降低地下水位對(duì)周?chē)ㄖ挠绊懛治黾皯?yīng)對(duì)措施

文/鄭利紅 廣州市建筑工程職業(yè)學(xué)校 廣東廣州 510403

隨著國(guó)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(shí)土地資源的稀缺性就慢慢凸顯出來(lái)了，因此現(xiàn)在的建筑物都在向地下要空間，越來(lái)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(kāi)挖建設(shè)過(guò)程中，為了有一個(gè)干燥的施工環(huán)境更為了安全，一般都會(huì)把地下水先抽至基坑底以下，這時(shí)基坑降水給周邊建筑帶來(lái)的影響也隨之而來(lái)，尤其是在珠三角這種地下水資源豐富的地區(qū)，這個(gè)問(wèn)題尤為突出。本文以佛山某商業(yè)項(xiàng)目在基坑開(kāi)挖過(guò)程中降水給周邊原有的建筑物帶來(lái)的影響為例，闡述了降水對(duì)周?chē)ㄖ锏挠绊?，以及?yīng)對(duì)措施，最后對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1、工程概況

佛山市某商業(yè)建筑位于一片新開(kāi)發(fā)的地區(qū)，周邊比較空曠，唯有北邊距離擬開(kāi)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(chē)場(chǎng)，基坑長(zhǎng)約240 米，寬約160 米，開(kāi)挖深度12.6 米，四面采用1:1 的放坡開(kāi)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(guò)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(wú)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(kāi)始施工，10月份開(kāi)始進(jìn)行基坑降水，至2018年3月份時(shí)已經(jīng)挖至地下7 米處，地下水位降至7.5 米處，此時(shí)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(guò)觀測(cè)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(méi)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(duì)該居民房進(jìn)行了沉降監(jiān)測(cè)，經(jīng)過(guò)測(cè)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(shí)停止了降水作業(yè)，測(cè)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(píng)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(méi)辦法修復(fù)了，好在沉降問(wèn)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(duì)于建筑物對(duì)地基變形允許值，這個(gè)沉降對(duì)整棟建筑來(lái)說(shuō)還不會(huì)造成太大的損害，不會(huì)影響正常使用，但是如果沉降繼續(xù)發(fā)生則會(huì)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(huì)再擴(kuò)大，但是新項(xiàng)目的基坑要開(kāi)挖又必須要降低地下水位，因此我們?cè)趯?duì)地下水的涌水量和土質(zhì)進(jìn)行計(jì)算后得出了如下的解決方案。

3、地下水計(jì)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(jì)算出基坑的涌水量，單個(gè)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。

圖1 擬開(kāi)挖基坑平面圖

圖2 基坑降水示意圖

3.1 基坑涌水量計(jì)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(jiǎn)化計(jì)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,l 為過(guò)濾器進(jìn)水部分長(zhǎng)度，根據(jù)上述公式我們結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況以及勘查的水文地質(zhì)參數(shù)，計(jì)算出基坑的涌水量不是很大，而且現(xiàn)場(chǎng)的土質(zhì)為粉土，據(jù)此我們采用了設(shè)置回灌井來(lái)保持地下水位不變的方法。回灌井的原理就是在降水井點(diǎn)與舊建筑之間設(shè)置回灌井，把從降水井點(diǎn)里抽上來(lái)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：

圖3 抽水水位線

圖4 回灌水位線

利用這一特點(diǎn)，我們可以根據(jù)抽水井點(diǎn)的參數(shù)來(lái)設(shè)置回灌井點(diǎn)，在每一個(gè)抽水井點(diǎn)和舊建筑中間的位置設(shè)置一個(gè)回灌井，回灌井的大小可以取抽水井的尺寸，但是為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，我們?cè)谠O(shè)置回灌井的時(shí)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：

圖5 回灌井設(shè)置

4、結(jié)果測(cè)量和效果分析

在所有這些回灌井設(shè)置好之后，我們?cè)诿總€(gè)回灌井與抽水井至舊建筑之間設(shè)置了兩到三個(gè)觀測(cè)孔，用以測(cè)定地下水位的液面變化。在重新啟動(dòng)抽水機(jī)和對(duì)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(shí)間之后舊建筑的地基沒(méi)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：

圖6 設(shè)置回灌井后的地下水位

結(jié)語(yǔ)：

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(shí)，要注意幾點(diǎn)：

（1）在設(shè)置回灌井和抽水井時(shí)，要注意對(duì)抽水和回灌水的過(guò)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(duì)透水性不佳的粘性土效果一般。