基坑工程水文地質勘察設計與應用

黃麗芳

（安徽省地勘局第一水文工程地質勘查院，安徽 蚌埠 233000）

為了使地下工程中的地下水風險得到有效的控制，避免對周圍環境造成影響，使其發生變化，應該在對基坑工程進行具體設計之前，對施工所在地的水文地質條件進行細致的勘察，明確掌握施工區域的水文地質情況，對控制地下水的可能性進行判別，并對可能引發周圍環境變形的因素進行評價，以此來提升工程設計的科學性及合理性，使工程的順利實施得到保證。

1 基坑工程方面的水文地質勘察設計

結合地下工程的施工特點，對基坑工程建設中的地下水風險進行初步的分析，對基坑工程方面的水文地質勘察進行具體的設計。

1.1 測試水文地質條件的設計

（1）抽水試驗設計。結合抽水試驗的主要目的，對抽水試驗進行設計時，通常需要遵循以下原則：第一，對水文地質參數進行計算，具體需要對多井觀測和單井抽水的方法加以應用，要保證觀測井的數量大于3口，在對非完整井加以應用時，需要保證同一層當中的觀測井具有相同的過濾器長度，并保證設置的含水層深度相等[1]。第二，對各土層間的水力聯系進行判別，在測試土層當中，應該將抽水井布置在出水量大且含水較為豐富的土層當中，要保證各觀測土層中的觀測井布置大于2口。第三，對抽水效果進行判別，需要對不同井結構發揮的抽水效果進行判別，同時還要對不同井數發揮的抽水效果進行判別，在結構不同的判別方面，需要在不同井結構當中開展井抽水試驗，對于距離以及流量相同的測量井。需要對水位降深進行觀測和判別；對于抽水井數量不同的效果判別，通常需要從單井開始，然后對抽水井的數量進行不斷的增加，對水位降深進行具體的觀察，一般可以將單井抽水時間設置在24h以上，群井在各階段中的抽水時間同樣要大于24h，抽水總時長應該大于7d。

（2）回灌試驗設計。可以將回灌分成加壓回灌及自然回灌，通常可以對單井回灌的方法加以應用，了解相關實驗參數，涉及到不同回灌壓力情況下回灌的作用范圍以及具體流量等，同時還包括定期回揚以后產生的流量變化等。在對回灌實驗進行設計時，需要堅持下述原則：第一，盡量按照直線的方式對回灌實驗井進行布設，布設數量應該大于3口，間距設置方面，應該比同含水層當中的抽水井間距小；第二，在止水帷幕的范圍當中，應該將回灌井的深度盡量加大，而濾管則應該在含水層上部進行設置；第三，單個回灌井的回灌時間應該大于7d。在具體實驗過程中，通常會將回灌實驗和收水實驗結合進行，主要是為了對抽水和回灌雙重作用下研究地下水滲水的主要規律，在試驗過程中需要先進行抽水，后進行回灌，在回灌井布設方面，應保證布設位置遠離抽水井的干擾[2]。

（3）孔隙水壓測試方面的設計。應該在水文地質測試井的作用范圍之外布設孔隙水壓孔，為了對孔隙水壓孔進行可靠的測試，需要在等距位置上進行對比孔的布設，對比孔的布設數量應該在2個以上，所以，測試孔隙水壓力應該布設2條直線以上，監測的半徑則應該大于30m，對于位置較為特殊的部分，則可以適當增加測試孔。為了對隔水效果加以保證，各孔隙水壓測試傳感器儲量應該小于5個，對于厚度小于30m的土層，應該將埋設數量設置為1。宜在層中部位進行深埋[3]。

1.2 監測周邊環境沉降設計

①地表沉降監測。將水文地質測試群井的中心位置為中心點，應該將監測地表沉降的范圍設置在70m以上，各測點之間通常需要保留10m的間距，如果試驗區域的沉降反應較為敏感，也可以按照網格狀的方式進行布設。在布設沉降監測點的過程中，還要和孔隙水壓孔對應，通常會在孔隙水壓孔周圍進行地表監測點的布設，方便與相關沉降數據進行參照分析。

②監測土體分層沉降。應該結合孔隙水壓孔的布設位置對分層沉降孔進行對應的布設，通常需要將多點位移計或磁環設置在沉降孔的底部，確保布設位置能夠處于地下水滲流的影響范圍之外。③監測建筑物沉降。應該在周圍建筑的四角進行沉降監測點的布設，如果建筑物的長度較大，則需要按照20m的間隔在較長的方向上增加監測點。

2 基坑工程水文地質勘察評價應用

（1）對基坑工程中的降水風險。在基坑工程當中降水風險具體包括下述內容：第一，土層承壓性突涌風險，可以通過水文地質勘察對所在區域的土性加以確定，并根據水文測試得到出水量、地下水位以及相鄰土層的水力聯系，對土層水文特性進行深入的判別，在確認為粉土或以上顆粒且地下水位高出土層分界頂面，土層出水穩定時，說明具備承壓性；第二，安全水位降幅，利用勘察活動，對含水層的水位和頂層進行明確，對開挖基坑過程中的安全水位降幅進行具體計算；第三，對基坑降水的可能性進行判斷，這種判斷主要涉及兩個方面，一是結合抽水試驗進行水位降深的觀測，根據安全水位降幅對基坑開挖過程中降水能否達到工程需要進行判斷；二是，結合降水井流量和抽水設備對現場的供電、排水等能力進行評估；第四，對降水造成的環境變形風險加以關注，根據環境變形方面的檢測數據，能夠對后期基坑降水造成的環境變形值進行推測，如果推測出的變形值高于控制值，則需要采取相關措施，對降水影響進行有效的控制。

（2）對基坑降水設計進行指導。通過對工程所在地的水文地質勘察獲得相關參數，構建基坑工程的滲流模型，結合各項數值對基坑工程的降水效果進行模擬，對基坑工程的降水設計進行指導。

（3）對基坑降水沉降控制進行指導。有很多方法能夠對基坑降水造成的土體沉降進行計算，最簡單的方法就是利用數值模型將土層中的水位沉降計算出來，然后結合相關應力原理，運用分層綜合法進行沉降的計算，進而測量分層空隙水壓及沉降數值，對沉降計算參數以及相關修正系數加以反向推演，獲得模擬分析結果，使分層土體沉降的估算得到進一步的細化。根據估算結果，在對基坑進行施工以前，能夠采取有效措施對坑外水位進行控制，比如，根據回灌試驗結果，采用針對性的措施進行回灌，使基坑降水期間的土體水位降幅。

3 結語

綜上所述，在基坑工程的水文地質勘察過程中，能夠應用多種技術手段，能夠對常規勘察的不足之處加以彌補，使基坑工程建設當中的地下水風險問題得到有效的判別。并且通過對基坑工程水文地質勘察的應用，能夠對基坑工程的設計以及風險防控進行科學的指導，使工程設計的科學性及合理性得到了有效的保證。

[1]陳開禮.關于巖土工程勘察中水文地質問題的思考[J].西部探礦工程,2017,2(12):22-24.

[2]劉萬蘭.基坑工程水文地質勘察設計與應用[J].建筑科技,2017,4(4):30-36.

[3]王鶴飛.工程地質勘察中水文地質問題[J].建筑工程技術與設計,2017,6(14):5705-5705.