第１２卷第１３期２０１２年５月 科学技术与工程 Ｖｏ１．１２ Ｎｏ．１３ Ｍａｙ ２０１２ １６７１—１８１５（２０１２）１３—３２５９—０４ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＠２０１２ Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ． 基坑涌水量预测与防治支护措施 王 宇 （昆明理工大学国土资源学院，昆明６５００９３） 摘要城市高层建筑越来越多，为了满足建筑功能的需求，高层建筑物都设有地下停车场等综合多功能设施。系统的归纳 基坑边坡失稳对人民生命财产的破坏和危害，以某高层建筑的地下停车场开挖的深基坑边坡为研究主体，为了能够保证基坑 的稳定及周边环境的安全，必须对基坑涌水量进行预测，并根据设计和规范要求，提出既安全又经济的防治措施建议，消除基 坑边坡失稳隐患。 关键词基坑 稳定性 涌水量 防治措施 中图法分类号ＴＵ９４７．３５； 文献标志码Ｂ 随着城市建设步伐的加快，生产安全的保障与 和破坏，降低持力层的承载能力。这些破坏性都会 迅速的城市建设必须要相互配套，否则会严重影响 致使施工难度和工程量加大，施工进度减缓，造成 生产效率和城市环境的质量，以及危及人民生命财 不必要的经济损失 。 产安全。基坑施工安全事故时有发生，造成不必要 本文以某城基坑开挖分项工程项目为研究对 的重大损失。基坑塌方的危害主要有下面几个 象，认真分析各种影响基坑稳定性的因素，考虑水 方面。 位对基坑稳定性的严重影响，试验并预测基坑开挖 １）对施工安全构成威胁；基坑边坡失稳一般是 后的涌水量，提出可行的降水和支护建议，为今后 在土体应力平衡被打破的瞬间发生坍塌或滑坡，具 同类型基坑开挖和支护积累施工经验。 有突发性的特点。正在施工的人员和机械设备在 猝不及防的情况下遭遇这样的事故，从而造成机械 １工程地质勘察结果 设备倾倒或损坏和人员掩埋，严重危及施工 １．１工程概况 安全 。 本项目整个场地建筑面积３３ ６１３．６３ ｍ ，基坑 ２）造成对周边建筑及构筑物安全和稳定性的 开挖底部标高为１ ８８３．Ｏ０ ｍ，基坑开挖深度（从现 破坏；因为基坑壁失稳造成土体位移、沉陷，而使基 地面起算）介于８．２５～１０．４６ ｍ。据此，地下室施工 坑邻近的建筑及构筑物基础脱空、失稳而导致上部 时拟开挖形成占地面积≥１７ ０００ ｍ ，侧壁高度８．２５ 设施和建筑物开裂、倾斜和不均匀下沉；导致邻近 ～１０．４６ ｍ的基坑，基坑支护结构破坏、土体失稳或 地下管道设施脱空、断裂 。 过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很 ３）迫使施工量和难度加大，工期延缓，造成经 严重，场地工程地质条件较差，地下水位较高，据 济损失；基坑失稳形成施工安全事故，特别是造成 《建筑基坑支护技术规程》（ＪＧＪ １２０＿＿９９），基坑侧 人身伤亡或周边建筑物倾斜、开裂时，给周边建筑 壁安全等级为一级。建设项目位于城区，周边已有 物的安全和地基承载力留下隐患。由于基坑的失 市政道路或建筑物众多，施工环境较差也较复杂。 稳，破坏原有土体的力学平衡，持力层土层的失稳 基坑周界东侧距离城市主干道约２５．０ ｍ；北侧距离 道路８．０～１２．０ ｍ；南侧距离在建高层建筑２３．０— ２０１１年９月５日收到，９月２０日修改 ３０．０ ｍ。据此，基坑周界紧临征地界线，四周均临近 作者简介：王 宇，昆明理工大学地质工程专业硕士研究生。Ｅ— 城市市政道路、商住楼，地下管网较多，周边环境复 ｍａｉｌ：２８２３０２９３５＠ｑｑ．ｃｏｒｎ。 杂，上部荷载对基坑边坡稳定性构成很大影响，施 ３２６０ 科学技术与工程 ｌ２卷 工条件较差。 １．２基坑工程地质条件 ２基坑涌水量实验和预测 基坑开挖深度范围内现有土层为①层杂填土、 据勘察成果，基坑地段地基土层包括９个主层 共２１个土层。基坑开挖深度范围内揭露土层包括 ②层沙质黏土、③层黏土、③ｌ层泥炭质土和③２层 粉土，地下水类型为孔隙型潜水。经在场地中基坑 范围内ＺＫ２６和ＺＫ５４两个钻孔进行潜水完整井条 ①层杂填土、②层沙质黏土、③层黏土、③１层泥炭 质土及③２层粉土。①层杂填土，由黏性土、碎石及 建筑垃圾等组成，结构松散，作为基坑侧壁土体对 基坑稳定不利；②层黏土，低塑状态，中压缩性，韧 性中等，作为基坑侧壁土体对基坑稳定较有利；③ 层黏土，可一硬塑状态，中压缩性，韧性中等，作为 基坑侧壁土体对基坑稳定较有利；③１层泥炭质土， 件下单孔稳定流抽水试验，经计算：当水位降至基 坑底部以下时，基坑开挖深度范围内土层综合渗透 系数Ｋ＝０．９３—１．０７ ｍ／ｄ，影响半径Ｒ＝６５．９— ６６．３ ｍ，属弱透水层，因基坑开挖深度范围内仅揭露 浅部土层，故基坑的预测涌水量以抽水试验所得的 综合渗透系数进行计算。见图１抽水试验的示意图 和表２试验成果表。 Ｑ ｔ 软一流塑状态，属软弱土，作为基坑侧壁土体对基 坑稳定不利；③２层粉土，中密一密实状态，韧性差， 位于地下水位以下，基坑开挖时易产生管涌和流 砂，作为基坑侧壁土体对基坑稳定不利；基坑底位 于③层系土中，基坑周界地段，当坑底揭露③ｌ层泥 炭质土和③２层粉土时，对坑壁整体稳定性不利。 １．３基坑地段水文地质条件 。ｒ十——一Ｒ— Ｉ． Ｉ Ｉ 基坑范围内稳定地下水位埋深０．００—２．６０ ｍ， 水位标高１ ８８７．９８～１ ８９０．５７ ｍ，最大水位差２．５９ Ｉ ￣／ＪＭ， Ｉ ／／＿／ ｌ／／／ ／ ／ ／ ／ ／ Ｉ ， ， ， ， ， ， ／｜ ｍ。基坑开挖深度范围内所揭露土层①层杂填土颗 粒大、结构疏松，属强透水层；③２层粉土属弱透水 层；②层沙质黏土、③层黏土、③１层泥炭质土均属 微一不透水层，见表１。 表１ 中上部土层室内渗透试验成果表 土层编号② ③ 土层名称 组数 沙质黏土 黏土 １１ ９ 单位 渗透系数 透水性 微透水 不透水 ／／／／／ Ｉ ／／／／／／／／／ Ｉ ，，，， ， ， ， ， ， 图１抽水试验孔剖面示意图 涌水量计算式的选择：因浅部土层成份以黏性 土为主，其渗透性不强，主要接受地表水、大气降水 渗入补给，基坑位置远离自然地表水体，视为基坑 附近无地表供水边界、完整井，按《建筑基坑支护技 ｃｍ／ｓ １．０６×１０ ｃｍ／ｓ ４．４０ Ｘ１０ ③１ 泥炭质土４ ｃｍ／ｓ ２．８８ Ｘ１０ 微透水 表２抽水试验综合成果表 术规程》（ＪＧＪ １２０ ９）的附录Ｆ ，选用Ｆ．０．１ｈ １式。 Ｑ：１．３６６ Ｋ（２Ｈ—Ｓ）Ｓ／ｌｇ（１＋Ｒ／Ｔ）。 式中：Ｑ 基坑涌水量（ｍ ／ｄ）； １３期 王宇：基坑涌水量预测与防治支护措施 ３２６１ Ｋ一渗透系数／（ｍ・ｄ ）； 一潜水含水层厚度／ｍ； ５一基坑水位降深／ｍ； 一降水影响半径／ｍ； 。一基坑等效半径／ｍ，本基坑为不规则基坑， ＝。（Ａ／３．１４）０．５（Ａ为基坑面积＝１７ ０００ ｍ ）， 。＝７３．６ ＩＴＩ。 基坑开挖底部标高按１ ８８３．０ ｍ考虑预测基坑 涌水量。 ３施工与防治措施建议 ３．１基坑防渗措施 由以上的基坑涌水量预测结果可知，虽然基坑 揭露土层以黏性土为主，但是因为杂填土中有生活 及地表水补给，基坑涌水量并不是很小，为避免基 坑涌水给基坑施工带来不利影响，建议在基坑开挖 前做防渗帷幕，防渗帷幕可采用水泥系列深层搅拌 桩相互搭接形成的防渗连续墙，桩问搭接宽度不小 于２００ ｍｍ，帷幕深度应满足坑底抗管涌、抗隆起等 设计要求，宜以④层粉土（或④１层黏土）为深层搅 拌桩桩端持力层，即深层搅拌桩桩长１８．０～２０．０ ｍ （以现有地面起算）。 基坑周边设置深层搅拌桩防渗墙后，坑内可用 明（盲）沟和集水井将地表和坑壁渗人的少量水体 排于场外，此外，基坑周边还应设置排水明沟作为 坑内排水通道，并有效拦截地表水流人坑内 Ｊ。 ３．２基坑抗浮设防 基坑地段现季节地下水位埋深０．００～２．４０ ｍ， 标高１ ８８８．９８～１ ８９１．５１ １ＴＩ，最大水位差２．５３ ｍ。 据场地水文地质调查、实测，旱、雨季场区地下水年 水位变幅约１．００～２．００ ｍ。基坑底部标高为１ ８８３．００ ｍ，因勘察施工期属雨季末期，抗浮设防水位 建议为较高水位，即基坑抗浮设防水位标高建议 为：１ ８９１．５０ ｍ。 ３．３基坑降水和支护 １）基坑可按前述“止水帷幕墙＋刚性桩＋锚 索”的支护方案对开挖基坑壁进行支护。开挖基坑 前，应先进行防渗帷幕施工——用相互搭接的水泥 系列深层搅拌桩形成止水帷幕，桩的搭接宽度不应 小于２００ ｍｍ，桩长从现地面起算建议为２０．０～ ２２．０ ｍ。此举还有利于增加坑壁土体强度，使护壁 桩之间土抗剪强度提高，不易产生坍塌。设置了深 搅防渗墙后，基坑内、外部可用集水井和明（盲）沟 排水。开挖支护过程应分层（小于１．５０ ｍ）开挖、及 时支护，严禁在基坑周边堆载。 ２）因基坑开挖揭露土层以黏性土为主，基坑支 护刚性桩首选钢筋砼预制方桩，桩长从现地面起算 应ｉ＞２０ ｉｎ，以④层系土为桩端持力层。桩径、桩长、 桩中心距，锚索的排数、间距、锚固段长度等宜通过 计算确定。 ３）基坑周界部分地段坑底为软土，基坑支护结 构设计时除应进行整体稳定性、坑底抗隆起等验算 外，还应适当增加支护结构的强度。 ４）基坑开挖及上部结构施工时，应在基坑周边 和主要部位设置变形监测点，实施信息化施工，发 现异常及时处理。 ５）基坑开挖前，须查清基坑地段城市管网分布 情况，处理好管网问题后方能进行基坑开挖。 ６）因基坑开挖深度大，最大达１０．４６ ｍ，采用刚 性支护结构后仍有可能产生较大的水平位移，引起 周围紧临的市政道路及商住楼开裂、下沉甚至破 坏。在建设过程中应当注意观察监测，达到安全生 产的目的 Ｊ。 ４结论 本文利用某高层建筑工程的基坑开挖分项工 程，通过现场实际勘察和实验以及计算，结合设计 规范要求，采用了经济实用的深层搅拌桩做止水帷 ３２６２ 科学技术与工程 １２卷 幕以及集水井和明（盲）沟的综合达到降水防渗止 水的效果，减少了基坑的排水工作量，同时防止了 基坑底出现管涌及滑坡现象。基坑边坡的失稳往 往是突发性的事件，尤其对于深基坑这类的人工高 陡边坡。确定边坡稳定安全性的各种因素都是基 于一定的工程地质特性和周边环境条件，工程技术 参考文献 １ 朱文新．分析深基坑支护结构设计的重要性．建筑与规划设计， ２００８；１１（４）：３４—３７ ２王翠英，王家阳．论深基坑支护优化设计的重要性．武汉工业学 院学报，２００５；８（２）：４２—４４ ３建筑基坑支护技术规程（ＪＧＪ １２Ｏ—９９）．北京：中国建筑工业出版 社．１９９９ 人员应结合各种因素，针对具体的地质、水文条件 和实际生产条件，采取灵活的思维，结合生产经验 选用最适当方法并进行综合比较分析，科学有效地 保证基坑边坡的稳定性。。 。 综上所述，基坑边坡防治虽然只是一个分项工 程，但是作为整个项目的基础工程的开端，既是后 ４龚晓南，高有潮．深基坑工程设计施工手册．北京：中国建筑工业 出版社，１９９８ ５余志成，施文华．深基坑支护设计与施工．北京：中国建筑工业出 版社，１９９７ ６ 肖和胜．边坡综台支护方法在深基坑施工中的应用．建筑技术开 发，２００５；１２（７）：５７＿＿６ｌ 续工程建设的良好开端和保证，又关系着人民生命 财产安全，所以它的安全性和重要性不容忽视。 Ｗａｔｅｒ Ｉｎｆｌｏｗ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｉｎ Ｅｘｃａｖａｔｉ０ｎ ０ｆ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｐｉｔ ＷＡＮＧ Ｙ“ （Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｌａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００９３，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ） ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｎｅｅｄｓ ｏｆ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ ｆｅａｔｕｒｅｓ，ｈｉｇｈ—ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｅｑｕｉｐｐｅｄ ｗｉｔｈ ａｎ ｉｎｔｅｇｒａｔ－ ｅｄ ｍｕｌｔｉ－ｐｕｒｐｏｓｅ ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｐａｒｋｉｎｇ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃｉｔｉｅｓ．Ｉｔ ｆｏｒｍｕ— ｌａｒｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｈａｚａｒｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｔｏ ｔｈｅ ｐｅｏｐｌｅｓ’ｌｉｖｅｓ ａｎｄ ｐｒｏｐｅ￣ｙ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｉｔ ｉｓ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｗｉｔｈ ａ ｓｕｂｊｅｃｔ ｔｈａｔ ａ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｅｘｃａｖａｔｉｎｇ ｏｆ ａ ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ￣ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｐａｒｋｉｎｇ．Ｉｔ ｈａｓ ｔｏ ｐｒｅｄｉｃｔ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ，ｔｈｅｎ ｍａｋｅ ｓａｆｅ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ￣ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｈｅ ｈｉｄｄｅｎ ｔｒｏｕｂｌｅ ｏｆ ｓｉｄｅ ｓｌｏｐｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｉｓ ｒｅｍｏｖｅｄ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ