黃河沖洪積地區(qū)地下水對工程施工影響及處理措施研究

中圖分類號：TU4 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2025）19-0078-04

Abstract：TheconstructionsiteoftheSpringRiverBright MoonCommunityislocatedintheYellowRiveraluvial plainin Dezhou City，wherethegroundwaterlevelduringthefloodseasonisapproximately3.5metersdeep，withthemaximumexcavation depthofthepitreaching5.1meters.Thistudyinvolvesaninvestigationofthehydrogeologicalcondtionsoftheproposedsiteand theanalysisandresolutionofemergentissuesduringconstruction.Itsummarizes theimpactfactorsoftheYelowRiverallvial strataandtheslightlypressurizedgroundwaterontheproject，andproposescorrspondingcontrolmeasuresbasedonactual problemsencounteredduringconstruction.Theresearchthoroughlyanalyzesandadresesthecausesandpreventionofissuessuch asdisturbancestohefoundationbearingstratauetoexcesivelyhighwatercontentinthesubsoilgroundsubsidencecausedby dewatering，upliftofundergroundstructures，andtheriskofsuddeninrushesfromslightlypresurizedwaterundersuchgeological andhydrological conditions.This study aims to provide analogies for similar construction sites.

Keywords： complex geology；groundwater; outburst; rubber clay; treatment measures

巖土勘察工作中，技術(shù)人員在進行水文地質(zhì)分析時，經(jīng)常僅在水位標高、滲透系數(shù)及腐蝕性等方面考慮地下水對擬建建筑的影響，而往往忽視復(fù)雜地質(zhì)條件疊加作用下，地下水對基礎(chǔ)施工、基坑開挖帶來的地質(zhì)風險。在實際施工過程中，復(fù)雜地質(zhì)條件下經(jīng)常出現(xiàn)各種施工問題，影響正常施工，有時還會因為地基土含水量過高、涌砂現(xiàn)場造成原狀土擾動，后期對基底擾動部分進行換填處理，需增加大量建設(shè)成本及時間。德州春江明月項目為典型的黃河沖洪積地質(zhì)條件，透水性土層與弱透水性王層互層明顯，且規(guī)律性較差。本文借助分析評價該項目勘察、基坑支護及變更方案等資料和部分施工措施，探討復(fù)雜地質(zhì)條件下地下水影響及處理措施。

1 研究概況

1.1 研究區(qū)概述

春江明月小區(qū)位于山東省德州市市區(qū)，場區(qū)南臨常興路，東臨將軍大街，擬建場區(qū)東西總長度約 300m 南北總寬度約 220m ?？辈靾鰠^(qū)屬黃河沖積平原地貌，地形較平坦。孔口高程介于（ +21.41～+22.88）m ，平均+22.43m ，孔口最大高差為 1.47m 。覆蓋層地層表層為雜填王，以下地層為沖積成因的粉王、粉砂及黏性土。本項目擬建14棟高層住宅、4棟1—2層商業(yè)樓、幼兒園及地下車庫?；A(chǔ)埋深約 8m ，基礎(chǔ)形式采用樁基礎(chǔ)、地基處理及天然地基。

建筑工程重要性等級為一級和二級（其中幼兒園為一級，其他建筑均為二級）；場區(qū)地下水埋藏較淺，判定場地等級為二級（中等復(fù)雜場地）；巖土種類較多，局部性質(zhì)變化較大，場區(qū)內(nèi)分布雜填土，判定地基復(fù)雜程度等級為二級（中等復(fù)雜地基）。

1.2 研究區(qū)地層特征

根據(jù)外業(yè)勘察結(jié)果、原位測試數(shù)據(jù)及土工試驗結(jié)果綜合分析，場區(qū)地層可分為14個大層， ① 雜填土

1 ： ② 粉質(zhì)黏土（ （Q₄^2al） ; ②-1 粉土 （Q₄^2al） ; ③ 粉土（ （Q₄^2al） ： ④ 粉質(zhì)黏土 （Q₄^2al） ： ⑤ 粉土（ （Q₄^2al） 5 ⑥ 粉質(zhì)黏土0 （Q₄^al+pl） ⑦ 粉砂（ Φ_Q4^al+pl ） ⑦-1 粉土（ （Q₄^al+pl） ; ⑧ 粉質(zhì)黏土與粉土互層（ ?Q₄^al+pl. ） ⑧-1 粉砂（ ?Q₄^al+pl ） ⑨ 粉砂 （Q₄^al+pl） ：⑨-1 粉質(zhì)黏土（ Q₄^al+pl） ！ ⑩ 細砂 （Q₄^al+pl） ： ⑩-1 粉質(zhì)黏土（ （Q₄^al+pl） ： ① 粉質(zhì)黏土（ ） ? 粉土 （Q₄^al+pl） ： ? 粉質(zhì)黏土中 （Q₄^al+pl）? 粉土 （Q₄^al+pl） 。地層代表性剖面如圖1所示。

1.3場地和地基的地震效應(yīng)評價

1.3.1 不良地質(zhì)作用

根據(jù)現(xiàn)場鉆探及搜集場區(qū)周圍地質(zhì)資料，本次勘察范圍內(nèi)不存在巖溶、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降和有害氣體等不良地質(zhì)作用。

全新活動斷裂發(fā)育。

1.3.5 場地穩(wěn)定性及適宜性評價

建筑場地及臨近地段不存在全新活動斷裂及發(fā)震斷裂；場地及其周邊地區(qū)較平坦開闊，不具備發(fā)生巖溶、崩塌、滑坡和泥石流的地質(zhì)災(zāi)害基本條件，場地內(nèi)不存在地裂縫及采空區(qū)，不會產(chǎn)生震陷、橫向擴展。場地無液化土層分布，處于對建筑抗震一般地段，場地基本穩(wěn)定，場地適宜性屬較適宜。

1.4 場區(qū)水文地質(zhì)分析

勘探期間為枯水期，本場區(qū)測量穩(wěn)定水位位于自然地面以下 6.34～7.78m 、平均 7.17m ，穩(wěn)定水位標高 平均 +15.25m. ?？眳^(qū)地下水主要為第四系孔隙潛水，微承壓性。以大氣降水滲流為地下水補給來源，排泄方式以地下徑流和地面蒸發(fā)為主，水位年自然變幅約 3～5m 。基坑開挖深度 5.1m ，豐水期地下水埋深 3.5m 。本工程基坑支護降水參數(shù)建議值見表1。

1.3.2 場地土的地震效應(yīng)

擬建場區(qū)波速測試 20m 范圍內(nèi)土層的剪切波速V_si=130～240m/s ，場地土類型軟弱土＼～中軟土。根據(jù)本次勘探資料和附近勘察資料確定，覆蓋層厚度大于50m;0～20m 等效剪切波速 V_se=166～185m/s ，場地類別為Ⅲ類。擬建場區(qū)地形較平坦，判定為對建筑抗震的一般地段。

德州市抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度值取 0.10g ，場地類別為Ⅲ類，特征周期值為 0.55s 設(shè)計地震分組為第二組。

1.3.3 飽和粉土的液化判定

經(jīng)計算判別， 20m 深度范圍內(nèi)綜合評價該場地 ③ 層粉土、 ⑤ 層粉土、 ⑦ 層粉土 ⑦-1 層粉土、 ⑧-1 粉砂均不液化。

1.3.4 斷裂活動

根據(jù)地震資料、區(qū)域地質(zhì)資料及山東省新構(gòu)造圖分析，德州市位于華北坳陷（I）臨清拗陷區(qū) （I_?） 德州截斷陷 （I_b2 南部，德州潛凹陷 （I_b2¹ ），該區(qū)域內(nèi)無

2地下水對工程施工影響

通過鉆探成果及地下水位調(diào)查結(jié)果分析，本項目地下水對工程施工的影響包括以下方面。

2.1降水效果差導致地基持力層的擾動

本項目上部土層為新近沉積土，黏性土具有高含水量，且滲透系數(shù)較低，降水影響半徑較小，降水周期較長。由于施工進度及開挖設(shè)備的限制，機械開挖對土體結(jié)構(gòu)的擾動，極易產(chǎn)生橡皮土。導致地基持力層原狀土擾動，無法滿足天然地基承載力的要求。

2.2 地庫上浮

地下水位較高，車庫底部與兩側(cè)水頭差較大，地庫可能受到較大的水浮力作用，導致地庫上浮，結(jié)構(gòu)受損，嚴重影響使用功能。

2.3基坑承壓水突涌

基坑開挖深度范圍內(nèi)粉質(zhì)黏土層既是相對隔水層又是相對含水層，且厚度及連續(xù)性較差，粉土層含水量較大，在粉質(zhì)黏土層作用下形成微承壓水，微承壓水的存在需要滿足一定的條件，需要一定厚度的弱透水覆蓋層。在基坑開挖過程中，當覆蓋層厚度不斷減薄時，微承壓水的水頭壓力可能大于覆蓋土層的重量，導致承壓水突涌現(xiàn)象。本工程基底局部甚至將完全挖除弱透水層，導致涌水現(xiàn)象。這種現(xiàn)象會帶出泥沙，對基坑安全構(gòu)成嚴重威脅，并對已經(jīng)施工的基礎(chǔ)墊層造成嚴重影響。

3處理措施

3.1降水措施防止持力層擾動

考慮基礎(chǔ)底面附近粉土透鏡體較多，容易形成含水層凹槽。基礎(chǔ)底面黏性土排水效果較差，新近沉積王質(zhì)結(jié)構(gòu)具有高敏感性，承載力相對較低，易擾動的特點。為保證基坑開挖后地基持力層的穩(wěn)定，本次降水方案確?；娱_挖前地下水降至基礎(chǔ)底面以下1m ，基礎(chǔ)底面以上 30cm 禁止采用機械開挖，且要求水位降低2周后再進行基坑開挖。結(jié)合周邊施工經(jīng)驗，本項目綜合對比管井降水、輕型井點降水及明排降水優(yōu)缺點。各降水方案優(yōu)缺點對比見表2。

綜合考慮本地區(qū)地質(zhì)條件及施工經(jīng)驗，最終確定采用管井降水控制地下水水位。為避免基坑長時間降水引起周邊地面沉降，保護周邊管線與建筑安全，布置回灌井對基坑外側(cè)管線及建筑物進行相應(yīng)保護。通過滲透系數(shù)及降水水頭計算。本項目沿基坑四周施工操作面共布置59眼降水井，井間距約 20m ;基坑內(nèi)布置疏干井13眼降水井，井間距約 30m ；井底標高+12.43m ，降水井井深 12m 。降水井成孔直徑 700mm 選用外徑為 Φ³80mm 無砂濾水管，管外填充粗砂濾料?；颖眰?cè)布置3眼回灌井，井做法同降水井?；咏邓矫鎴D如圖2所示?？紤]土質(zhì)不均，相對隔水層與含水層互層，基礎(chǔ)底面局部凹槽形上層滯水（局部地形特點為粉土透鏡體周邊被相對隔水層粉質(zhì)黏土包圍，降水井無法有效降低透鏡體內(nèi)滯水）仍會對基底土層產(chǎn)生負面影響。為充分保證地基持力層施工質(zhì)量，場地補充降水盲溝對凹槽形滯水進行有效疏干。基坑開挖后降水效果明顯，地基土無大范圍擾動情況。設(shè)計方案得到良好的反饋。

3.2 抗浮措施

通過收集區(qū)域水文資料，綜合考慮歷史最高水位、未來區(qū)域規(guī)劃，周邊排水情況，確定地下水抗浮設(shè)防水位采用標高 +20.00m 。地下車庫建議采用抗浮錨桿措施進行抗浮。并要求施工時對肥槽回填質(zhì)量進行把控，防止因肥槽回填較差引起水盆效應(yīng)，導致地下車庫整體抗浮失效的危害

3.3基坑承壓水突涌的防治

3.3.1 已開挖電梯井處理措施

電梯井位置基坑開挖局部加深，已布置降水井無法有效定向加大水位降深，附近降水井水位降至原地面標高 9m 以下仍無法滿足電梯井施工要求。尤其上部弱透水層被全部挖除，基坑開挖后產(chǎn)生輕微突涌現(xiàn)象，導致電梯井基礎(chǔ)無法實施。經(jīng)過對周邊降水井水位觀測及地層分析，針對已經(jīng)開挖電梯井提出采用集水井（利用濾水管便捷制作集水坑）結(jié)合管井封井工藝進行降水施工，開挖2個 1m×1m 大小的集水坑，坑內(nèi)埋入成品濾水管，濾水管周圍及下方填筑濾水材料，濾水管內(nèi)布置潛水泵。上部采用筏形基礎(chǔ)封井工藝封井?；A(chǔ)底板中降水井處混凝土的防水處理：為保證防水質(zhì)量，在基礎(chǔ)底板中設(shè)置鋼板止水帶。處理方法如圖3、圖4所示。

3.3.2 未開挖電梯井前期固化處理

突涌現(xiàn)象通常發(fā)生在基坑開挖過程中，當下伏承壓水的水頭壓力大于基坑底隔水層的自重應(yīng)力與抗剪強度之和時，承壓水將攜帶土體顆粒一起突破隔水層，形成突涌破壞。而水泥土攪拌樁封底則是通過攪拌樁將基坑底一定深度的土體進行整體加固，使基底土體形成整體，抵抗下伏承壓水壓力，從而達到防治突涌的目的。對未開挖電梯井進行滿堂固化處理，處理方式為采用攪拌樁深入基底以下 4m 固化處理，通過攪拌樁將基坑底一定深度的土體進行整體加固，形成封底結(jié)構(gòu)。降低微承壓水對施工的影響，攪拌樁各項技術(shù)指標采用三軸水泥土攪拌樁指標。施工完成后，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)封底結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，有效防止了突涌現(xiàn)象的發(fā)生。

4結(jié)論

1）本建設(shè)項目采用管井結(jié)合盲溝降水很好地解決了新近沉積黏性土含水量降低困難，敏感性高易擾動的風險，降水效果顯著。

2）通過多方面考慮提供地下車庫合理的抗浮水位及抗浮措施。

3）針對局部開挖深度較大的電梯井輕微涌水問題，提供了集水井的解決方案，有效降低加深開挖處地下水水位，保證施工進度。并對其他位置采取攪拌樁固化處理，有效防止地下水涌水問題。

從科學的角度來看，分析地下水對建設(shè)工程的影響，必須結(jié)合歷史水位、地層條件、隔水層與含水層空間關(guān)系綜合分析，進行科學的防治，防止其危害的產(chǎn)生。有效降低建設(shè)成本和工期。并且對地基持力層的施工質(zhì)量及建筑使用安全和基坑安全產(chǎn)生積極作用；對今后的同類項自建設(shè)提供有效類比方案。

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