烏魯木齊頭屯河某建筑地下室底板滲水地質(zhì)原因分析

尚彥軍 金維浚 曹小紅 孟和

文章編號(hào)：1000-8845（2019）04-571-04

中圖分類號(hào)：P588.21+2.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

摘要：施工期基坑干燥，建設(shè)完成后地下室滲水成為影響建筑安全運(yùn)營(yíng)的難題，關(guān)乎前期地質(zhì)勘察結(jié)果再分析和地質(zhì)條件再認(rèn)識(shí)等問(wèn)題。以烏魯木齊西山北麓頭屯河某建筑運(yùn)行中地下室滲水問(wèn)題為例，采用工程地質(zhì)鉆探資料再分析、場(chǎng)區(qū)高密度電法等技術(shù)方法予以剖析。在地形地貌和地層巖性調(diào)查基礎(chǔ)上，采用物探手段及鉆探編錄資料分析，可知地層剖面從上至下由含礫粉土、圓礫和粉砂巖、泥灰?guī)r組成，構(gòu)成表層透水、下部隔水的地質(zhì)模型。淺表薄層卵石層側(cè)向滲漏作用強(qiáng)而導(dǎo)水，垂向上深部鈣質(zhì)砂巖、粉砂質(zhì)泥灰?guī)r隔水，是地下室運(yùn)行期滲水的控制因素。該場(chǎng)區(qū)古近紀(jì)粉質(zhì)砂巖及第四紀(jì)紅粘土作為取土場(chǎng)材料，隔水性能好，為地表湖塘多處發(fā)育的重要內(nèi)因。在綠化澆灌用水及冰雪融化季節(jié)、雨季等時(shí)段地下室滲水現(xiàn)象增多，說(shuō)明卵石層側(cè)向補(bǔ)給構(gòu)成滲水通道。因此，基坑開挖期間，在不滲水隔水層上開挖建筑物基坑時(shí)，需注意淺表導(dǎo)水性強(qiáng)的卵石層和微地形對(duì)滲流的影響。對(duì)重要或永久建筑，基坑開挖過(guò)程中應(yīng)做好淺表防滲水處理，以絕后患。

關(guān)鍵詞：粉質(zhì)砂巖;隔水性;地下室滲水;高密度電法

新生界湖相粉砂巖和河流相卵石層分別構(gòu)成烏魯木齊河沖洪積扇體中的隔水層和含（透）水層，它們不同的組合形式和相應(yīng)的地形地貌，控制了淺層潛水運(yùn)移路徑和富集部位，造成烏魯木齊地鐵施工中出現(xiàn)涌水問(wèn)題[1]。在帶有地下室的多層建筑設(shè)計(jì)和施工中，對(duì)施工期干燥的基坑不做防水處理，運(yùn)行中會(huì)導(dǎo)致地下室滲水發(fā)生。隨著現(xiàn)代社會(huì)快速發(fā)展，含地下室的高層建筑越來(lái)越普遍，地下室使用功能越來(lái)越多，多方面原因產(chǎn)生的滲水現(xiàn)象成為影響其結(jié)構(gòu)功能的重要問(wèn)題[2-3]。本文以西山北麓頭屯河某建筑為例，針對(duì)運(yùn)行期間地下室發(fā)生滲水問(wèn)題，采用電法勘探和鉆探編錄資料分析相結(jié)合的技術(shù)手段，查明滲水原因及通道，提出滲水處理方案及建議，供類似工程參考。

1地理及地質(zhì)條件

烏魯木齊市頭屯河地處烏魯木齊山前坳陷沖洪積平原區(qū)，為新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)和地震多發(fā)區(qū)。某建筑位于該區(qū)王家溝東岸四級(jí)第四系基座階地上，地形主要為波狀起伏的低山丘陵，地勢(shì)南高北低，微傾向西，海拔840～870m。丘陵總體呈近EW向，山頂平緩，植被發(fā)育，為低矮牧草。據(jù)地質(zhì)資料及勘探揭露，地下水埋深大于12m。冬季標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深1.40m。

場(chǎng)區(qū)地層為古近系安集海河組紅色、雜色細(xì)粒沉積巖，第四系更新統(tǒng)烏蘇群洪沖積和全新統(tǒng)坡洪積（表1）[3]?。

頭屯河某獨(dú)棟建筑為地下1層，地上2層，占地面積1580m2，為鋼筋砼全框架結(jié)構(gòu)。2010年開工，2011年竣工（圖1），同年投入使用。地下室結(jié)構(gòu)的砼自防水及防水層沒有做好或局部失效，由防水材料構(gòu)成的整體柔性防水層已破壞。致使該地下室每天都要用潛水泵從集水坑中抽排水（約10m3/d），以防地下室被淹。

王家溝東岸III級(jí)階地面上，王家溝斷層開挖深槽顯示斷層錯(cuò)斷階地砂礫石，被錯(cuò)動(dòng)的最新地層形成于全新世，由4條NEE向近平行、等間距斷層構(gòu)成王家溝活動(dòng)斷層，斷面傾向NNW向，傾角多在70°以上[4]。本建筑位于王家溝斷層南部（圖2）。圖2下方柏油公路朝東陡崖所揭露的古近系A(chǔ)J為向北陡傾的紅色沉積系列，以灰色鈣質(zhì)泥巖、磚紅色粉砂巖和棕紅色泥巖為主。在路塹邊坡開挖形成150m剖面范圍內(nèi)，可見規(guī)模不等的粗粒到粘土的5個(gè)沉積正旋回。該EW向山脊北坡為順向坡，某建筑所在南坡為反向坡，即邊坡傾向與紅層傾向相反。

2電法勘探剖面

為了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)和探測(cè)導(dǎo)水構(gòu)造，圍繞該建筑開展高密度電法勘探。現(xiàn)場(chǎng)采用分辨率較高的5m電極距，布置3條測(cè)線：近NS向剖面2條，長(zhǎng)各300m，剖面方向從南向北;EW向剖面1條，長(zhǎng)150m，剖面方向由東向西（圖3）。

測(cè)線1從南向北地表風(fēng)化層厚約10m左右，且變化不明顯，距剖面南端點(diǎn)80～130m，風(fēng)化層較薄?；鶐r中未發(fā)現(xiàn)明顯斷層，風(fēng)化層底部與基巖接觸面在雨季會(huì)積聚地下水，在風(fēng)化層厚度變化處，由于坡度變化造成滲水（圖4左側(cè)）。測(cè)線2風(fēng)化層厚5～6m，變化不明顯，在與測(cè)線1相交處，風(fēng)化層變?。▓D4下部）。測(cè)線3風(fēng)化層厚度變化較大，存在2個(gè)厚度變薄帶，1個(gè)在距南端點(diǎn)70～100m處，另1處在距南端點(diǎn)180～210m處，平均厚約10m。基巖中不存在斷層（圖4右側(cè)）。

從測(cè)線1和3看，某建筑處于地下隔水層反向坡上，即地表邊坡向南傾斜，地下基巖頂面局部向北傾斜。從EW向剖面測(cè)線2看，某建筑處在基巖向東傾斜的坡面上。從地球物理解釋電阻率剖面，某建筑處在基巖面埋深較大的局部洼地中，即地下基巖隔水層阻礙了地下水向南西方向的運(yùn)移排泄，從而導(dǎo)致局部洼地易成為匯水富集帶。

3鉆探

現(xiàn)場(chǎng)布置8口勘探鉆孔，終孔深度都打到下伏基巖。所取巖心顯示，地層結(jié)構(gòu)從上而下可分為3部分。

含礫粉土（低洼匯水地為耕植土）分布于地表，層厚0.1～2.7m，物理力學(xué)性質(zhì)差，且在基坑開挖深度內(nèi)，全部清除。

圓礫埋深0.1～2.7m，分布均勻，層位穩(wěn)定，工程力學(xué)性質(zhì)較好，最大勘探深10.3m范圍內(nèi)未揭穿?？辈炱陂g鉆孔中重型動(dòng)力觸探（N63.5kg）試驗(yàn)實(shí)際平均錘擊數(shù)32擊，經(jīng)桿長(zhǎng)修正后平均錘擊數(shù)23.2擊。為良好的基礎(chǔ)持力層?。

強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖埋深1.1～8.8m，分布較均勻。工程力學(xué)性質(zhì)較好，厚度大。最大勘探深12.0m范圍內(nèi)未揭穿該層。

某建筑位于學(xué)術(shù)中心北側(cè)，中間隔一條寬6m的柏油路。從鉆孔工程地質(zhì)剖面圖看，圓礫層厚0.3～2.4m，與地面線起伏不完全一致。中西部有局部厚2m以上的圓礫層透鏡體，利于地下水（上層滯水）富集。粗粒徑孔隙大的圓礫層構(gòu)成良好的導(dǎo)水層（圖5）?。采自4個(gè)鉆孔的4個(gè)圓礫層樣品，平均粒徑d60=7.5mm，不均勻系數(shù)Cu=93.8，曲率系數(shù)Cc=0.8～10.4，基本滿足良好級(jí)配土Cu>5和Cc=1～3的條件[5]，屬級(jí)配良好的土。該套良好含水層厚度較大部位易發(fā)育成為局部地下水季節(jié)性富集帶。

建筑施工中基坑開挖時(shí)無(wú)水，呈干燥狀態(tài)，鉆探揭示地下室在地下水位以上?；娱_挖期間地下水沒有顯示，并不代表沒有季節(jié)性上層滯水或季節(jié)性淺層潛水。據(jù)鉆探揭露，圓礫層滲流斷面厚2m，寬100m。按經(jīng)驗(yàn)值圓礫層滲透系數(shù)k=80m/d，滲水量Q=10m3/d，則可據(jù)達(dá)西定律計(jì)算水力梯度I=1/16。旱季施工基坑干燥而不設(shè)防水層或把設(shè)計(jì)的防水層取消了，忽略了地質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)水運(yùn)移和富集的控制作用及運(yùn)行期水位的動(dòng)態(tài)變化，會(huì)給建筑安全運(yùn)營(yíng)帶來(lái)滲漏危害。因此，在這樣的地質(zhì)條件下，有針對(duì)性地做好地下室工程防水層設(shè)計(jì)，無(wú)論旱季施工時(shí)有無(wú)地下水或即使地下水位很低，都應(yīng)設(shè)計(jì)和施作防水層。否則在這樣淺表含水層和局部上層滯水富集情況下，一旦滲漏很難補(bǔ)救，或需很大投入設(shè)施做防水帷幕等維修。

4結(jié)論

基巖隔水層之上以圓礫為特征的含水層分布于淺表，構(gòu)成側(cè)向補(bǔ)給導(dǎo)水通道，在有水源補(bǔ)給條件下，形成局部上層滯水，呈富水區(qū)。這種地質(zhì)模型在建筑施工基坑開挖過(guò)程中不一定立刻顯示滲水，相反開挖中呈干燥，但運(yùn)行期會(huì)受到地下滲水的困擾。因此，除對(duì)地表起伏和地表匯水地形形態(tài)分析外，還需探測(cè)基巖面起伏及含水層厚度變化，利于客觀認(rèn)識(shí)不同于地表徑流的地下水導(dǎo)水通道和富水區(qū)。在全新世粉土、卵石土及古近紀(jì)隔水下伏泥質(zhì)巖等組成的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中，因含水層厚度及基巖面起伏變化，水文地質(zhì)條件局部的復(fù)雜性值得重視。

參考文獻(xiàn)

[1]李紅軍，陳森森.地鐵隧道初期支護(hù)滲漏水處理技術(shù)與施工淺議[J].中國(guó)建筑防水，2018，（14）：1-5.

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[5]唐大雄，劉佑榮，張文殊，等.工程巖土學(xué)（第二版）（M）.北京：地質(zhì)出版社，2005.

項(xiàng)目資助：國(guó)家自然基金項(xiàng)目（41772320），自治區(qū)重點(diǎn)專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目，地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（SKLGP2017K021）共同資助

收稿日期：2019-08-18;修訂日期：2019-09-16;作者E-mail：jun94@mail.igcas.ac.cn

第一作者簡(jiǎn)介：尚彥軍（1967-），河北冀州人，博士，研究員，1997年畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所水文地質(zhì)工程地質(zhì)專業(yè)，從事地質(zhì)災(zāi)害科研與教學(xué)工作

?新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局.城市地質(zhì)綜合勘察區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告（1∶5萬(wàn)頭屯河幅、米泉縣幅），1988

Analysis on the Geologic Factors to Water Seepage in Basement of One Building in Toutunhe District，Urumqi

Shang Yanjun1，2，3，Jin Weijun2，Cao Xiaohong1，Meng He1

（1.Xinjiang Institute of Engineering，Urumqi，Xinjiang，830023，China;2.Institute of Geology and Geophysics，Chinese Academy of Sciences，Beijing，100029，China;3.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing，100049，China）

Abstract： The seepage of the basement after the foundation pit dried during the construction period often becomes a difficult problem affecting the safe operation of the building， which is related to the re-analysis of the geological survey results and the re-recognition of the geological conditions. In this paper， the seepage problem of a basement in the opera- tion of a building in Toutunhe District at the northern foot of the Western Mountain， Urumqi， is taken as an example.It is analyzed by means of re-analysis of engineering geological drilling data and high-density electrical method in the build- ing site. Based on the investigation of topography， geomorphology and stratigraphic lithology， the combination of geo- physical prospecting methods and drilling data reveals a geological model controlling surface permeability and bottom water barrier. The model is that the stratigraphic profile is composed of gravel silt， gravel and siltstone from top to bot- tom. The lateral seepage of shallow and thin pebble beds is strong and conductive. Vertically， deep calcareous sandstone and silty marl are aquifuge， which are the controlling factors of basement seepage during operation. At the same time， the Neogene silty sandstone and Quaternary red clay in this area have been used as building materials， and their good wa- ter resistance has become an important internal cause for the development of surface lakes and ponds in this area in histo- ry. The increase of basement seepage during the period of water use for greening irrigation， ice and snow melting season and rainy season shows that the lateral recharge of pebble layer constitutes the seepage passage. The results show that when excavating the foundation pit of the building on the impervious aquifer， attention should still be paid to the influ- ence of the pebble layer with strong superficial water conductivity and micro-topography on the seepage flow. For impor- tant or permanent buildings， the superficial water treatment should be done well during the excavation of the foundation pit in order to avoid future dangers.

Key words： Silty sandstone;Aquifuge;Seepage of basement;High density electric exploration method