地下水對(duì)工程建設(shè)的影響及建議

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摘要：水文地質(zhì)是地質(zhì)學(xué)的分支學(xué)科，主要研究地下水的分布及形成規(guī)律，地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分，地下水資源及合理利用，以及對(duì)各類(lèi)工程建設(shè)場(chǎng)地、礦山開(kāi)采的不利影響及其防治?；诖吮疚尼槍?duì)珠海某工程建設(shè)場(chǎng)地中水文地質(zhì)條件對(duì)工程建設(shè)方面的影響進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，并提出幾點(diǎn)個(gè)人看法，僅供參考。

關(guān)鍵詞：水文地質(zhì)條件；工程建設(shè)；影響及建議

1.前言

對(duì)水文地質(zhì)的研究就是要了解地下水的儲(chǔ)存條件及基本類(lèi)型，包括地下水的主要理化特征作，闡述地下水儲(chǔ)存條件及基本類(lèi)型，并探討大氣水、地表水、土壤水與地下水相互轉(zhuǎn)換、交替的基本規(guī)律。通過(guò)研究了解分析出當(dāng)?shù)厮那闆r對(duì)工程建設(shè)的影響，從而有效地降低一些由水文地質(zhì)條件引發(fā)的工程問(wèn)題。

2.工程概況

本工程位于廣東省珠海市橫琴新區(qū)，四周環(huán)路，擬建設(shè)2層地下室，基坑開(kāi)挖深度約9.5m~11.1m。為了解基坑開(kāi)挖時(shí)地下水對(duì)工程建設(shè)的影響并提出防治措施，故需查明地下水的類(lèi)型及相互關(guān)系、埋藏條件，補(bǔ)給及排泄特征，判定地下水對(duì)建筑材料的腐蝕性及其影響。

3.氣象特征

3.1降雨特征

珠海市位于珠江口伶仃洋西岸，屬亞熱帶海洋性氣候，降雨充沛，平均年雨日達(dá)130天~150天。1979年~2000年，年平均降雨量2061.9mm。受季風(fēng)影響，降雨季節(jié)明顯，其中4月~9月降雨量約占全年降雨量的89%。其中4月~6月為前汛期雨季，降雨主要受到鋒面低槽、低空急流、低渦或高空切變線等天氣系統(tǒng)影響所致，平均降雨量840mm，占年降雨的42%。7月~9月為后汛期雨季，降雨主要受到熱氣旋等熱帶天氣系統(tǒng)所致，平均總降雨量為946mm，占年降雨量的47%。而后汛期的臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度大、降雨量多，一次降雨過(guò)程可以達(dá)到200mm~300mm，容易造成城市內(nèi)澇。10月至次年3月盛行東北風(fēng)，為旱季。根據(jù)實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，珠海市域內(nèi)大陸地區(qū)多年平均降雨量變幅為2000mm~3000mm，呈現(xiàn)由南向北遞減的地區(qū)分布特征。

3.2氣候特征

氣溫：珠海市在北回歸線以南，地處南海之濱，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，海洋對(duì)本地氣候的調(diào)節(jié)作用十分明顯，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，溫暖濕潤(rùn)，日照充足，熱量豐富。多年平均氣溫22.2℃，最高氣溫多出現(xiàn)于7月~8月，歷年日最高氣溫37.9℃（紅旗站，1994.7.13），最低氣溫多出現(xiàn)于12月~1月，歷年日最低氣溫1.5℃（紅旗站，1975.12.14）。日照：多年平均日照時(shí)數(shù)1797h，最大值2320h（1975年），最小值1406h（1985年）。蒸發(fā)量：據(jù)廣東省多年平均水面蒸發(fā)等值線圖，珠海市域內(nèi)多年平均水面蒸發(fā)量1469mm左右，合24.27億m3，占全市多年平均年降水量（33.24億m3）的73%。地區(qū)變化趨勢(shì)為由北向南遞增，一般夏秋高溫期比冬春期蒸發(fā)強(qiáng)度大。相對(duì)濕度：多年平均相對(duì)濕度83.3%，每年初春時(shí)節(jié)，細(xì)雨連綿，空氣濕度相對(duì)較大，最高達(dá)100%。

4.水文地質(zhì)條件

4.1地下水特征

根據(jù)地下水賦存方式分為：一是第四系土層孔隙水；二是基巖裂隙水。第四系土層孔隙水：主要賦存的地層為素填土、淤泥、粉質(zhì)黏土、粗砂、淤泥質(zhì)土、礫砂及砂質(zhì)黏性土，它們都與大氣降水和地表水聯(lián)系密切。其中粗砂及礫砂的地下水為承壓水，具有微承壓性，是場(chǎng)地內(nèi)主要含水層及強(qiáng)透水層；其他土層的地下水為潛水?；鶐r裂隙水：主要是下伏基巖花崗巖各風(fēng)化帶裂隙水，基巖裂隙水具如下特征：即地下水的分布受賦存巖體裂隙發(fā)育程度的影響較大，具明顯的各向異性特點(diǎn)，屬非均質(zhì)滲流場(chǎng)，在節(jié)理裂隙較發(fā)育的地段，裂隙水賦存較豐富，且透水性較強(qiáng)。地下水的補(bǔ)給與排泄：第四系松散土層孔隙水的補(bǔ)給來(lái)源有大氣降水、地勢(shì)高的山體地段地下水下滲、海洋水體補(bǔ)給，其天然水力坡度不大，屬淺循環(huán)地下水；基巖裂隙水主要靠大氣降水及上層地下水的垂向越流補(bǔ)給。地下水的排泄方式主要表現(xiàn)為大氣蒸發(fā)及向側(cè)面海洋滲流。地下水、場(chǎng)地土腐蝕性：場(chǎng)地地處亞熱帶地區(qū)，雨水充沛，地下水埋深相對(duì)較淺，土壤經(jīng)過(guò)雨水和地下水的充分淋溶作用，土壤中基本無(wú)可溶鹽存在，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查走訪，場(chǎng)地未受污染，地下水的腐蝕性基本上可代表土的腐蝕性。根據(jù)本區(qū)已有地質(zhì)資料及試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，本場(chǎng)地地下水及水位上土層對(duì)砼結(jié)構(gòu)具微腐蝕性；對(duì)鋼筋砼結(jié)構(gòu)中鋼筋在長(zhǎng)期浸水條件下具微腐蝕性，在干濕交替條件下具中等腐蝕性。

4.2水文地質(zhì)試驗(yàn)

為了解單井涌水量、影響半徑等水文地質(zhì)參數(shù)，對(duì)場(chǎng)地內(nèi)粗砂層進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)的抽水試驗(yàn)工作。其方法及步驟為：（1）試驗(yàn)前先量測(cè)抽水孔（及觀測(cè)孔）穩(wěn)定水位，抽水試驗(yàn)時(shí)（同時(shí)）量測(cè)抽水試驗(yàn)孔（及觀測(cè)孔）的水位、降深，并記錄時(shí)間段流量。開(kāi)泵觀測(cè)時(shí)間按1、2、2、5、5、5、10、10、20及30min進(jìn)行，以后每30min觀測(cè)一次。（2）試驗(yàn)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：在抽水穩(wěn)定時(shí)間段內(nèi)，試驗(yàn)孔動(dòng)水位變化不超過(guò)3cm~5cm，觀測(cè)孔水位變化不超過(guò)2cm~3cm，鉆孔涌水量變化小于正常流量5%，涌水量變化不持續(xù)的上升或下降，其穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間不少于8h。（3）抽水試驗(yàn)結(jié)束后，按1、3、5、10、15及30min時(shí)間間隔進(jìn)行抽水試驗(yàn)孔（和觀測(cè)孔）水位恢復(fù)觀測(cè)，直至完全恢復(fù)。本次目抽水試驗(yàn)所獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)及根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制時(shí)間與水位、時(shí)間與水量的關(guān)系圖，詳見(jiàn)表1、圖1。由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)得粗砂層滲透系數(shù)為14.055m/d。

4.3基坑涌水量預(yù)測(cè)

基坑涌水量預(yù)測(cè)見(jiàn)下表2，降水按《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）附錄E.0.3計(jì)算：Q=2πkMSd/ln(1+R/r0)

5.地下水對(duì)施工的影響及建議

（1）地下水對(duì)樁基設(shè)計(jì)及施工的影響及建議場(chǎng)地地下水類(lèi)型為第四系土層孔隙潛水和基巖裂隙水，該項(xiàng)目適宜采用樁基礎(chǔ)，成樁采用鉆（沖）孔灌注樁，成樁需要穿過(guò)樁周土為素填土、沖填土、淤泥、粉質(zhì)黏土、粗砂、淤泥質(zhì)土、礫砂及砂質(zhì)黏性土，由于成樁對(duì)含水層結(jié)構(gòu)的破壞，地下水注入土層會(huì)導(dǎo)致土層軟化而側(cè)摩阻力降低，樁基設(shè)計(jì)及施工時(shí)應(yīng)注意其不利影響。地下水作用對(duì)樁基施工影響較大，地下水涌入孔內(nèi)易造成樁孔塌孔現(xiàn)象，在樁基施工進(jìn)入承壓粗砂及礫砂層時(shí)，應(yīng)采用護(hù)筒、增大泥漿濃度等有效措施保證造壁效果。地下水對(duì)樁基設(shè)計(jì)及施工存在腐蝕性影響。有關(guān)建筑材料的腐蝕性防護(hù)，應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)建筑防腐蝕性設(shè)計(jì)規(guī)范》。（2）地下水對(duì)基坑開(kāi)挖的影響及建議基坑側(cè)壁的主要地層為素填土層、沖填土及淤泥層；基坑底板主要地層為淤泥層，局部為沖填土層。其中素填土層具有結(jié)構(gòu)松散，固結(jié)程度低，其物理力學(xué)性質(zhì)不均，自穩(wěn)能力差，容易出現(xiàn)基坑滑坡等地質(zhì)災(zāi)害；沖填土層及淤泥層具有含水量高，強(qiáng)度低、靈敏度高，在無(wú)支護(hù)狀態(tài)下難以自穩(wěn)，易觸變，易震陷等特性，容易出現(xiàn)基坑滑坡等地質(zhì)災(zāi)害；沖填土層為透水層，由于基坑局部地段地下水位比較淺，若開(kāi)挖或基坑抽水時(shí)不采取措施，地下水的浸濕作用易導(dǎo)致基坑邊坡滑坡、流砂等不良巖土工程問(wèn)題，根據(jù)基坑涌水量計(jì)算結(jié)果，基坑涌水量較大，在工程實(shí)施過(guò)程中，支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)配合止水同時(shí)進(jìn)行?；拥装逯饕貙訛闆_填土層，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)基坑底板進(jìn)行地基處理，對(duì)沖填土層做滲透變形驗(yàn)算。基坑底以下存在賦存承壓水的粗砂層，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)基坑進(jìn)行抗隆起、突涌、滲流和整體穩(wěn)定性驗(yàn)算，如驗(yàn)算不能滿足要求時(shí)，可采用降壓井、坑底土體加固，水泥土攪拌樁止水帷幕隔斷基坑內(nèi)外水力聯(lián)系等抗突涌措施。

6.結(jié)語(yǔ)

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，各類(lèi)大型工程不斷涌現(xiàn)，特別是在地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)，工程建設(shè)難度大大增加，由于水文地質(zhì)的復(fù)雜性，加上設(shè)計(jì)、施工不當(dāng)，各類(lèi)工程事故時(shí)有發(fā)生，因此必須認(rèn)真分析失敗案例，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高認(rèn)識(shí)水平，對(duì)工程建設(shè)場(chǎng)地地下水進(jìn)行合理控制，保證工程建設(shè)的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

［1］《橫琴華發(fā)世界匯(30#)基坑支護(hù)工程巖土工程勘察報(bào)告》[R].廣東有色工程勘察設(shè)計(jì)院.

作者：莫崇劍 單位：廣東省有色金屬地質(zhì)局九三二隊(duì)