探討地下水對巖溶強(qiáng)發(fā)育區(qū)地下室及基礎(chǔ)施工的影響——地質(zhì)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(chǔ)建筑工程有密切的聯(lián)系，地下水影響著地下室程的設(shè)計(jì)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(dāng)會(huì)造成建筑物上部結(jié)構(gòu)傾斜、構(gòu)件開裂或底板滲水等現(xiàn)象，甚至?xí)l(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(qiáng)發(fā)育區(qū)地下室及基礎(chǔ)施工過程中地下水的處理方法進(jìn)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(zhì)類型及其有無侵蝕性，本次勘察作一個(gè)孔的抽水試驗(yàn)。

    在巖溶較發(fā)育地段布設(shè)抽水孔一個(gè)，鉆孔孔深40.00m，鉆孔結(jié)構(gòu)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(jié)束，5月28日第二次抽水，至5月29日結(jié)束，隨即作抽水孔恢復(fù)水位觀測。第二次抽水結(jié)束前采取水樣作室內(nèi)測試。水樣作室內(nèi)分析，重點(diǎn)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(yàn)，至5月30日結(jié)束。

二、勘察結(jié)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(gè)，遇巖溶洞隙的鉆孔64個(gè)，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(qiáng)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(yùn)移、補(bǔ)給、逕流及賦存空間，據(jù)鉆孔揭露地下水進(jìn)埋深2.0m±，抽水孔靜止水位1.60m，地下水流向?yàn)樽阅衔飨虮睎|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(zhì)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(yàn)采用2.0m3/h的潛水泵作試驗(yàn)，方法是：先下f146mm套管，長度為16.0m，0~7.5m為實(shí)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(shí)間15小時(shí)，穩(wěn)定時(shí)間13.5小時(shí)。

（2）基巖層

    試驗(yàn)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(yàn)。

    第一降深試驗(yàn)：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(shí)間18.0小時(shí)，穩(wěn)定時(shí)間17.0小時(shí)。

    第二次降深試驗(yàn)，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(shí)間26.0小時(shí)，穩(wěn)定時(shí)間24.0小時(shí)。

三、地下水化學(xué)特征

    根據(jù)室內(nèi)水樣分析成果，場地地下水水化學(xué)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(xué)特征

四、結(jié)論

4.1 地下水對建筑材料的腐蝕性評價(jià)

建筑物基礎(chǔ)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(zhì)對砼無侵蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)有弱侵蝕性。

4.2 基樁坑涌水量預(yù)測防滲及施工降排水措施

4.2.1基樁坑涌水量預(yù)測

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

（1）地下室基坑涌水量計(jì)算：

地下室開挖標(biāo)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(jì)算：

樁最大埋深標(biāo)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(hù)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(yàn)，經(jīng)抽水試驗(yàn)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(shí)由于是雨季，地下水水量較大，直接排水有以下兩個(gè)問題存在，一是基坑抽出的水無排水渠道，二是六盤水?dāng)嘞菖璧貛r溶塌陷嚴(yán)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(chǔ)施工時(shí)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(chǔ)位置外采用水泥深層攪拌形成防水幕墻，同時(shí)兼具地下室邊坡的護(hù)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(yàn)，口徑為f500m，孔間距1.00m，行距0.50m，共布設(shè)5排，棱形布設(shè)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(jìn)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(shè)計(jì)水位建議

施工期間正逢雨季，現(xiàn)今地下水位即為當(dāng)?shù)氐叵滤罡吆樗唬实叵率铱垢≡O(shè)計(jì)水位建議標(biāo)高為97.00m。

五、施工注意問題及建議

5.1地下室基坑支護(hù)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(yīng)有專門性措施，根據(jù)六盤水市工作經(jīng)驗(yàn)，在防水幕墻施工時(shí)注重施工質(zhì)量，高壓旋噴的水泥漿同時(shí)對土體進(jìn)行固結(jié)灌漿作用，使防水幕墻同時(shí)起到擋土墻的作用。

5.2基礎(chǔ)施工順序及施工中應(yīng)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(jìn)行防水幕墻即地下室擋土墻的施工，幕墻施工結(jié)束后進(jìn)行沖擊成孔樁的施工，程序時(shí)先難后易，在樁施工結(jié)束后開挖地下室，最后進(jìn)行獨(dú)立柱基的施工。

施工中應(yīng)注意的問題：

（1）幕墻兼擋墻的施工應(yīng)分序次進(jìn)行。

（2）沖擊成孔樁施工時(shí)應(yīng)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(yīng)盡量清除孔底沉渣，保證澆注質(zhì)量合符要求。

（4）控制澆注的樁頂標(biāo)高，避免由于樁頂標(biāo)高未控制好，導(dǎo)致地下室開挖后的重復(fù)工作。

六、總結(jié)

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(jié)構(gòu)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(yán)禁猛抽猛停。基坑涌水量較大，必要時(shí)可采用集中抽水的簡易施工方法。

參考文獻(xiàn)：

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