基坑工程的環(huán)境水文地質(zhì)研究

王曉旭1，任光富2

（1.中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430056；2.武漢車(chē)都軌道交通有限公司，湖北 武漢 430050）

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市建設(shè)成為重點(diǎn)項(xiàng)目。在建筑物不斷涌現(xiàn)的情況下，深基坑工程也不斷出現(xiàn)，呈現(xiàn)出更深更大的規(guī)模和深度，風(fēng)險(xiǎn)也越來(lái)越大?；影踩c水文地質(zhì)息息相關(guān)，如何減少基坑安全及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)成為了目前施工中需要研究的重要問(wèn)題。文章針對(duì)于基坑工程設(shè)計(jì)和地下水文地質(zhì)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：深基坑；水文地質(zhì)；地下環(huán)境；風(fēng)險(xiǎn)

隨著城市建設(shè)現(xiàn)代化的進(jìn)程，地下一系列工程項(xiàng)目也在不斷的擴(kuò)大和加深，如何將地下工程環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)降到最低是需要重點(diǎn)研究的。在項(xiàng)目不斷擴(kuò)大的今天，地下環(huán)境也越來(lái)越復(fù)雜，處理難度也越來(lái)越大，基坑工程地下水的控制也隨之加大?，F(xiàn)在很多基坑事故都是由于地下水沒(méi)有得到較好控制引起的。

為了減少基坑建設(shè)過(guò)程中因地下水造成的安全問(wèn)題，需要在項(xiàng)目進(jìn)行前對(duì)于基坑的周?chē)h(huán)境和復(fù)雜地區(qū)進(jìn)行調(diào)查和測(cè)評(píng)，為基坑的設(shè)計(jì)做好提前的設(shè)計(jì)以及部署工作，減少地下水對(duì)于基坑安全和和周?chē)h(huán)境的影響。

1 深基坑研究現(xiàn)狀

隨著科技的進(jìn)步，三維城市空間開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為了一個(gè)必然趨勢(shì)。地下空間被世界各大城市開(kāi)發(fā)成了地下室、地鐵、車(chē)站等多種大型設(shè)施，其地下工程的開(kāi)發(fā)均是基坑工程優(yōu)化的結(jié)果。大型地下工程的建筑均是有大量的工作人員經(jīng)過(guò)了多次的研究、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、反復(fù)分析才得以實(shí)現(xiàn)的。我國(guó)的深基坑經(jīng)過(guò)了20多年的發(fā)展，也在不同的方面取得了相應(yīng)的成就?，F(xiàn)在大型地下商場(chǎng)、地鐵、交通等方面的建設(shè)，以突飛猛進(jìn)的形式跟進(jìn)者國(guó)際步伐而發(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及技術(shù)的進(jìn)步。

2 調(diào)查水文地質(zhì)特征

為了做好地下復(fù)雜環(huán)境下深基坑地下水的控制，需要提前查明工程建設(shè)場(chǎng)地地下水的分布情況以及水質(zhì)特征，做出更好的控制方案設(shè)計(jì)。目前均是以鉆探、靜探的方式來(lái)了解不同地下水層的情況，

2.1 含水層以及類(lèi)型分析

為了進(jìn)一步開(kāi)展地下水控制工作，需要將地下環(huán)境含水層以及地下水類(lèi)型的分析做好提前的調(diào)查。尤其是基坑工程的水文地質(zhì)與供水文地質(zhì)分析又有所不同，如含水層的水文地質(zhì)可以從不同粘土以及粘土的透水性上進(jìn)行分析。而在基坑與粘土關(guān)系上，黏土與粉士土可以作為含水層考慮，另外在水文地質(zhì)評(píng)價(jià)中還需要考慮到基坑潛水與承壓水間存在相互轉(zhuǎn)化的可能性。

2.2 地下含水層

含水層的分布情況，在基坑項(xiàng)目上基本上都是由不同的人對(duì)于資料的采集而來(lái)的，資料基本上均來(lái)自于模擬場(chǎng)區(qū)，對(duì)于地下水控制的資料較少。并且由于含水層的變化較大，對(duì)于水文地質(zhì)的概念會(huì)因資料的限制而缺乏真實(shí)性。

2.3 水文地質(zhì)參數(shù)設(shè)定

水文地質(zhì)參數(shù)是地下水滲流的重要標(biāo)志，是對(duì)于巖土體中孔隙的性狀和應(yīng)力狀態(tài)的表征。參數(shù)的數(shù)值直接影響著地下水控制的設(shè)計(jì)、施工等方面是否準(zhǔn)確、可靠以及安全。最基本的水文地質(zhì)參數(shù)可以由滲透系數(shù)和儲(chǔ)水系數(shù)得出。

（1）單井抽水試驗(yàn)的問(wèn)題。單井抽水試驗(yàn)進(jìn)行水文地質(zhì)參數(shù)測(cè)定時(shí)，多采用解析解，在使用時(shí)要求較為嚴(yán)格，在實(shí)際工作中卻很難達(dá)到要求，對(duì)于解析解的使用也有了一定的限制。解析解需要空間的設(shè)置，而模擬的空間較為較小，直接導(dǎo)致了其地下水控制分析的不準(zhǔn)確性。由于地下水系統(tǒng)是一個(gè)流動(dòng)的開(kāi)放性系統(tǒng)，對(duì)于如何將地下水控制好，含水層上下的資料都十分重要。但是由于解析解很難得到系統(tǒng)性的水文地質(zhì)參數(shù)，對(duì)于地下水的控制措施也是有限的。

（2）針對(duì)解析解的解決方案。對(duì)于實(shí)際應(yīng)用中需要建立三維數(shù)值模型，來(lái)將含水層進(jìn)行準(zhǔn)確的概念化，利用模型的數(shù)值進(jìn)行求取相關(guān)參數(shù)。三維模型建立時(shí)在實(shí)驗(yàn)允許的情況下，進(jìn)行合理的觀測(cè)鏡布置，來(lái)解未知參數(shù)的問(wèn)題。由于在圍護(hù)施工完成后，底層會(huì)受到不同的干擾，模型邊緣會(huì)發(fā)生不同的變化，為了使地下水控制運(yùn)行得到保證，應(yīng)該在降水運(yùn)行前先抽水進(jìn)行試驗(yàn)。

3 基坑工程環(huán)境水文地質(zhì)分析

3.1 基坑環(huán)境變形的分析

由于降水會(huì)給原有基坑周?chē)斐伤翍?yīng)力失衡的情況，如發(fā)生土體變形，則會(huì)危及到地下管道，以及地面建筑的安全，更甚者會(huì)給工程建設(shè)帶來(lái)相當(dāng)大的嚴(yán)重?fù)p失。在實(shí)際操作過(guò)程中，由于底層的復(fù)雜性以及沉降理論的不完善，單純的依靠理論分析來(lái)判斷預(yù)測(cè)降水環(huán)境造成的環(huán)境變形是不準(zhǔn)確的。為了進(jìn)一步提高其準(zhǔn)確度需要在群井抽水試驗(yàn)期間布設(shè)地表沉降點(diǎn)和分層沉降點(diǎn)，進(jìn)一步測(cè)量環(huán)境的變形，有利于分析基坑開(kāi)挖期間因降水造成的環(huán)境變形情況。具體分析主要包括：①通過(guò)分析距離抽水中心不同距離的沉降量，了解降水造成的沉降漏斗大小；②根據(jù)沉降時(shí)間的變化，推出相應(yīng)的關(guān)系，為后期沉降做預(yù)測(cè)服務(wù)；③沉降后地表恢復(fù)的速度可以判斷出其回彈性。

根據(jù)研究報(bào)道，地面沉降理論一般分為經(jīng)典彈性地面以及準(zhǔn)彈性地面以及地面沉靜的里邊學(xué)理論。而對(duì)于流變學(xué)理論可以更為全面的、準(zhǔn)確的解釋地面沉降現(xiàn)象發(fā)生過(guò)程和規(guī)律，更能準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)地面沉降。但是往往利用流變學(xué)理論進(jìn)行測(cè)評(píng)時(shí)需要用的參數(shù)較多，在實(shí)際運(yùn)用中收到了一定的限制性。為了做出環(huán)境變形預(yù)測(cè)就需要從環(huán)境控制的抽水試驗(yàn)中，對(duì)于地表檢測(cè)較多，封層沉降檢測(cè)數(shù)據(jù)較少以及降水過(guò)程中各個(gè)土層間的協(xié)調(diào)變形機(jī)制研究較少進(jìn)行改變，通過(guò)布設(shè)高精度的分層沉降標(biāo)準(zhǔn)分析降水沉降帶來(lái)的變形。

3.2 水環(huán)境的分析

由于基坑降水期間，地下水的外排量較大，一般較為繁華的地方，需要進(jìn)行抽水。但是抽出來(lái)的水質(zhì)較為復(fù)雜，無(wú)法得到有效的利用，而隨意的排放，對(duì)于環(huán)境會(huì)有一定的危害。因此利用地下水的水質(zhì)不同，可以將其不同的水質(zhì)進(jìn)行不同的利用。在技術(shù)和條件允許的情況下，做到了水資源的循環(huán)使用，并達(dá)到了節(jié)約用水和保護(hù)環(huán)境的作用。

3.3 地下水控制在基坑工程中的研究

控制好地下水，其不僅可以保證基坑施工的安全性，又可以滿足環(huán)境要求下地下水的控制。比如某個(gè)車(chē)站工程，其位于城市的市中心，北鄰淮海中路，又與已經(jīng)建成的地鐵呈現(xiàn)了L行的相交，其管道布置較多，且基坑建設(shè)環(huán)境非常復(fù)雜。在整個(gè)設(shè)計(jì)中，針對(duì)于不同圍護(hù)深度下坑內(nèi)降水引起周邊影響，都需要考慮到，通過(guò)充分的考量利用現(xiàn)代技術(shù)，選用了工況二最為最終圍護(hù)型式。

4 結(jié)束語(yǔ)

基坑環(huán)境水文地質(zhì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，其涉及的方面較多，對(duì)于深基坑水文地質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí)需要對(duì)于基坑下地質(zhì)水的分布以及特征進(jìn)行分析。做出詳細(xì)的調(diào)查后，總結(jié)地下水控制可引起的環(huán)境變化，以及地下水環(huán)境變化、水位的升降原因，最后針對(duì)于以上的分析制定出有效的基坑地下水控制措施。隨著我國(guó)生活水平的提高，人們對(duì)于生活環(huán)境要求也越來(lái)越高，一方面為了節(jié)約土地；另一方面也是為了更現(xiàn)代化的生活，大量的高層建筑拔地而起，這樣的大規(guī)模的大規(guī)模的地下工程，就必須要保證地下環(huán)境的安全性。由于深基坑設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，不確定因素較多，所以頻繁有工程事故發(fā)生，比如現(xiàn)在經(jīng)常報(bào)道的城市中出現(xiàn)地面下降以及深坑的情況，這都是由于深基坑工程設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有做到多方面的考察而導(dǎo)致的，為了大家的生命財(cái)產(chǎn)安全，對(duì)于深基坑環(huán)境水文地質(zhì)的研究是比不可少的。

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文章編號(hào)：2096-2789（2017）02-0194-02