合肥市區工勘中常見地下水及防水措施研究

魏 剛

(煤炭工業合肥設計研究院有限責任公司，安徽 合肥 230041)

1 概述

合肥市坐落在安徽省中部，位于江淮分水嶺的南側。地形相對較平緩，地勢總體西北高、東南低，除大蜀山錐狀火山丘孤峰凸起，高程達282.1 m外，海拔多在50 m以下。地貌單元屬江淮波狀平原。本次研究區包括合肥市區、規劃新區，以及長豐縣、肥東縣、肥西縣的部分區域。

本區地表主要覆蓋為第四系灰黃色、黃褐色黏土、亞黏土，近代沖積層主要分布在河流的中下游。區域地下水可劃分成以下三種基本類型：松散巖類孔隙含水層(組)、碎屑巖類裂隙孔隙含水層(組)、基巖裂隙含水層(組)。

2 工勘中常見地下水

2.1 工程勘察工作內容

巖土工程勘察目的是查清地層和地下水空間分布情況，提供巖土體工程性質設計參數為工程設計提供依據。對工程場地的穩定性與適應性進行評價；提出地基、基礎設計等各項工程方案；預測后期施工中可能出現的巖土類工程問題，并提出對應的施工措施和防治建議；預測工程對環境的影響及環境變化可能對工程的影響。

2.2 勘察手段

巖土勘察中有多種勘察手段，本地區通常選用采取鉆探、原位測試(靜力觸探、標準貫入試驗等)以及室內試驗等綜合勘察手段。

2.3 該區地層分布

按不同地貌單元將本區一般性地層分布分別描述如下。

2.3.1河漫灘、一級階地區

該區一般地層分布如下：

④層強風化泥質砂巖(K)：棕紅色，層理結構不明顯，無光澤，風化裂隙很發育，破碎，干鉆鉆進較容易，遇水易軟化。場地內普遍分布。

⑤層中風化泥質砂巖(K)：棕紅色，層理結構不明顯，無光澤，以黏土和礦物為主，裂隙發育，巖芯呈柱狀。鉆進較為困難，表部較破碎，隨深度增加風化程度逐漸減弱，巖石逐漸趨于較完整。

2.3.2波狀平原區

該區一般地層分布如下：

2.3.3丘陵崗地區

該區一般地層分布如下：

②層強風化砂巖(K)：棕紅色，層理結構不明顯。部分鉆孔夾碎石，粒徑2 cm～8 cm。

③中風化泥質砂巖(K):棕紅色，無明顯層理結構。該層較厚，未揭穿。

2.4 常見地下水及水文地質特征

在工程勘察過程中，可根據地層分布情況，初步判斷該區地下水類型。結合水位觀測、抽(注)水試驗、連通試驗以及室內水化學分析，對含水層的富水性、導水性、理化性質進行定量分析。

本區巖土工程勘察中常見地下水有：

1)賦存于第四系全新統(Q4)、上更新統(Q3)黏土、亞粘土中的松散巖類孔隙水，鉆探揭露該含水層一般與上部包氣帶水混合，富水性弱，主要為潛水。潛水(含包氣帶水)主要賦存于①層、②層土，③層黏土、亞黏土，透水性能差，可看做弱透水層，能起到一定的隔水作用，該含水層抽水試驗單井涌水量10 m3/d～100 m3/d，供水意義不大。

2)賦存于第四系全新統(Q4)、上更新統(Q3)粉土、粉砂、細砂中的孔隙水，一般位于河流的一級階地區，有穩定水頭，富水性較好，為潛水或弱承壓水。弱承壓水賦存于③-1層粉土、③-2層粉細砂中，含水層抽水試驗單井涌水量一般在30 m3/d～500 m3/d，局部可達1 000 m3/d以上。

3)賦存于第三系(N)、白堊系(K)、侏羅系(J)等中生代地層的碎屑巖類裂隙、孔隙水，含水巖組為砂礫巖、砂巖、泥巖、泥質砂巖等，一般又稱為紅層裂隙水，富水性弱，為承壓水。紅層裂隙承壓水主要賦存于④層強風化泥質砂巖，該層裂隙發育，地下水徑流方向受多種因素影響，水位及埋深變化較大，該層抽水試驗單井涌水量一般在10 m3/d～200 m3/d，張性斷裂帶附近抽水試驗單井涌水量可達600 m3/d。中生代泥砂巖為壓實沉積，⑤層中風化泥質砂巖裂隙不發育，一般可看做隔水層。

4)巖漿巖裂隙含水層，區內僅分布在大蜀山，埋深較大，裂隙不發育，富水性極弱，僅在大蜀山開展壓水試驗時觸及該層，對工程施工影響小，不再探討。

2.5 地下水補、徑、排條件

1)地下水補給。

本區天然降水較豐富，是地下水的主要補給來源。在廣大的波狀平原區，地形坡度不大，較利于降水補給。尤其是降雨量大、時間較長時，大氣降水對地下水有顯著的補給作用，雨后地下水位有明顯的上升。雨水是本區地下水的主要補給來源，地表水的徑流、入滲也可以補給地下水，在地表水體周邊的民井水位一般偏高。

2)地下水徑流。

地下水流向整體為西北向東南，與地形起伏基本一致。

3)地下水排泄。

本區地下水極限蒸發深度一般高于地下水位埋深，蒸發作用不是地下水的主要排泄形式。主要形式為不同水期交替性補給河流，埋藏較深的地下水以極緩慢的地下徑流形式向區外排泄。另一排泄方式為少量的人工開采利用地下水。

3 地區施工防水措施

3.1 防水措施簡介

3.1.1降水措施

基礎施工過程中，要求地下水水位要在基坑的基礎墊層以下，埋深大于0.5 m。故當地下水影響地下工程施工、使用時，就必須采取降水措施，常用的工程降水方法有集水明排和降水井。

集水明排是指用明溝、集水井、管道等組成排水系統，將水排出基坑。基坑開挖不深、場地水力條件簡單時選用該方法往往更加便捷、經濟。

當含水層為多層，水力條件相對復雜時，宜選用降水井法。常用方法有：真空井點、噴射井點、管井、滲井等。

3.1.2止水措施

當地下水位位于基坑坑底以上時，需設置止水帷幕，帷幕要插入坑底滲透系數較小的地層中。常用的止水帷幕有：地下連續墻、攪拌樁、旋噴樁、重力式擋墻等。

3.2 本區常用施工防水措施

本區各地貌單元一般性地層以及地下水分布特征存在明顯差異，故將施工中常用的地下水防水措施按地貌單元分類，分述如下。

3.2.1河漫灘、一級階地區

1)該地貌區域黏土、亞黏土地層，局部夾粉土，滲透系數K在10-5cm/s～10-6cm/s，含水層抽水試驗單井涌水量10 m3/d～100 m3/d，富水性差。基坑坑底若在③層以上，基坑開挖時，坑內可采用集水井、明溝降、排地下水，坑外設置截水、擋水設施，防止地表水流入坑內。

2)③-1層粉土、③-2層粉細砂，滲透系數K在10-3cm/s～10-4cm/s，含水層抽水試驗單井涌水量一般在30 m3/d～500 m3/d，局部可達1 000 m3/d以上，富水性良好。基坑坑底若在該層，基坑開挖時，宜采用擋土墻、水泥攪拌樁等止水措施，帷幕插入到下部中生代砂巖，坑外設置截水、擋水設施，防止地表水流入。

3)④層強風化泥質砂巖，該層裂隙發育，滲透系數K在10-4cm/s～10-5cm/s。⑤層中風化泥質砂巖裂隙不發育，滲透系數K<10-7cm/s，一般看做隔水層。基坑坑底若在基巖層，基坑開挖時，坑內可采用集水井、明溝降、排地下水。若周邊有導通的張性斷裂帶，安全起見，宜采用水泥攪拌樁等止水帷幕。

3.2.2波狀平原區

該地貌區域以黏性土地層為主，顆粒結構密實，滲透系數K在10-6cm/s～10-7cm/s，含水層抽水試驗單井涌水量一般小于10 m3/d，富水性極差。基坑開挖時，坑內采用明溝降、排地下水即可，主要防止雨水、地表水流入。

3.2.3丘陵崗地區

丘陵崗地區一般基巖埋藏很淺，局部基巖直接露頭。只有極少量裂隙水賦于強風化砂巖的風化裂隙中。透水性、富水性均較差。基坑開挖時，一般采用明溝降、排水即可。

3.3 防水效果

根據地區經驗，在區內大量施工案例中，采取以上相應地下水防水措施，均能起到很好的降水、止水作用，本文所研究的一般性防水措施在合肥地區有很好的應用效果和參考價值。

4 結語

合肥市區地形較平緩，地層分布相對簡單。地貌單元與地層分布間有很強的規律性，地層與地下水分布之間有明顯的關聯性。通過整體宏觀分析整個地區工程勘察的一般性地層及相應地下水的水文地質特征，地下水的補、徑、排條件，可得出一般地貌單元的邊坡和基坑等工程，施工過程中常用的降水、止水措施，能為施工方案設計提供合理、可靠的參考依據。