降低地下水位对周围建筑的影响分析及应对措施

文/郑利红 广州市建筑工程职业学校 广东广州 510403

随着国家经济建设的不断发展，城市化进程不断推进，一栋栋高楼大厦拔地而起，这时土地资源的稀缺性就慢慢凸显出来了，因此现在的建筑物都在向地下要空间，越来越多的建筑不管是商业建筑还是住宅项目，几乎都有地下室，在地下室开挖建设过程中，为了有一个干燥的施工环境更为了安全，一般都会把地下水先抽至基坑底以下，这时基坑降水给周边建筑带来的影响也随之而来，尤其是在珠三角这种地下水资源丰富的地区，这个问题尤为突出。本文以佛山某商业项目在基坑开挖过程中降水给周边原有的建筑物带来的影响为例，阐述了降水对周围建筑物的影响，以及应对措施，最后对结果进行评价。

1、工程概况

佛山市某商业建筑位于一片新开发的地区，周边比较空旷，唯有北边距离拟开挖基坑50 米左右的地方有一排旧的居民房，其余三面空旷。该商业项目地上有八层，地下三层停车场，基坑长约240 米，宽约160 米，开挖深度12.6 米，四面采用1:1 的放坡开挖，地下水水位埋深3 米，采用井点降水，在基坑的四周布置了抽水井点，降水井点埋深21 米，通过前期的地质勘查得知，地基土为地表2米内为杂填土，下面均为粉土，地下水为潜水，无暗河。北边居民房为一排七层楼的多层建筑，建筑总高度24.6 米，采用独立基础，基础埋深为2 米。该基坑于2017年9月开始施工，10月份开始进行基坑降水，至2018年3月份时已经挖至地下7 米处，地下水位降至7.5 米处，此时发现附近的地面有轻微的塌陷，地面有少许的裂隙，位于基坑北边的居民房已经出现了少量新鲜的裂缝，我们经过观测发现旧建筑地下水位最大降低了1 米，最小降低了0.6 米，由于该居民房距离基坑的距离比较远，施工方事前并没有想到降水的影响范围如此大，因此并未采取防护措施，直至房屋出现了裂缝施工方才不得不重新考虑降水的影响，事发后施工方立马对该居民房进行了沉降监测，经过测量发现靠近基坑这边的基础沉降已经达到了将近20 毫米，远端基础沉降达到5 毫米，施工方此时停止了降水作业，测算后续的影响，并寻求补救的办法。

2、裂缝产生的原因分析以及评估

该房屋出现的裂缝以及地面出现的裂缝和塌陷属于典型的由于抽吸地下水造成的地面沉降，北边的居民房属于旧房，由房子本身的荷载造成的沉降早已结束，当前发生的沉降就是由于附近基坑施工降低了地下水位，由于地下水位的降低，使得居民房的地基土中的有效应力增加，从而引起了地基的沉降。已经产生的沉降没办法修复了，好在沉降问题发现的早，现在还只有20 毫米的沉降，远近端基础沉降差为15 毫米，建筑沿基坑方向的宽度为18 米，相邻基础沉降差15 毫米，小于 毫米，满足规范对于建筑物对地基变形允许值，这个沉降对整栋建筑来说还不会造成太大的损害，不会影响正常使用，但是如果沉降继续发生则会造成灾难。目前最紧要的就是阻止基础继续沉降，而想要阻止基础继续沉降，就不能再降低地下水位了，只要旧建筑地下的水位不再降低，那么沉降就不会再扩大，但是新项目的基坑要开挖又必须要降低地下水位，因此我们在对地下水的涌水量和土质进行计算后得出了如下的解决方案。

3、地下水计算分析以及解决方案

下图1、图2为基坑的平面布置以及降水井设置，由于要寻求合理的解决方案，我们必须要先计算出基坑的涌水量，单个井点的出水量，再综合考虑土质以及建筑物位置关系等因素采用最经济合理的解决方案。

图1 拟开挖基坑平面图

图2 基坑降水示意图

3.1 基坑涌水量计算

根据前期工程地质勘查文件可以知道，本基坑降水井为潜水非完整井，我们采用群井按大井简化计算基坑的涌水量为：

式中，k 为土层的渗透系数，可以由勘查资料查出，h 为降水后基坑内水位高度，H 为含水层厚度，R 为降水影响半径,l 为过滤器进水部分长度，根据上述公式我们结合现场土质情况以及勘查的水文地质参数，计算出基坑的涌水量不是很大，而且现场的土质为粉土，据此我们采用了设置回灌井来保持地下水位不变的方法。回灌井的原理就是在降水井点与旧建筑之间设置回灌井，把从降水井点里抽上来的水注入回灌井里，且在同一地区，土质相同的情况下，抽水形成的漏斗形状与回灌井形成的回灌液面呈镜像，如下图3、图4所示：

图3 抽水水位线

图4 回灌水位线

利用这一特点，我们可以根据抽水井点的参数来设置回灌井点，在每一个抽水井点和旧建筑中间的位置设置一个回灌井，回灌井的大小可以取抽水井的尺寸，但是为了保险起见，我们在设置回灌井的时候，采用了比抽水井尺寸大2cm的井，取回灌井的滤水管顶设置在抽水水位线下1 米处，如图5所示：

图5 回灌井设置

4、结果测量和效果分析

在所有这些回灌井设置好之后，我们在每个回灌井与抽水井至旧建筑之间设置了两到三个观测孔，用以测定地下水位的液面变化。在重新启动抽水机和对回灌井进行回灌后，我们发现回灌井与旧建筑之间的液面慢慢的上升到抽水之前的水位高度，靠近回灌井的地方甚至高于原地下水位，而且继续施工一段时间之后旧建筑的地基没有发生新的沉降，至此，我们认为可以继续进行基坑施工了。设置回灌井之后的地下水位线如下图6所示：

图6 设置回灌井后的地下水位

结语：

在防止抽吸地下水造成附近建筑基础沉降而采用回灌井时，要注意几点：

（1）在设置回灌井和抽水井时，要注意对抽水和回灌水的过滤，以免污染地下水。

（2）采用回灌井的方法比较适用于沙土和粉土等透水性比较好的土，对透水性不佳的粘性土效果一般。