基坑工程水文地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)與應(yīng)用

黃麗芳

（安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院，安徽 蚌埠 233000）

為了使地下工程中的地下水風(fēng)險(xiǎn)得到有效的控制，避免對周圍環(huán)境造成影響，使其發(fā)生變化，應(yīng)該在對基坑工程進(jìn)行具體設(shè)計(jì)之前，對施工所在地的水文地質(zhì)條件進(jìn)行細(xì)致的勘察，明確掌握施工區(qū)域的水文地質(zhì)情況，對控制地下水的可能性進(jìn)行判別，并對可能引發(fā)周圍環(huán)境變形的因素進(jìn)行評價(jià)，以此來提升工程設(shè)計(jì)的科學(xué)性及合理性，使工程的順利實(shí)施得到保證。

1 基坑工程方面的水文地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)

結(jié)合地下工程的施工特點(diǎn)，對基坑工程建設(shè)中的地下水風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行初步的分析，對基坑工程方面的水文地質(zhì)勘察進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。

1.1 測試水文地質(zhì)條件的設(shè)計(jì)

（1）抽水試驗(yàn)設(shè)計(jì)。結(jié)合抽水試驗(yàn)的主要目的，對抽水試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，通常需要遵循以下原則：第一，對水文地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，具體需要對多井觀測和單井抽水的方法加以應(yīng)用，要保證觀測井的數(shù)量大于3口，在對非完整井加以應(yīng)用時(shí)，需要保證同一層當(dāng)中的觀測井具有相同的過濾器長度，并保證設(shè)置的含水層深度相等[1]。第二，對各土層間的水力聯(lián)系進(jìn)行判別，在測試土層當(dāng)中，應(yīng)該將抽水井布置在出水量大且含水較為豐富的土層當(dāng)中，要保證各觀測土層中的觀測井布置大于2口。第三，對抽水效果進(jìn)行判別，需要對不同井結(jié)構(gòu)發(fā)揮的抽水效果進(jìn)行判別，同時(shí)還要對不同井?dāng)?shù)發(fā)揮的抽水效果進(jìn)行判別，在結(jié)構(gòu)不同的判別方面，需要在不同井結(jié)構(gòu)當(dāng)中開展井抽水試驗(yàn)，對于距離以及流量相同的測量井。需要對水位降深進(jìn)行觀測和判別；對于抽水井?dāng)?shù)量不同的效果判別，通常需要從單井開始，然后對抽水井的數(shù)量進(jìn)行不斷的增加，對水位降深進(jìn)行具體的觀察，一般可以將單井抽水時(shí)間設(shè)置在24h以上，群井在各階段中的抽水時(shí)間同樣要大于24h，抽水總時(shí)長應(yīng)該大于7d。

（2）回灌試驗(yàn)設(shè)計(jì)?？梢詫⒒毓喾殖杉訅夯毓嗉白匀换毓?，通?？梢詫尉毓嗟姆椒右詰?yīng)用，了解相關(guān)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，涉及到不同回灌壓力情況下回灌的作用范圍以及具體流量等，同時(shí)還包括定期回?fù)P以后產(chǎn)生的流量變化等。在對回灌實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要堅(jiān)持下述原則：第一，盡量按照直線的方式對回灌實(shí)驗(yàn)井進(jìn)行布設(shè)，布設(shè)數(shù)量應(yīng)該大于3口，間距設(shè)置方面，應(yīng)該比同含水層當(dāng)中的抽水井間距??；第二，在止水帷幕的范圍當(dāng)中，應(yīng)該將回灌井的深度盡量加大，而濾管則應(yīng)該在含水層上部進(jìn)行設(shè)置；第三，單個(gè)回灌井的回灌時(shí)間應(yīng)該大于7d。在具體實(shí)驗(yàn)過程中，通常會將回灌實(shí)驗(yàn)和收水實(shí)驗(yàn)結(jié)合進(jìn)行，主要是為了對抽水和回灌雙重作用下研究地下水滲水的主要規(guī)律，在試驗(yàn)過程中需要先進(jìn)行抽水，后進(jìn)行回灌，在回灌井布設(shè)方面，應(yīng)保證布設(shè)位置遠(yuǎn)離抽水井的干擾[2]。

（3）孔隙水壓測試方面的設(shè)計(jì)。應(yīng)該在水文地質(zhì)測試井的作用范圍之外布設(shè)孔隙水壓孔，為了對孔隙水壓孔進(jìn)行可靠的測試，需要在等距位置上進(jìn)行對比孔的布設(shè)，對比孔的布設(shè)數(shù)量應(yīng)該在2個(gè)以上，所以，測試孔隙水壓力應(yīng)該布設(shè)2條直線以上，監(jiān)測的半徑則應(yīng)該大于30m，對于位置較為特殊的部分，則可以適當(dāng)增加測試孔。為了對隔水效果加以保證，各孔隙水壓測試傳感器儲量應(yīng)該小于5個(gè)，對于厚度小于30m的土層，應(yīng)該將埋設(shè)數(shù)量設(shè)置為1。宜在層中部位進(jìn)行深埋[3]。

1.2 監(jiān)測周邊環(huán)境沉降設(shè)計(jì)

①地表沉降監(jiān)測。將水文地質(zhì)測試群井的中心位置為中心點(diǎn)，應(yīng)該將監(jiān)測地表沉降的范圍設(shè)置在70m以上，各測點(diǎn)之間通常需要保留10m的間距，如果試驗(yàn)區(qū)域的沉降反應(yīng)較為敏感，也可以按照網(wǎng)格狀的方式進(jìn)行布設(shè)。在布設(shè)沉降監(jiān)測點(diǎn)的過程中，還要和孔隙水壓孔對應(yīng)，通常會在孔隙水壓孔周圍進(jìn)行地表監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)，方便與相關(guān)沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行參照分析。

②監(jiān)測土體分層沉降。應(yīng)該結(jié)合孔隙水壓孔的布設(shè)位置對分層沉降孔進(jìn)行對應(yīng)的布設(shè)，通常需要將多點(diǎn)位移計(jì)或磁環(huán)設(shè)置在沉降孔的底部，確保布設(shè)位置能夠處于地下水滲流的影響范圍之外。③監(jiān)測建筑物沉降。應(yīng)該在周圍建筑的四角進(jìn)行沉降監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)，如果建筑物的長度較大，則需要按照20m的間隔在較長的方向上增加監(jiān)測點(diǎn)。

2 基坑工程水文地質(zhì)勘察評價(jià)應(yīng)用

（1）對基坑工程中的降水風(fēng)險(xiǎn)。在基坑工程當(dāng)中降水風(fēng)險(xiǎn)具體包括下述內(nèi)容：第一，土層承壓性突涌風(fēng)險(xiǎn)，可以通過水文地質(zhì)勘察對所在區(qū)域的土性加以確定，并根據(jù)水文測試得到出水量、地下水位以及相鄰?fù)翆拥乃β?lián)系，對土層水文特性進(jìn)行深入的判別，在確認(rèn)為粉土或以上顆粒且地下水位高出土層分界頂面，土層出水穩(wěn)定時(shí)，說明具備承壓性；第二，安全水位降幅，利用勘察活動，對含水層的水位和頂層進(jìn)行明確，對開挖基坑過程中的安全水位降幅進(jìn)行具體計(jì)算；第三，對基坑降水的可能性進(jìn)行判斷，這種判斷主要涉及兩個(gè)方面，一是結(jié)合抽水試驗(yàn)進(jìn)行水位降深的觀測，根據(jù)安全水位降幅對基坑開挖過程中降水能否達(dá)到工程需要進(jìn)行判斷；二是，結(jié)合降水井流量和抽水設(shè)備對現(xiàn)場的供電、排水等能力進(jìn)行評估；第四，對降水造成的環(huán)境變形風(fēng)險(xiǎn)加以關(guān)注，根據(jù)環(huán)境變形方面的檢測數(shù)據(jù)，能夠?qū)笃诨咏邓斐傻沫h(huán)境變形值進(jìn)行推測，如果推測出的變形值高于控制值，則需要采取相關(guān)措施，對降水影響進(jìn)行有效的控制。

（2）對基坑降水設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)。通過對工程所在地的水文地質(zhì)勘察獲得相關(guān)參數(shù)，構(gòu)建基坑工程的滲流模型，結(jié)合各項(xiàng)數(shù)值對基坑工程的降水效果進(jìn)行模擬，對基坑工程的降水設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)。

（3）對基坑降水沉降控制進(jìn)行指導(dǎo)。有很多方法能夠?qū)咏邓斐傻耐馏w沉降進(jìn)行計(jì)算，最簡單的方法就是利用數(shù)值模型將土層中的水位沉降計(jì)算出來，然后結(jié)合相關(guān)應(yīng)力原理，運(yùn)用分層綜合法進(jìn)行沉降的計(jì)算，進(jìn)而測量分層空隙水壓及沉降數(shù)值，對沉降計(jì)算參數(shù)以及相關(guān)修正系數(shù)加以反向推演，獲得模擬分析結(jié)果，使分層土體沉降的估算得到進(jìn)一步的細(xì)化。根據(jù)估算結(jié)果，在對基坑進(jìn)行施工以前，能夠采取有效措施對坑外水位進(jìn)行控制，比如，根據(jù)回灌試驗(yàn)結(jié)果，采用針對性的措施進(jìn)行回灌，使基坑降水期間的土體水位降幅。

3 結(jié)語

綜上所述，在基坑工程的水文地質(zhì)勘察過程中，能夠應(yīng)用多種技術(shù)手段，能夠?qū)ΤＲ?guī)勘察的不足之處加以彌補(bǔ)，使基坑工程建設(shè)當(dāng)中的地下水風(fēng)險(xiǎn)問題得到有效的判別。并且通過對基坑工程水文地質(zhì)勘察的應(yīng)用，能夠?qū)庸こ痰脑O(shè)計(jì)以及風(fēng)險(xiǎn)防控進(jìn)行科學(xué)的指導(dǎo)，使工程設(shè)計(jì)的科學(xué)性及合理性得到了有效的保證。

[1]陳開禮.關(guān)于巖土工程勘察中水文地質(zhì)問題的思考[J].西部探礦工程,2017,2(12):22-24.

[2]劉萬蘭.基坑工程水文地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].建筑科技,2017,4(4):30-36.

[3]王鶴飛.工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)問題[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2017,6(14):5705-5705.