基坑工程水文地质勘察设计与应用

2018-01-30黄丽芳

世界有色金属 2018年7期

黄丽芳

（安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院，安徽蚌埠 233000）

为了使地下工程中的地下水风险得到有效的控制，避免对周围环境造成影响，使其发生变化，应该在对基坑工程进行具体设计之前，对施工所在地的水文地质条件进行细致的勘察，明确掌握施工区域的水文地质情况，对控制地下水的可能性进行判别，并对可能引发周围环境变形的因素进行评价，以此来提升工程设计的科学性及合理性，使工程的顺利实施得到保证。

1 基坑工程方面的水文地质勘察设计

结合地下工程的施工特点，对基坑工程建设中的地下水风险进行初步的分析，对基坑工程方面的水文地质勘察进行具体的设计。

1.1 测试水文地质条件的设计

（1）抽水试验设计。结合抽水试验的主要目的，对抽水试验进行设计时，通常需要遵循以下原则：第一，对水文地质参数进行计算，具体需要对多井观测和单井抽水的方法加以应用，要保证观测井的数量大于3口，在对非完整井加以应用时，需要保证同一层当中的观测井具有相同的过滤器长度，并保证设置的含水层深度相等[1]。第二，对各土层间的水力联系进行判别，在测试土层当中，应该将抽水井布置在出水量大且含水较为丰富的土层当中，要保证各观测土层中的观测井布置大于2口。第三，对抽水效果进行判别，需要对不同井结构发挥的抽水效果进行判别，同时还要对不同井数发挥的抽水效果进行判别，在结构不同的判别方面，需要在不同井结构当中开展井抽水试验，对于距离以及流量相同的测量井。需要对水位降深进行观测和判别；对于抽水井数量不同的效果判别，通常需要从单井开始，然后对抽水井的数量进行不断的增加，对水位降深进行具体的观察，一般可以将单井抽水时间设置在24h以上，群井在各阶段中的抽水时间同样要大于24h，抽水总时长应该大于7d。

（2）回灌试验设计。可以将回灌分成加压回灌及自然回灌，通常可以对单井回灌的方法加以应用，了解相关实验参数，涉及到不同回灌压力情况下回灌的作用范围以及具体流量等，同时还包括定期回扬以后产生的流量变化等。在对回灌实验进行设计时，需要坚持下述原则：第一，尽量按照直线的方式对回灌实验井进行布设，布设数量应该大于3口，间距设置方面，应该比同含水层当中的抽水井间距小；第二，在止水帷幕的范围当中，应该将回灌井的深度尽量加大，而滤管则应该在含水层上部进行设置；第三，单个回灌井的回灌时间应该大于7d。在具体实验过程中，通常会将回灌实验和收水实验结合进行，主要是为了对抽水和回灌双重作用下研究地下水渗水的主要规律，在试验过程中需要先进行抽水，后进行回灌，在回灌井布设方面，应保证布设位置远离抽水井的干扰[2]。

（3）孔隙水压测试方面的设计。应该在水文地质测试井的作用范围之外布设孔隙水压孔，为了对孔隙水压孔进行可靠的测试，需要在等距位置上进行对比孔的布设，对比孔的布设数量应该在2个以上，所以，测试孔隙水压力应该布设2条直线以上，监测的半径则应该大于30m，对于位置较为特殊的部分，则可以适当增加测试孔。为了对隔水效果加以保证，各孔隙水压测试传感器储量应该小于5个，对于厚度小于30m的土层，应该将埋设数量设置为1。宜在层中部位进行深埋[3]。

1.2 监测周边环境沉降设计

①地表沉降监测。将水文地质测试群井的中心位置为中心点，应该将监测地表沉降的范围设置在70m以上，各测点之间通常需要保留10m的间距，如果试验区域的沉降反应较为敏感，也可以按照网格状的方式进行布设。在布设沉降监测点的过程中，还要和孔隙水压孔对应，通常会在孔隙水压孔周围进行地表监测点的布设，方便与相关沉降数据进行参照分析。

②监测土体分层沉降。应该结合孔隙水压孔的布设位置对分层沉降孔进行对应的布设，通常需要将多点位移计或磁环设置在沉降孔的底部，确保布设位置能够处于地下水渗流的影响范围之外。③监测建筑物沉降。应该在周围建筑的四角进行沉降监测点的布设，如果建筑物的长度较大，则需要按照20m的间隔在较长的方向上增加监测点。

2 基坑工程水文地质勘察评价应用

（1）对基坑工程中的降水风险。在基坑工程当中降水风险具体包括下述内容：第一，土层承压性突涌风险，可以通过水文地质勘察对所在区域的土性加以确定，并根据水文测试得到出水量、地下水位以及相邻土层的水力联系，对土层水文特性进行深入的判别，在确认为粉土或以上颗粒且地下水位高出土层分界顶面，土层出水稳定时，说明具备承压性；第二，安全水位降幅，利用勘察活动，对含水层的水位和顶层进行明确，对开挖基坑过程中的安全水位降幅进行具体计算；第三，对基坑降水的可能性进行判断，这种判断主要涉及两个方面，一是结合抽水试验进行水位降深的观测，根据安全水位降幅对基坑开挖过程中降水能否达到工程需要进行判断；二是，结合降水井流量和抽水设备对现场的供电、排水等能力进行评估；第四，对降水造成的环境变形风险加以关注，根据环境变形方面的检测数据，能够对后期基坑降水造成的环境变形值进行推测，如果推测出的变形值高于控制值，则需要采取相关措施，对降水影响进行有效的控制。

（2）对基坑降水设计进行指导。通过对工程所在地的水文地质勘察获得相关参数，构建基坑工程的渗流模型，结合各项数值对基坑工程的降水效果进行模拟，对基坑工程的降水设计进行指导。

（3）对基坑降水沉降控制进行指导。有很多方法能够对基坑降水造成的土体沉降进行计算，最简单的方法就是利用数值模型将土层中的水位沉降计算出来，然后结合相关应力原理，运用分层综合法进行沉降的计算，进而测量分层空隙水压及沉降数值，对沉降计算参数以及相关修正系数加以反向推演，获得模拟分析结果，使分层土体沉降的估算得到进一步的细化。根据估算结果，在对基坑进行施工以前，能够采取有效措施对坑外水位进行控制，比如，根据回灌试验结果，采用针对性的措施进行回灌，使基坑降水期间的土体水位降幅。