基坑工程建设中的水文地质勘察技术实践思考

宋伟强

摘要：在基坑工程建设过程中，准确探测并分析工程水文地质条件，不仅可以获得明确的水文地质参数，而且可以保证地基基础施工安全、顺利进行。因此，本文以基坑工程建设中水文地质勘察技术为研究目标，介绍了基坑工程建设中水文地质勘察技术应用的重要性，对基坑工程建设中水文地质勘察设计进行了简单的分析。并对基坑工程建设中水文地质勘察技术实践进行了进一步探究。

关键词：基坑工程：水文地质;勘察

1.前言

某大型基坑工程位于冲积平原，地势起伏不大，地面标准高度在1.82m—2.89m，规划用地面积为226522m2，总建筑面积为498556m2，其中地上建筑面积为368597m2，地下建筑部分为129959m2，包括商业公共区、商业区两个模块。该工程拟建场地在勘察深度范围内，主要地基土为第四系全新统，由粉土、粘土构成。本文对该基坑工程建设中水文地质勘察技术的应用进行了简单的分析，具体如下。

2.基坑工程建设中水文地质勘察技术应用的重要性

基坑工程水文地质勘察可通过对建筑工程厂区、周边环境地下水渗漏规律分析，确定基坑工程施工区域内异常变化水文地质情况[1]。同时确定基坑工程施工阶段潜在地下水风险。在这个基础上，通过对基坑工程建设阶段地下水控制诱发性环境变形情况的分析，可以为基坑工程支护方案的合理设计提供依据。

3.基坑工程建设中的水文地质勘察设计

3.1基坑工程水文地质勘察设计标准依据表l中基坑工程各土层地质参数及地质组成，在基坑工程水文地质勘察试验设计过程中，可结合《建筑地基处理技术规范》《基坑工程手册》《地基与基础工程施工及验收规范》的相关要求，逐步细化基坑工程周边环境要求及工程功能要求，合理设计基坑水文地质勘察试验。同时依据基坑工程水文地质勘察设计标准，在基坑工程水文地质勘察方案设计过程中，应保证设计布点范围涵盖整体水文地质勘察现场，且布点间距离在15.Om—15.8m之间。特殊情况下，可适当增加水文地质勘察布点密度[2]。

3.2基坑工程水文地质勘察试验设计

为了确定基坑工程不同裂隙发育阶段、断裂发育阶段地下水文地质参数，在基坑工程水文地质勘测阶段可以钻孔C3l为基点，进行分段抽水试验设计。

C31孔位于该基坑工程中部，设计孔深为280m，于2017年11月02日进行钻探施工。同年11月12日钻至现128m时开始涌水，涌水量达230m3/d，水头高度超出孔口18.9m，至工程竣工阶段总涌水量为l48m3，水头也由以往的18.9m降至4.2m左右。本次试验设计用方法为分段稳定抽水试验方法。由于该基坑123.8m～126.5m为断层破碎带，265.2m—298.2m为岩石挤压破碎带，其中断层破碎带位置有承压水涌水情况。因此，在水文地质勘测试验过程中可将钻孔划分为三个阶段。其中第一阶段为0～289.3m位置。设计钻孔模式为全孔抽水模式，设计用钻孔方法为多降深稳定流抽水试验方法。在首次定降深抽水完毕之后，可持续抽水25h，随后进行下次深部抽水试验，共两次;第二阶段为0～138.6m位置。第二阶段钻孔试验前期，需要在第一阶段钻孔试验全部完成后，将孔深138.6m孔全部封堵。并采取适当的止水措施。随后分为两次降深稳定抽水，每次降深稳定抽水25h。并将孔深125.Om～138.6m段进行封孔止水处理;第三阶段抽水试验在0—125.Om位置。由于该基坑工程岩体无明显破碎，也没有较大的出水量。因此在第三阶段抽水试验结束之后，可以采用水位恢复速度计算的方法对整体岩层渗透系数进行核算[3]。

3.3基坑工程水文地质勘察数据计算方法设计

由于本次基坑T程水文地质勘察第一阶段、第二阶段为混合抽水模式。其中0～125.Om位置为完整基岩，125.Om—138.9m位置为断裂破碎带，两者水文地质性质具有较大的差异，因此可分别进行第一阶段水文地质参数、第二阶段水文地质参数的计算。在第一阶段、第二阶段水文地质参数计算完毕之后，利用反算推理的方式计算138.9m～289.3m破碎带端渗透系数。必要情况下，可利用水文地质测试模型构建的方式，在计算机系统终端进行水文地质数据的三维模拟分析。

4.基坑工程建设中的水文地质勘察技术实践

4.1基坑工程水文地质参数计算

依据第一阶段、第二阶段混合抽水试验情况，首先可依据承压水完整井抽水试验计算公式，对第一阶段、第二阶段平均渗透系数进行计算。其中承压水完整井抽水试验公式为：

平均渗透系数=0.366×混合抽水时钻孔出水量×Lg（抽水影响半径-0.045）/含水层厚度

上述式子中，混合抽水时钻孔出水量单位为lm3/d，抽水影响半径单位为m，一般取经验值lOO.Om，含水层厚度单位为m。

基于不同基岩裂隙发育程度岩层渗透系数间差异，完整基岩段、发育裂隙挤压破碎帶渗透系数间也具有较大差异。因此，依据内部基岩裂隙水预测计算公式，可利用地下水动力学法、经验公式法，对隧道开挖涌水量进行预先评估核算。以裂隙水渗透渠出水量计算为例，C31孔孔深123.8m—126.5m位置遇F4断裂带导水裂隙，基坑工程各土层体系具有一定的承压性及自流性。而基于钻孔揭露初期地下水稳定水文高度及孔口稳定流量数据，可设定C31分段抽水渗透出水量计算公式为：

隧道出水量=断裂带隧道长度×渗透系数×（断裂带水头高度隧道内水深）1/2

上述式子中，隧道出水量单位为m3/d，断裂带隧道长度取l.Om，断裂带水头高度及隧道内水深单位为m。

4.2基坑工程水文地质勘察结果分析

首先，在基坑工程首段钻探过程中，在128.Om深度遇地下水初见水位，依据已有钻探施工方式，在粉质粘土、粉土位置地下水划分难度较大。因此依据区域水位气象情况、水位赋存情况、场地地质条件、地下水类型，基坑工程建设施工人员可对承压水水位、水量、潜水、水力等因素间联系进行分析。随后为明确粉质粘土性质，可在场地内设置3口钻探井。

其次，在钻探井掘进阶段，在分段掘进、分段观测水位的基础上，依据量测稳定水位数据，可得出填土、浜填土为主要潜水赋存位置。基于基坑工程含水层厚度薄、疏干性能好、水量小的特点，可综合分析大气降水、地表水渗透对潜水情况的影响。即粉质粘土阻隔赋予填土内，大气蒸发为粉质粘土内主要水量排泄方式。且整体水量波动幅度较大。

再次，由表l所示，由于粉质粘土塑性指数远大于标准限度。即该基坑工程粉质粘土层为微透水、不透水层，整体土层内部水量呈饱和状态。从理论层面进行分析，结合水为该土层主要水量存在形式。基于结合水无法移动的特点，在水文地质勘察过程中，可在上部潜水、下部承压水间设置独立水文地质勘察体系。即依据两者独立含水系统特点，判定粉质粘土内两个独立含水系统水力间主要以越流为联系方式[4]。

最后，在粉土层钻探过程中，赋予粉土层承压水在探井内部呈均匀、缓慢的速度逐步向上方移动。根据钻探速度及稳定时间数据，可得出粉土层渗透系数大小。而通过对涌水量上升阶段稳定高度分析，则可判定承压水水头高度。

此外，為保证后期基坑支护工程顺利进行，基坑工程施工管理人员可依据基坑工程水文勘察实验得出的各基岩端渗透系数。结合地下水动力公式、地下水径流模数计算公式，对基坑工程水文地质各段涌水量勘察结果进行进一步验证。

5.总结

综上所述，基坑工程水文地质条件是基坑支护方案设定的决定性影响因素。因此，为保证基坑支护效果，在基坑工程支护施工前期，基坑工程施工人员可依据基坑周边环境荷载、建筑物分布、地下管线性质等因素，合理设计基坑钻探实验。然后利用地下水动力公式、地下水径流模数计算公式、裂隙水渗透渠出水量计算公式，对试验数据进行评估验证，以保证基坑工程水文地质勘察资料的完整准确。

参考文献：

[1]邓建军，曹良雄，陈亚涛.工程建设中深基坑的支护与岩土勘察技术探讨[J].科技经济导刊，2015，27（5）：132-145

[2]刘万兰.基坑工程水文地质勘察设计与应用[J].粉煤灰，2017，1（4）：256-258.

[3]黄丽芳.基坑工程水文地质勘察设计与应用[J].世界有色金属，2018（7）：143-156.

[4]冉继光.浅析海宁地区水文地质勘察在工程的作用[J].工程技术：文摘版，2016（6）：00273-00273.