降低地下水位對周圍建筑的影響分析及應(yīng)對措施

鄭利紅

【摘要】由于抽吸地下水，周圍一定范圍內(nèi)的地下水的水位降低，造成周圍建筑物的地基土中有效應(yīng)力增加，而壓縮沉降，房子出現(xiàn)裂縫，本文首先分析裂縫出現(xiàn)的原因，對后續(xù)施工的影響加以測算，最后提出補(bǔ)救措施，并對結(jié)果進(jìn)行評價。

【關(guān)鍵詞】降水;裂縫;措施

隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，一棟棟高樓大廈拔地而起，這時土地資源的稀缺性就慢慢凸顯出來了，因此現(xiàn)在的建筑物都在向地下要空間，越來越多的建筑不管是商業(yè)建筑還是住宅項(xiàng)目，幾乎都有地下室，在地下室開挖建設(shè)過程中，為了有一個干燥的施工環(huán)境更為了安全，一般都會把地下水先抽至基坑底以下，這時基坑降水給周邊建筑帶來的影響也隨之而來，尤其是在珠三角這種地下水資源豐富的地區(qū)，這個問題尤為突出。本文以佛山某商業(yè)項(xiàng)目在基坑開挖過程中降水給周邊原有的建筑物帶來的影響為例，闡述了降水對周圍建筑物的影響，以及應(yīng)對措施，最后對結(jié)果進(jìn)行評價。

1、工程概況

佛山市某商業(yè)建筑位于一片新開發(fā)的地區(qū)，周邊比較空曠，唯有北邊距離擬開挖基坑50米左右的地方有一排舊的居民房，其余三面空曠。該商業(yè)項(xiàng)目地上有八層，地下三層停車場，基坑長約240米，寬約160米，開挖深度12.6米，四面采用1：1的放坡開挖，地下水水位埋深3米，采用井點(diǎn)降水，在基坑的四周布置了抽水井點(diǎn)，降水井點(diǎn)埋深21米，通過前期的地質(zhì)勘查得知，地基土為地表2米內(nèi)為雜填土，下面均為粉土，地下水為潛水，無暗河。北邊居民房為一排七層樓的多層建筑，建筑總高度24.6米，采用獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深為2米。該基坑于2017年9月開始施工，10月份開始進(jìn)行基坑降水，至2018年3月份時已經(jīng)挖至地下7米處，地下水位降至7.5米處，此時發(fā)現(xiàn)附近的地面有輕微的塌陷，地面有少許的裂隙，位于基坑北邊的居民房已經(jīng)出現(xiàn)了少量新鮮的裂縫，我們經(jīng)過觀測發(fā)現(xiàn)舊建筑地下水位最大降低了1米，最小降低了0.6米，由于該居民房距離基坑的距離比較遠(yuǎn)，施工方事前并沒有想到降水的影響范圍如此大，因此并未采取防護(hù)措施，直至房屋出現(xiàn)了裂縫施工方才不得不重新考慮降水的影響，事發(fā)后施工方立馬對該居民房進(jìn)行了沉降監(jiān)測，經(jīng)過測量發(fā)現(xiàn)靠近基坑這邊的基礎(chǔ)沉降已經(jīng)達(dá)到了將近20毫米，遠(yuǎn)端基礎(chǔ)沉降達(dá)到5毫米，施工方此時停止了降水作業(yè)，測算后續(xù)的影響，并尋求補(bǔ)救的辦法。

2、裂縫產(chǎn)生的原因分析以及評估

該房屋出現(xiàn)的裂縫以及地面出現(xiàn)的裂縫和塌陷屬于典型的由于抽吸地下水造成的地面沉降，北邊的居民房屬于舊房，由房子本身的荷載造成的沉降早已結(jié)束，當(dāng)前發(fā)生的沉降就是由于附近基坑施工降低了地下水位，由于地下水位的降低，使得居民房的地基土中的有效應(yīng)力增加，從而引起了地基的沉降。已經(jīng)產(chǎn)生的沉降沒辦法修復(fù)了，好在沉降問題發(fā)現(xiàn)的早，現(xiàn)在還只有20毫米的沉降，遠(yuǎn)近端基礎(chǔ)沉降差為15毫米，建筑沿基坑方向的寬度為18米，相鄰基礎(chǔ)沉降差15毫米，小于 毫米，滿足規(guī)范對于建筑物對地基變形允許值，這個沉降對整棟建筑來說還不會造成太大的損害，不會影響正常使用，但是如果沉降繼續(xù)發(fā)生則會造成災(zāi)難。目前最緊要的就是阻止基礎(chǔ)繼續(xù)沉降，而想要阻止基礎(chǔ)繼續(xù)沉降，就不能再降低地下水位了，只要舊建筑地下的水位不再降低，那么沉降就不會再擴(kuò)大，但是新項(xiàng)目的基坑要開挖又必須要降低地下水位，因此我們在對地下水的涌水量和土質(zhì)進(jìn)行計算后得出了如下的解決方案。

3、地下水計算分析以及解決方案

下圖1、圖2為基坑的平面布置以及降水井設(shè)置，由于要尋求合理的解決方案，我們必須要先計算出基坑的涌水量，單個井點(diǎn)的出水量，再綜合考慮土質(zhì)以及建筑物位置關(guān)系等因素采用最經(jīng)濟(jì)合理的解決方案。

3.1基坑涌水量計算

根據(jù)前期工程地質(zhì)勘查文件可以知道，本基坑降水井為潛水非完整井，我們采用群井按大井簡化計算基坑的涌水量為：

式中，k為土層的滲透系數(shù)，可以由勘查資料查出，h為降水后基坑內(nèi)水位高度，H為含水層厚度，R為降水影響半徑， ， 為過濾器進(jìn)水部分長度，根據(jù)上述公式我們結(jié)合現(xiàn)場土質(zhì)情況以及勘查的水文地質(zhì)參數(shù)，計算出基坑的涌水量不是很大，而且現(xiàn)場的土質(zhì)為粉土，據(jù)此我們采用了設(shè)置回灌井來保持地下水位不變的方法?；毓嗑脑砭褪窃诮邓c(diǎn)與舊建筑之間設(shè)置回灌井，把從降水井點(diǎn)里抽上來的水注入回灌井里，且在同一地區(qū)，土質(zhì)相同的情況下，抽水形成的漏斗形狀與回灌井形成的回灌液面呈鏡像，如下圖3、圖4所示：

利用這一特點(diǎn)，我們可以根據(jù)抽水井點(diǎn)的參數(shù)來設(shè)置回灌井點(diǎn)，在每一個抽水井點(diǎn)和舊建筑中間的位置設(shè)置一個回灌井，回灌井的大小可以取抽水井的尺寸，但是為了保險起見，我們在設(shè)置回灌井的時候，采用了比抽水井尺寸大2cm的井，取回灌井的濾水管頂設(shè)置在抽水水位線下1米處，如圖5所示：

4、結(jié)果測量和效果分析

在所有這些回灌井設(shè)置好之后，我們在每個回灌井與抽水井至舊建筑之間設(shè)置了兩到三個觀測孔，用以測定地下水位的液面變化。在重新啟動抽水機(jī)和對回灌井進(jìn)行回灌后，我們發(fā)現(xiàn)回灌井與舊建筑之間的液面慢慢的上升到抽水之前的水位高度，靠近回灌井的地方甚至高于原地下水位，而且繼續(xù)施工一段時間之后舊建筑的地基沒有發(fā)生新的沉降，至此，我們認(rèn)為可以繼續(xù)進(jìn)行基坑施工了。設(shè)置回灌井之后的地下水位線如下圖6所示：

結(jié)語：

在防止抽吸地下水造成附近建筑基礎(chǔ)沉降而采用回灌井時，要注意幾點(diǎn)：

（1）在設(shè)置回灌井和抽水井時，要注意對抽水和回灌水的過濾，以免污染地下水。

（2）采用回灌井的方法比較適用于沙土和粉土等透水性比較好的土，對透水性不佳的粘性土效果一般。

參考文獻(xiàn)：

[1]俞建霖，龔曉南.基坑工程地下水回灌系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用技術(shù)研究[J].浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院，2001.