)給，以地下徑流的形式向鄰近場(chǎng)地排泄；漂卵石⑤承壓水水位標(biāo)高為0.90～1.00m，其透水性中等～強(qiáng)、富水性較豐富，水量豐富，主要接受側(cè)向同層地下水補(bǔ)給，以地下徑流的形式向鄰近場(chǎng)地排泄。

（3）賦存于基巖及其風(fēng)化層中的孔隙裂隙型弱承壓水，埋藏較深，主要受側(cè)向地下水徑流補(bǔ)給，水量一般較小，總體上由西向東以地下徑流的形式向鄰近場(chǎng)地排泄。

4 水文地質(zhì)勘察工作內(nèi)容

在基坑工程的規(guī)劃建設(shè)中，水文地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)重點(diǎn)圍繞抽水試驗(yàn)進(jìn)行，獲得的試驗(yàn)結(jié)果，可以作為對(duì)基坑工程設(shè)計(jì)、建設(shè)進(jìn)行參考的有效依據(jù)。其中，抽水試驗(yàn)要求在基坑工程現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置2 個(gè)以上的抽水孔，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況綜合運(yùn)用單孔和多孔觀測(cè)的方法，重點(diǎn)分析地表土層間的水力情況，對(duì)不同觀察孔的抽水情況中涉及的水位升降、抽水效果等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄。抽水試驗(yàn)孔示意圖如圖1 所示。

在明確水文地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)基本思路的前提下，結(jié)合擬建場(chǎng)地地表水貧乏的情況，重點(diǎn)針對(duì)案例工程現(xiàn)場(chǎng)的地下水情況進(jìn)行勘察分析。基于這一目的，在實(shí)際進(jìn)行水文地質(zhì)勘察時(shí)，主要包含以下3 個(gè)方面針對(duì)基坑工程建設(shè)情況的水文地質(zhì)勘察工作。

（1）基于工程監(jiān)測(cè)確定現(xiàn)場(chǎng)地下水埋藏條件分析及類型。圖2 為地下水位監(jiān)測(cè)。工程勘察選擇在ZK3、ZK11 鉆孔位置，在明確卵石、漂卵石水位埋深以及穩(wěn)定水位標(biāo)高情況的基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域水文地質(zhì)經(jīng)驗(yàn)，擬建場(chǎng)地地下水位年變化幅度在1.00～2.00m，近3～5 年的最高水位標(biāo)高在4.00m 左右，歷史最高水位標(biāo)高約為4.50m。將檢測(cè)獲得的這些數(shù)據(jù)作為后續(xù)進(jìn)行水文地質(zhì)勘察和參數(shù)綜合分析的主要依據(jù)。

圖2 地下水位監(jiān)測(cè)

（2）抽水試驗(yàn)。在地質(zhì)勘察期間，分別在ZK3、ZK11位置鉆孔進(jìn)行抽水試驗(yàn)，地下停車場(chǎng)基坑開挖底板標(biāo)高約為-2.00m，基坑開挖范圍地層主要含水層為卵石層。其中，在ZK3 鉆孔進(jìn)行承壓水完整井抽水試驗(yàn)，主要測(cè)定卵石層中地下水的埋藏條件和富水特征。ZK3 抽水孔口徑為110mm，抽水時(shí)孔深為9.9m，濾管長(zhǎng)度3.90m。抽水第三次降深達(dá)到工程設(shè)計(jì)所需的地下水位降深的標(biāo)高，穩(wěn)定時(shí)間均大于8h。而在ZK11 鉆孔進(jìn)行潛水完整井抽水試驗(yàn)，主要測(cè)定卵石層中地下水的埋藏條件和富水特征。ZK11 抽水孔口徑為110mm，抽水時(shí)孔深為9.60m，濾管長(zhǎng)度3.30m。抽水第三次降深達(dá)到工程設(shè)計(jì)所需的地下水位降深的標(biāo)高，穩(wěn)定時(shí)間均大于8h。

在實(shí)際的抽水試驗(yàn)中，主要試驗(yàn)指標(biāo)包括穩(wěn)定水位、降深、降深后水位深度、流量、影響半徑、滲透系數(shù)等內(nèi)容。在獲得相關(guān)鉆孔位置的抽水試驗(yàn)結(jié)果后，基于式（1）來對(duì)案例工程的水文地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

式中：Q——涌水量，m3/d；s——降深，m；M——含水層厚度，m；r——抽水孔半徑，m；R——抽水影響半徑，m；K——含水層滲透系數(shù)，m/d。

表1 為ZK3 孔抽水試驗(yàn)成果，表2 為ZK11 孔抽水試驗(yàn)成果。

表1 ZK3 孔抽水試驗(yàn)成果

表2 ZK11 孔抽水試驗(yàn)成果

（3）考慮擬建區(qū)寧德市為濕潤(rùn)區(qū)，場(chǎng)地地下主要含水層為卵石、漂卵石層，場(chǎng)地地下主要含水層按強(qiáng)透水層考慮，其滲透性類型為A 類，場(chǎng)地環(huán)境類型為Ⅱ類，根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范（2009 年版）》（GB 50021—2001）中的相關(guān)規(guī)定，對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)地下水水質(zhì)進(jìn)行判定。

5 提升水文地質(zhì)勘察效果的措施

在結(jié)合實(shí)際基坑工程建設(shè)情況的前提下，為保障水文地質(zhì)勘察的結(jié)果符合基坑工程的實(shí)際情況和建設(shè)要求，需要在水文地質(zhì)勘察工作中采取一定的控制措施，在對(duì)地質(zhì)勘察工作的行為進(jìn)行規(guī)范的同時(shí)，也能夠基于對(duì)勘察結(jié)果的科學(xué)評(píng)價(jià)，為后續(xù)及開展勘察工作積累相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)。

對(duì)水文地質(zhì)勘察工作的行為進(jìn)行規(guī)范，要求以專業(yè)的團(tuán)隊(duì)和技術(shù)人員來負(fù)責(zé)開展基坑工程的水文地質(zhì)勘察工作，確保勘察工作的專業(yè)性。勘察工程師對(duì)水文地質(zhì)情況進(jìn)行具體科學(xué)的分析，從而明確其中可能影響基坑工程建設(shè)的主要因素。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合勘察到的數(shù)據(jù)來針對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)問題采取有效的措施，從而將基坑工程的風(fēng)險(xiǎn)問題控制在合理的范圍之內(nèi)[5]。

通過對(duì)水文地質(zhì)勘察評(píng)價(jià)內(nèi)容和體系的完善，重點(diǎn)結(jié)合以往工程建設(shè)中水文地質(zhì)勘察工作的開展經(jīng)驗(yàn)，將勘察數(shù)據(jù)的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)情況下的作業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)合起來，以對(duì)比分析的方式，驗(yàn)證基坑工程中水文地質(zhì)情況可能對(duì)工程建設(shè)效果產(chǎn)生的影響。在此基礎(chǔ)上，也應(yīng)能夠結(jié)合以往的工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)對(duì)于不同地形地貌環(huán)境條件下水文地質(zhì)條件的研究力度，將水文地質(zhì)的勘察結(jié)果作為促進(jìn)勘探工作水平提升的主要依據(jù)，以便能夠在保障基坑工程建設(shè)質(zhì)量的同時(shí)，也能夠發(fā)揮水文地質(zhì)勘察工作在水資源保護(hù)方面的積極作用。

6 結(jié)語

綜上所述，在基坑工程的規(guī)劃建設(shè)中，需要做好水文地質(zhì)的勘察設(shè)計(jì)工作。結(jié)合基坑工程現(xiàn)場(chǎng)的情況和建設(shè)要求，應(yīng)能夠從水文地質(zhì)勘察的具體內(nèi)容入手，重點(diǎn)考慮基坑工程建設(shè)中可能受到水文地質(zhì)影響而出現(xiàn)的沉降、降水、地下水位上升等風(fēng)險(xiǎn)問題，細(xì)化進(jìn)行水文勘察設(shè)計(jì)的具體工作內(nèi)容，以科學(xué)的分析和計(jì)算方法，獲得更貼合實(shí)際的勘察設(shè)計(jì)結(jié)果，通過抽水試驗(yàn)等措施提供準(zhǔn)確的水文地質(zhì)參數(shù)，以便能夠更好的服務(wù)于基坑工程的設(shè)計(jì)、建設(shè)當(dāng)中。