探討地下水對巖溶強發(fā)育區(qū)地下室及基礎施工的影響——地質論文

    六盤水市位于貴州省西部，轄區(qū)面積為9914km2。區(qū)內(nèi)的高原斜坡、河谷深切、山地地帶地下水埋藏深度大，而谷地特別是水城盆地巖溶發(fā)育、地下水埋藏[1]。近年來，隨著我國城鎮(zhèn)化的迅速發(fā)展，城市人口密度越來越大，地上可開發(fā)利用的空間有十分有限，向地下空間發(fā)展成為一種必然趨勢。因此，帶有地下室的高層建筑物、地下商場和車庫等地下建筑物大量涌現(xiàn)[2]。地下水的存在與地下室在基礎建筑工程有密切的聯(lián)系，地下水影響著地下室程的設計方案、施工方法、工期、工程投資以及工程的長期使用[3]。地下水處理不當會造成建筑物上部結構傾斜、構件開裂或底板滲水等現(xiàn)象，甚至會發(fā)生工程事故[4]。本文根據(jù)六盤水太陽商業(yè)廣場的巖土工程勘察，分析場地地下水狀況，對盤水市巖溶強發(fā)育區(qū)地下室及基礎施工過程中地下水的處理方法進行了探討。

一、工程勘察方法

    為查清場地六盤水太陽商業(yè)廣場地下水位埋深，富水性，地下水的水質類型及其有無侵蝕性，本次勘察作一個孔的抽水試驗。

    在巖溶較發(fā)育地段布設抽水孔一個，鉆孔孔深40.00m，鉆孔結構如下：0~15.90m井徑f150mm，15.90~27.80m井徑f130mm，27.80~32.00m井徑為f110mm，32.00~40.00m井徑為f91mm。2005年5月27日開始第一次抽水，至5月28日結束，5月28日第二次抽水，至5月29日結束，隨即作抽水孔恢復水位觀測。第二次抽水結束前采取水樣作室內(nèi)測試。水樣作室內(nèi)分析，重點為陰、陽離子、硬度、PH值及侵蝕性CO2。2005年5月29日為確定砂卵石層水量大小，在15.90m處用木塞止水，作第三次即砂卵石層中抽水試驗，至5月30日結束。

二、勘察結果

2.1 巖溶情況

1、據(jù)鉆探揭露，擬建場區(qū)地層巖性從上至下由雜填土、粘土層、砂卵石層及基巖層組成

2、場地基巖屬碳酸鹽可溶巖，本次勘察共施工鉆孔110個，遇巖溶洞隙的鉆孔64個，鉆孔遇洞率58%，表明，場地灰?guī)r層中的巖溶發(fā)育程度屬強烈發(fā)育。

2.2 地下水情況

1、地下水類型

    場區(qū)地下水類型為潛水，按埋藏類型分為：砂卵石層中的孔隙水及基巖溶裂隙水兩類。

    孔隙水主要賦存于Qal中下部的砂卵石層中，水量較小。

    巖溶裂隙水主要以C3mp石灰?guī)r中的巖溶裂隙、溶蝕裂隙、晶洞及溶孔等為運移、補給、逕流及賦存空間，據(jù)鉆孔揭露地下水進埋深2.0m±，抽水孔靜止水位1.60m，地下水流向為自南西向北東逕流。由于砂卵石與基巖接觸，孔隙水與基巖巖溶裂隙水水力聯(lián)系密切，且具有統(tǒng)一的水位，枯水期水位埋深約2.5m±，相對高程96.10m。據(jù)區(qū)域水文地質資料，豐水期水位埋深1.2m，相對高程97.40m。

（1）砂卵石層

    抽水試驗采用2.0m3/h的潛水泵作試驗，方法是：先下f146mm套管，長度為16.0m，0~7.5m為實管，7.5~15.9m為有眼管，在孔深15.90m換徑處用木塞止住下部基巖層水，水泵下置深度14.5m，靜止水位1.6m，流量Q=0.45l/s=38.9m3/d，降深值s=12.1m，持續(xù)時間15小時，穩(wěn)定時間13.5小時。

（2）基巖層

    試驗分別采用10m3/d、20 m3/d深井潛水泵，下置深度分別為18m、26m作兩次/層降深抽水試驗。

    第一降深試驗：靜止水位1.60m，降深值s1=4.1m流量Q1=2.883l/s（249m3/d），單位涌水量q1=0.703l/s·m，持續(xù)時間18.0小時，穩(wěn)定時間17.0小時。

    第二次降深試驗，降深值s2=9.4m，流量Q2=4.883l/s（421.89m3/d），單位涌水量q2=0.519l/s·m，持續(xù)時間26.0小時，穩(wěn)定時間24.0小時。

三、地下水化學特征

    根據(jù)室內(nèi)水樣分析成果，場地地下水水化學類型為HCO3·SO4—Ca型水，PH值為7.10，中性水，主要陰陽離子含量見表1：

表1 地下水化學特征

四、結論

4.1 地下水對建筑材料的腐蝕性評價

建筑物基礎處在地下水位之下，按GB50021-2001規(guī)范規(guī)定，場地地下水環(huán)境類別為Ⅱ類（濕潤、半濕潤）。根據(jù)水樣測試成果，場區(qū)地下水水質對砼無侵蝕性，對鋼結構有弱侵蝕性。

4.2 基樁坑涌水量預測防滲及施工降排水措施

4.2.1基樁坑涌水量預測

根據(jù)GB50021-2001第4.9.1條對地下室基坑及樁坑涌水量進行評價。

（1）地下室基坑涌水量計算：

地下室開挖標高按一層即89.50m考慮，開挖須降低地下水位s=97.40－89.50m=7.9m。

滲透系數(shù)：K=1.188m/d

水位降深：s=7.90m/d

含水帶有效厚度：H0=2s=15.80m

基坑等效半徑： =52.66m

抽水影響半徑：=121.11m

=2821m3/d

（2）、樁坑涌水量計算：

樁最大埋深標高為73.28m，須降低地下水位s=97.40－73.28=24.12m

滲透系數(shù)：K=1.188m/d

水位降深：s=24.12m/d

含水帶有效厚度：H0=2s=48.24m

樁坑等效半徑：=0.90m

抽水影響半徑：=366m

=1188m3/d

4.2.2地下室基坑邊坡支護基坑防滲及施工降排水措施

根據(jù)場地巖土組合，巖溶發(fā)育特征及六盤水市建筑經(jīng)驗，經(jīng)抽水試驗證明，該場區(qū)地下水由砂卵石層中的松散孔隙水及基巖巖溶裂隙水兩部分組成，二者之間水力聯(lián)系密切，在鉆探施工時由于是雨季，地下水水量較大，直接排水有以下兩個問題存在，一是基坑抽出的水無排水渠道，二是六盤水斷陷盆地巖溶塌陷嚴重，大流量抽水有可能引起新的巖溶塌陷，危及周邊建筑的安全。從上述情況分析，擬建物基礎施工時對地下水方面須解決的問題有以下兩方面，一是砂卵石中松散孔隙水的防滲，二是基坑抽水問題，從以上各方面綜合分析對松散孔隙水及基巖裂隙水處理方案如下：

（1）砂卵石層中松散孔隙水采用在擬建物周邊基礎位置外采用水泥深層攪拌形成防水幕墻，同時兼具地下室邊坡的護壁擋墻，深層攪拌的深度從現(xiàn)地面至基巖層面，根據(jù)六盤水名都商廈防水幕墻施工經(jīng)驗，口徑為f500m，孔間距1.00m，行距0.50m，共布設5排，棱形布設盡量大可能的擋住基坑外水平方向來水。

（2）樁坑降排水，為解決樁坑降水過程中周邊地區(qū)的巖溶塌陷及排水問題，綜合分析建議采用以下方案進行，在樁施工過程中按先易后難的原則，先施工深度較小及巖溶不發(fā)育的樁孔，然后再施工深度大，巖溶發(fā)育的樁孔。采用沖擊成孔的施工方法，樁孔施工盡量不抽水或少抽水，避免由于施工抽水而引起新的巖溶塌陷的產(chǎn)生，危及周邊建筑物的安全。

4.3 地下室抗浮設計水位建議

施工期間正逢雨季，現(xiàn)今地下水位即為當?shù)氐叵滤罡吆樗?，故地下室抗浮設計水位建議標高為97.00m。

五、施工注意問題及建議

5.1地下室基坑支護建議

根據(jù)前述分析，地下室基坑開挖后，邊坡不穩(wěn)定，若不采用專門的措施，邊坡垮塌危及施工是肯定的，對此應有專門性措施，根據(jù)六盤水市工作經(jīng)驗，在防水幕墻施工時注重施工質量，高壓旋噴的水泥漿同時對土體進行固結灌漿作用，使防水幕墻同時起到擋土墻的作用。

5.2基礎施工順序及施工中應注意的問題

從施工程序安排上建議采取以下施工順序，首先進行防水幕墻即地下室擋土墻的施工，幕墻施工結束后進行沖擊成孔樁的施工，程序時先難后易，在樁施工結束后開挖地下室，最后進行獨立柱基的施工。

施工中應注意的問題：

（1）幕墻兼擋墻的施工應分序次進行。

（2）沖擊成孔樁施工時應控制沖程，盡量避免由于沖擊能力過大而造成基底完整巖體的破壞。

（3）沖擊成孔樁由于是采用水下澆灌，應盡量清除孔底沉渣，保證澆注質量合符要求。

（4）控制澆注的樁頂標高，避免由于樁頂標高未控制好，導致地下室開挖后的重復工作。

六、總結

場地地下水埋深淺，樁孔將處于地下水位之下，地下水對砼和砼中的鋼筋無侵蝕性，對裸露鋼結構有弱侵蝕性。地下室基坑必須先作好截水幕墻，然后再開挖地下室基坑。地下室基坑底部仍有地下水滲入基坑，且施工降排水對周圍環(huán)境的影響較大，嚴禁猛抽猛停?；佑克枯^大，必要時可采用集中抽水的簡易施工方法。

參考文獻：

[1]游桂芝，潘慶英.六盤水市地質災害現(xiàn)狀調查及防治建議[J]. 貴州大學學報(自然科學版),2011,28(4):126-130.

[2]王曉鋒，谷亞軍.地下室上浮事故原因分析與加固處理方法[J]. 企業(yè)技術開發(fā)，2013,32（11）：157-159.

[3]文振興. 地下水對工程施工影響分析及探討[J].中小企業(yè)管理與科技, 2012, 02：177-178

[4]黃醒醒.云貴地區(qū)寒武系巖溶與巖溶水環(huán)境特征及其隧道工程適宜性研究[D]，成都理工大學，2012

[5]王征，陳弘.淺談地下水對工程施工的影響[J],價值工程，2013，30：88-89