对基坑排水引发周边地面沉降的预测

■林海

（湛江市矿业技术工程服务中心 广东湛江 524022）

对基坑排水引发周边地面沉降的预测

■林海

（湛江市矿业技术工程服务中心 广东湛江 524022）

本文以承建湛江某大厦工程基坑排水为例，在分析场地岩土体工程地质及水文地质特征的基础上，通过简易抽沓试验计算水文地质参数，预测基坑排水过程中，可能引发周边地面沉降的影响范围和影响程度，并提出防治措施和建议。

基坑排水地面沉降预测湛江

工程占地面积17100m2，为一座综合性酒店，包括56层高的塔楼、3层地下室和7层商业裙楼，楼高220m。基础类型采用桩基础，设计基坑开挖深度10m。该项目总投资约3.8亿元人民币，建设期计划为3年。场地周边分别为商业楼房、住宅楼房及城市交通要道。

1 场地岩土工程地质特征

工程场地在深度90 m内地基土共划分为9层，各层特征描述如下。

①素填土：分布于地表，由粉质黏土、砂粒组成，局部含少量碎石砖块，层厚0.30～3.00m。建议承载力特征值100 kPa。

②粉砂：广泛分布于整个场地，稍湿一饱和，松散，含多量粉黏粒，顶面标高5.66～9.06 m，层厚0.70～4.80 m。建议承载力特征值100 kPa。

③中、粗砂：分布于整个工程场地，褐黄、灰白、褐红色等，饱和，稍密，局部松散或中密，含少量粉粒，顶面标高4.09～6.42m，层厚2.40～10.00 m。建议承载力特征值180 kPa。

④黏土、粉质黏土：杂色，湿，软塑-可塑，含少量粉细砂粒，局部具薄层理，层面间粉砂；层顶标高-2.56～4.02m，层厚0.70～5.75 m。建议承载力特征值115 kPa。

⑤中砂：褐黄色、浅褐黄色、灰黄色，饱和，稍密一中密，层顶标高-5.06～-0.45 m，层厚0.50～5.00 m。建议承载力特征值190kPa。

⑥薄层状黏土：灰色、浅灰色、浅灰绿色，湿，软塑-可塑；具薄层理，层面间粉砂，局部间夹薄层细砂、中粗砂，顶面标高-6.94～1.12m，层厚或揭露层厚24.70～40.80m。建议承载力特征值130 kPa。

⑦-1中、粗砂：灰、浅灰色、饱和，中密一密实，局部稍密，含少量粉粒，常间夹薄层黏土；顶面标高-35.51～-27.00m，层厚或揭露层厚1.80～15.00 m。建议承载力特征值190 kPa。

⑧中、粗砂：浅灰、浅灰白色、饱和，中密-密实；较均匀，含较多量粉黏粒；局部间夹薄层黏土；层顶标高-46.33～-31.64 m，厚3.60～19.90 m。建议承载力特征值250 kPa。

⑨黏土、粉质黏土：浅灰白色、灰黄色、褐红色等；稍湿，硬塑；含少量粉细砂粒，局部含较多粉细砂粒或中细砂粒；局部夹薄层粉土或粉砂；顶面标高-51.54～-42.50 m，揭露层厚4.90～14.45 m。建议承载力特征值290 kPa。

2 水文地质特征

2.1 地下水类型及其特征

据区域水文地质资料，区内地下水类型为松散岩类孔隙水，主要赋存于第四纪湛江组及其下的晚第三纪下洋组中。根据含水层埋藏深度、水力特征及开采条件，主要分为浅层潜水一微承压水(含水层埋深小于30 m)、中层承压水(含水层埋深30～200 m)和深层承压水(含水层埋深200～500m)。

（1）浅层潜水-微承压水工程场地均有分布，含水层主要为湛江组的粗砂、中砂，厚2.40～10.00 m，水位埋深3.30～4.80 m，水量贫乏-中等，单孔涌水量为22.464～1 000 m3/d，水化学类型为HCO3-Ca和HCO3-Ca·Na，pH值为6.67～7.61，侵蚀性CO2为3.91～34.22 mg/ L，HCO为2.156～2.445 mmol/L，SO-为25.26～50.53 mg/L，矿化度184.47～294.78 mg/L。浅层地下水对混凝土结构具有弱-中等腐蚀性，对混凝土结构中钢筋无腐蚀作用，对钢结构具有弱腐蚀性。

（2）中层承压水场内均有分布，据区域水文地质资料，含水层主要为湛江组和下洋组的粗砂、砾石及中细砂，有3～6层，总厚度30～40 m。地下水位埋深5～12 m，水量较丰富，单井涌水量达1800 m3/ d，水化学类型为HCO3-Mg·Na型，pH值为6.45～6.98，Mg2+为6.45～12.36，NH4+为0.06～0.75 mg/L，HCO3-为1.336～1.955 mmol/L，SO42-为3.17～9.56 mg/L，Cl-为10.14～18.58 mg/L，总矿化度为138.65～190.79 mg/L。对混凝土具有弱腐蚀，对钢筋混凝土结构中的钢筋不具腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

（3）深层承压水据区域水文地质资料，含水层主要为下洋组砾石、砾砂及中粗砂，共有3～10层，总厚度70～190 m。地下水位埋深8～10 m。水量丰富，单井涌水量达2500m3/d。水化学类型为HCO3-Na型。

2.2 地下水补给、径流和排泄条件

地下水的补给类型可分为渗入补给型(浅层水的主要补给类型)与越流补给型(中、深层承压水的主要补给类型)。浅层水接受降雨及地表水渗入补给，然后侧向径流向海区排泄，或越流补给中层承压水，部分耗于开采、土面蒸发和叶面蒸腾。由于区域上该层开采分散，降水及地表水补给充分，未形成区域水位降落漏斗，径流、排泄条件基本保持天然状态。湛江市区长期集中大量开采中、深层承压水，形成了地下水位区域降落漏斗，中、深层地下水主要向开采中心径流，以开采形式排泄。由于区域降落漏斗的形成，引发了轻微区域地面沉降。

2.3 地下水动态

浅层潜水-微承压水水位动态主要受气候影响，与降雨关系最为密切。水位峰谷值出现时间与降雨量峰谷值出现的时间基本一致。水位在雨季开始回升，旱季下降，年平均水位变幅约为0.3 m。中层承压水水位动态受气象、开采等因素影响，水位峰谷值出现较雨季滞后2～3个月，年水位变幅最大达4.00 m。

3 基坑排水引起周边地面沉降预测

3.1 场地抽水试验结果及水文地质参数的确定

为查明工程场地内浅层含水层的渗透性，本次工作进行了简易抽水试验，其成果见表1。

表1 抽水试验成果

根据抽水试验结果，分别求得渗透系数K=1.4(m/d)，影响半径R=56 m。

3.2 基坑排水引发周边地面沉降预测

场地地下水水位埋深3.30～4.80 m，浅层地下水主要赋存于②、③、⑤层砂土层中。②层粉砂厚0.70～4.80 m，③层中砂、粗砂厚2.40～10.00 m，⑤层中砂厚0.50～5.50 m。设计基坑开挖深10 m，在地下水水位以下，因此基坑开挖过程中必须进行抽排水。而基坑抽排水将引起周边地下水水位下降，致使土层压缩、压密，从而导致场地周边地面沉降。根据《工程地质手册》(第4版，2007)，地下水位下降引起的地面沉降量按下式进行估算。

P62[文献码]B

1000-405X（2015）-10-333-2