基坑工程建設(shè)中的水文地質(zhì)勘察技術(shù)實踐思考

宋偉強

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

關(guān)鍵詞：基坑工程：水文地質(zhì);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(guī)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(yè)公共區(qū)、商業(yè)區(qū)兩個模塊。該工程擬建場地在勘察深度范圍內(nèi)，主要地基土為第四系全新統(tǒng)，由粉土、粘土構(gòu)成。本文對該基坑工程建設(shè)中水文地質(zhì)勘察技術(shù)的應(yīng)用進行了簡單的分析，具體如下。

2.基坑工程建設(shè)中水文地質(zhì)勘察技術(shù)應(yīng)用的重要性

基坑工程水文地質(zhì)勘察可通過對建筑工程廠區(qū)、周邊環(huán)境地下水滲漏規(guī)律分析，確定基坑工程施工區(qū)域內(nèi)異常變化水文地質(zhì)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(chǔ)上，通過對基坑工程建設(shè)階段地下水控制誘發(fā)性環(huán)境變形情況的分析，可以為基坑工程支護方案的合理設(shè)計提供依據(jù)。

3.基坑工程建設(shè)中的水文地質(zhì)勘察設(shè)計

3.1基坑工程水文地質(zhì)勘察設(shè)計標準依據(jù)表l中基坑工程各土層地質(zhì)參數(shù)及地質(zhì)組成，在基坑工程水文地質(zhì)勘察試驗設(shè)計過程中，可結(jié)合《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》《基坑工程手冊》《地基與基礎(chǔ)工程施工及驗收規(guī)范》的相關(guān)要求，逐步細化基坑工程周邊環(huán)境要求及工程功能要求，合理設(shè)計基坑水文地質(zhì)勘察試驗。同時依據(jù)基坑工程水文地質(zhì)勘察設(shè)計標準，在基坑工程水文地質(zhì)勘察方案設(shè)計過程中，應(yīng)保證設(shè)計布點范圍涵蓋整體水文地質(zhì)勘察現(xiàn)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(zhì)勘察布點密度[2]。

3.2基坑工程水文地質(zhì)勘察試驗設(shè)計

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

C31孔位于該基坑工程中部，設(shè)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(xiàn)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(shè)計用方法為分段穩(wěn)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(zhì)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(shè)計鉆孔模式為全孔抽水模式，設(shè)計用鉆孔方法為多降深穩(wěn)定流抽水試驗方法。在首次定降深抽水完畢之后，可持續(xù)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?shù)闹顾胧?。隨后分為兩次降深穩(wěn)定抽水，每次降深穩(wěn)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(jié)束之后，可以采用水位恢復(fù)速度計算的方法對整體巖層滲透系數(shù)進行核算[3]。

3.3基坑工程水文地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)計算方法設(shè)計

由于本次基坑T程水文地質(zhì)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(zhì)性質(zhì)具有較大的差異，因此可分別進行第一階段水文地質(zhì)參數(shù)、第二階段水文地質(zhì)參數(shù)的計算。在第一階段、第二階段水文地質(zhì)參數(shù)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(shù)。必要情況下，可利用水文地質(zhì)測試模型構(gòu)建的方式，在計算機系統(tǒng)終端進行水文地質(zhì)數(shù)據(jù)的三維模擬分析。

4.基坑工程建設(shè)中的水文地質(zhì)勘察技術(shù)實踐

4.1基坑工程水文地質(zhì)參數(shù)計算

依據(jù)第一階段、第二階段混合抽水試驗情況，首先可依據(jù)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(shù)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(shù)=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(jīng)驗值lOO.Om，含水層厚度單位為m。

基于不同基巖裂隙發(fā)育程度巖層滲透系數(shù)間差異，完整基巖段、發(fā)育裂隙擠壓破碎帶滲透系數(shù)間也具有較大差異。因此，依據(jù)內(nèi)部基巖裂隙水預(yù)測計算公式，可利用地下水動力學法、經(jīng)驗公式法，對隧道開挖涌水量進行預(yù)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(dǎo)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(wěn)定水文高度及孔口穩(wěn)定流量數(shù)據(jù)，可設(shè)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(shù)×（斷裂帶水頭高度隧道內(nèi)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(nèi)水深單位為m。

4.2基坑工程水文地質(zhì)勘察結(jié)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(jù)已有鉆探施工方式，在粉質(zhì)粘土、粉土位置地下水劃分難度較大。因此依據(jù)區(qū)域水位氣象情況、水位賦存情況、場地地質(zhì)條件、地下水類型，基坑工程建設(shè)施工人員可對承壓水水位、水量、潛水、水力等因素間聯(lián)系進行分析。隨后為明確粉質(zhì)粘土性質(zhì)，可在場地內(nèi)設(shè)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(chǔ)上，依據(jù)量測穩(wěn)定水位數(shù)據(jù)，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(zhì)粘土阻隔賦予填土內(nèi)，大氣蒸發(fā)為粉質(zhì)粘土內(nèi)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(zhì)粘土塑性指數(shù)遠大于標準限度。即該基坑工程粉質(zhì)粘土層為微透水、不透水層，整體土層內(nèi)部水量呈飽和狀態(tài)。從理論層面進行分析，結(jié)合水為該土層主要水量存在形式。基于結(jié)合水無法移動的特點，在水文地質(zhì)勘察過程中，可在上部潛水、下部承壓水間設(shè)置獨立水文地質(zhì)勘察體系。即依據(jù)兩者獨立含水系統(tǒng)特點，判定粉質(zhì)粘土內(nèi)兩個獨立含水系統(tǒng)水力間主要以越流為聯(lián)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(nèi)部呈均勻、緩慢的速度逐步向上方移動。根據(jù)鉆探速度及穩(wěn)定時間數(shù)據(jù)，可得出粉土層滲透系數(shù)大小。而通過對涌水量上升階段穩(wěn)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(jù)基坑工程水文勘察實驗得出的各基巖端滲透系數(shù)。結(jié)合地下水動力公式、地下水徑流模數(shù)計算公式，對基坑工程水文地質(zhì)各段涌水量勘察結(jié)果進行進一步驗證。

5.總結(jié)

綜上所述，基坑工程水文地質(zhì)條件是基坑支護方案設(shè)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(jù)基坑周邊環(huán)境荷載、建筑物分布、地下管線性質(zhì)等因素，合理設(shè)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(shù)計算公式、裂隙水滲透渠出水量計算公式，對試驗數(shù)據(jù)進行評估驗證，以保證基坑工程水文地質(zhì)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(shè)中深基坑的支護與巖土勘察技術(shù)探討[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2015，27（5）：132-145

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

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

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