探讨地下水对岩溶强发育区地下室及基础施工的影响——地质论文

    六盘水市位于贵州省西部，辖区面积为9914km2。区内的高原斜坡、河谷深切、山地地带地下水埋藏深度大，而谷地特别是水城盆地岩溶发育、地下水埋藏[1]。近年来，随着我国城镇化的迅速发展，城市人口密度越来越大，地上可开发利用的空间有十分有限，向地下空间发展成为一种必然趋势。因此，带有地下室的高层建筑物、地下商场和车库等地下建筑物大量涌现[2]。地下水的存在与地下室在基础建筑工程有密切的联系，地下水影响着地下室程的设计方案、施工方法、工期、工程投资以及工程的长期使用[3]。地下水处理不当会造成建筑物上部结构倾斜、构件开裂或底板渗水等现象，甚至会发生工程事故[4]。本文根据六盘水太阳商业广场的岩土工程勘察，分析场地地下水状况，对盘水市岩溶强发育区地下室及基础施工过程中地下水的处理方法进行了探讨。

一、工程勘察方法

    为查清场地六盘水太阳商业广场地下水位埋深，富水性，地下水的水质类型及其有无侵蚀性，本次勘察作一个孔的抽水试验。

    在岩溶较发育地段布设抽水孔一个，钻孔孔深40.00m，钻孔结构如下：0~15.90m井径f150mm，15.90~27.80m井径f130mm，27.80~32.00m井径为f110mm，32.00~40.00m井径为f91mm。2005年5月27日开始第一次抽水，至5月28日结束，5月28日第二次抽水，至5月29日结束，随即作抽水孔恢复水位观测。第二次抽水结束前采取水样作室内测试。水样作室内分析，重点为阴、阳离子、硬度、PH值及侵蚀性CO2。2005年5月29日为确定砂卵石层水量大小，在15.90m处用木塞止水，作第三次即砂卵石层中抽水试验，至5月30日结束。

二、勘察结果

2.1 岩溶情况

1、据钻探揭露，拟建场区地层岩性从上至下由杂填土、粘土层、砂卵石层及基岩层组成

2、场地基岩属碳酸盐可溶岩，本次勘察共施工钻孔110个，遇岩溶洞隙的钻孔64个，钻孔遇洞率58%，表明，场地灰岩层中的岩溶发育程度属强烈发育。

2.2 地下水情况

1、地下水类型

    场区地下水类型为潜水，按埋藏类型分为：砂卵石层中的孔隙水及基岩溶裂隙水两类。

    孔隙水主要赋存于Qal中下部的砂卵石层中，水量较小。

    岩溶裂隙水主要以C3mp石灰岩中的岩溶裂隙、溶蚀裂隙、晶洞及溶孔等为运移、补给、迳流及赋存空间，据钻孔揭露地下水进埋深2.0m±，抽水孔静止水位1.60m，地下水流向为自南西向北东迳流。由于砂卵石与基岩接触，孔隙水与基岩岩溶裂隙水水力联系密切，且具有统一的水位，枯水期水位埋深约2.5m±，相对高程96.10m。据区域水文地质资料，丰水期水位埋深1.2m，相对高程97.40m。

（1）砂卵石层

    抽水试验采用2.0m3/h的潜水泵作试验，方法是：先下f146mm套管，长度为16.0m，0~7.5m为实管，7.5~15.9m为有眼管，在孔深15.90m换径处用木塞止住下部基岩层水，水泵下置深度14.5m，静止水位1.6m，流量Q=0.45l/s=38.9m3/d，降深值s=12.1m，持续时间15小时，稳定时间13.5小时。

（2）基岩层

    试验分别采用10m3/d、20 m3/d深井潜水泵，下置深度分别为18m、26m作两次/层降深抽水试验。

    第一降深试验：静止水位1.60m，降深值s1=4.1m流量Q1=2.883l/s（249m3/d），单位涌水量q1=0.703l/s·m，持续时间18.0小时，稳定时间17.0小时。

    第二次降深试验，降深值s2=9.4m，流量Q2=4.883l/s（421.89m3/d），单位涌水量q2=0.519l/s·m，持续时间26.0小时，稳定时间24.0小时。

三、地下水化学特征

    根据室内水样分析成果，场地地下水水化学类型为HCO3·SO4—Ca型水，PH值为7.10，中性水，主要阴阳离子含量见表1：

表1 地下水化学特征

四、结论

4.1 地下水对建筑材料的腐蚀性评价

建筑物基础处在地下水位之下，按GB50021-2001规范规定，场地地下水环境类别为Ⅱ类（湿润、半湿润）。根据水样测试成果，场区地下水水质对砼无侵蚀性，对钢结构有弱侵蚀性。

4.2 基桩坑涌水量预测防渗及施工降排水措施

4.2.1基桩坑涌水量预测

根据GB50021-2001第4.9.1条对地下室基坑及桩坑涌水量进行评价。

（1）地下室基坑涌水量计算：

地下室开挖标高按一层即89.50m考虑，开挖须降低地下水位s=97.40－89.50m=7.9m。

渗透系数：K=1.188m/d

水位降深：s=7.90m/d

含水带有效厚度：H0=2s=15.80m

基坑等效半径： =52.66m

抽水影响半径：=121.11m

=2821m3/d

（2）、桩坑涌水量计算：

桩最大埋深标高为73.28m，须降低地下水位s=97.40－73.28=24.12m

渗透系数：K=1.188m/d

水位降深：s=24.12m/d

含水带有效厚度：H0=2s=48.24m

桩坑等效半径：=0.90m

抽水影响半径：=366m

=1188m3/d

4.2.2地下室基坑边坡支护基坑防渗及施工降排水措施

根据场地岩土组合，岩溶发育特征及六盘水市建筑经验，经抽水试验证明，该场区地下水由砂卵石层中的松散孔隙水及基岩岩溶裂隙水两部分组成，二者之间水力联系密切，在钻探施工时由于是雨季，地下水水量较大，直接排水有以下两个问题存在，一是基坑抽出的水无排水渠道，二是六盘水断陷盆地岩溶塌陷严重，大流量抽水有可能引起新的岩溶塌陷，危及周边建筑的安全。从上述情况分析，拟建物基础施工时对地下水方面须解决的问题有以下两方面，一是砂卵石中松散孔隙水的防渗，二是基坑抽水问题，从以上各方面综合分析对松散孔隙水及基岩裂隙水处理方案如下：

（1）砂卵石层中松散孔隙水采用在拟建物周边基础位置外采用水泥深层搅拌形成防水幕墙，同时兼具地下室边坡的护壁挡墙，深层搅拌的深度从现地面至基岩层面，根据六盘水名都商厦防水幕墙施工经验，口径为f500m，孔间距1.00m，行距0.50m，共布设5排，棱形布设尽量大可能的挡住基坑外水平方向来水。

（2）桩坑降排水，为解决桩坑降水过程中周边地区的岩溶塌陷及排水问题，综合分析建议采用以下方案进行，在桩施工过程中按先易后难的原则，先施工深度较小及岩溶不发育的桩孔，然后再施工深度大，岩溶发育的桩孔。采用冲击成孔的施工方法，桩孔施工尽量不抽水或少抽水，避免由于施工抽水而引起新的岩溶塌陷的产生，危及周边建筑物的安全。

4.3 地下室抗浮设计水位建议

施工期间正逢雨季，现今地下水位即为当地地下水最高洪水位，故地下室抗浮设计水位建议标高为97.00m。

五、施工注意问题及建议

5.1地下室基坑支护建议

根据前述分析，地下室基坑开挖后，边坡不稳定，若不采用专门的措施，边坡垮塌危及施工是肯定的，对此应有专门性措施，根据六盘水市工作经验，在防水幕墙施工时注重施工质量，高压旋喷的水泥浆同时对土体进行固结灌浆作用，使防水幕墙同时起到挡土墙的作用。

5.2基础施工顺序及施工中应注意的问题

从施工程序安排上建议采取以下施工顺序，首先进行防水幕墙即地下室挡土墙的施工，幕墙施工结束后进行冲击成孔桩的施工，程序时先难后易，在桩施工结束后开挖地下室，最后进行独立柱基的施工。

施工中应注意的问题：

（1）幕墙兼挡墙的施工应分序次进行。

（2）冲击成孔桩施工时应控制冲程，尽量避免由于冲击能力过大而造成基底完整岩体的破坏。

（3）冲击成孔桩由于是采用水下浇灌，应尽量清除孔底沉渣，保证浇注质量合符要求。

（4）控制浇注的桩顶标高，避免由于桩顶标高未控制好，导致地下室开挖后的重复工作。

六、总结

场地地下水埋深浅，桩孔将处于地下水位之下，地下水对砼和砼中的钢筋无侵蚀性，对裸露钢结构有弱侵蚀性。地下室基坑必须先作好截水幕墙，然后再开挖地下室基坑。地下室基坑底部仍有地下水渗入基坑，且施工降排水对周围环境的影响较大，严禁猛抽猛停。基坑涌水量较大，必要时可采用集中抽水的简易施工方法。

参考文献：

[1]游桂芝，潘庆英.六盘水市地质灾害现状调查及防治建议[J]. 贵州大学学报(自然科学版),2011,28(4):126-130.

[2]王晓锋，谷亚军.地下室上浮事故原因分析与加固处理方法[J]. 企业技术开发，2013,32（11）：157-159.

[3]文振兴. 地下水对工程施工影响分析及探讨[J].中小企业管理与科技, 2012, 02：177-178

[4]黄醒醒.云贵地区寒武系岩溶与岩溶水环境特征及其隧道工程适宜性研究[D]，成都理工大学，2012

[5]王征，陈弘.浅谈地下水对工程施工的影响[J],价值工程，2013，30：88-89