“盆池效應”的形成及危害

高祥龍

摘要：以貴州某建筑工地實踐為例[1]，結合該場地地質環境、工程地質特征、水文地質條件加之后期的建筑工程活動影響，最終形成“盆池效應”的過程；由“盆池效應”帶來的危害及最終的處置措施，對同類型易產生“盆池效應”工程具有借鑒意義，避免造成較大的經濟損失。

關鍵詞：“盆池效應”；形成；危害；處置措施

"Basin Pool Effect" formation and harm

Gao-Xiang long

Coal Geology Bureau 159 team，Guizhou，Panzhou 553500

Abstract： a construction site in Guizhou as an example[1]，in combination with the geological environment，engineering geological features，hydrogeological conditions and the influence of later construction activities，the process of "basin effect" is finally formed，and the harm and final disposal measures caused by "basin effect" are presented，it can be used for reference to the similar "basin effect" project and avoid the large economic loss.

Key words： "Basin Effect"，formation，harm，treatment measures.

1.緒言

隨著推進城鎮化，城市建設中高層建筑增多，高層地下空間開發和利用的力度不斷加大，一般建筑的功能性不斷完善，大面積的地下室逐漸增加；基坑開挖規模加大，改變了場地的地質環境及水文地質條件，導致基坑積水形成了“盆池效應”；大量場平及回填，若暴雨季節徑流不暢，松散土層易集水形成“盆池效應”；對地下室底板及構筑物造成較大的危害。“盆池效應”多發生于建設工程活動中的施工過程，改變了場地的水文地質條件，特別暴雨季節徑流不暢形成，該過程又為前期勘察及地下室設計后出現的問題；構筑物地下室設計中也多受周邊環境、地質條件[2]和水文等多重因素的影響，遭遇了很多技術問題，其中較重要的是地下室的抗浮問題，根據多項建設工程的實踐表明，設計人員在對地下室進行設計時，均按照前期勘察報告提供的最高地下水位進行抗浮設計；部分地下水位較低的，忽略了“盆池效應”的危害就會對地下室的建設和使用造成巨大的安全隱患，可能會造成地下室底板開裂滲水，甚至是地下室上浮傾斜。

工程實例[1]：六盤水某產能峰會會議廳，其建筑物特征見下表：

2.場地地質概況

2.1場地地形地貌及工程環境[1]

建筑物場地區域地貌為高中山侵蝕、剝蝕殘丘地貌[3]，微地貌為山地斜坡，場地北東高，南西低，場地地面高程整體地勢高差較大（1595.1m～1612.1m），最大高差約7.0m；勘察時場地地下室已開挖，地下室底板整平至（1596.98m～ 1599.20m）；三側存在地下室基坑，南、北側基坑小于2.0m采用鋼管樁支護，基坑深度大于2m的采用排樁支護，東側基坑均采用排樁支護，場地基坑外側按照±0.00標高1602.70m整平；場地以挖填整平為主。

場地周邊無建筑物及管線，擬建會議廳前后規劃均存在擬建景觀水池及廣場設計高程為1602.4m。

2.2場地地基地層巖性及組成[1]

根據鉆探揭露，地基的巖土構成自上而下分為：

①素填土（Q4ml）：黃褐色、褐色，主要成分是粉砂質泥巖和灰巖角礫、塊石和黏土，排列混亂，結構松散，為近期平場堆積而成。厚度在0m～3.80m之間，場地局部分布。

②塊石土（Q4dl）：褐色、灰褐色，稍密，稍濕，骨架成分以中風化粉砂質泥巖塊石、碎石組成，粒徑200mm～ 300mm，級配一般，含量約70%左右，骨架間多為黏土及角礫填充，厚度在1.90m～9.20m之間，為淺層風化侵蝕形成。場地多數地段分布。接近于地表局部地段存在0.50m～0.80m耕植土，由黏土夾植物根系及碎石構成。

③淤泥質土（Q4al+pl）：灰褐色、黑褐色，軟塑，濕，有腥臭味、含有植物腐殖質，局部有包含物為粉砂質泥巖圓礫，粉、細砂，多為山間流水及河水沖淤積形成，厚度在3.70m～9.40m之間，除局部鉆孔缺失外場地全場均有分布。

④強風化粉砂質泥巖（T1f）：紫紅色、褐色，礦物成分以黏土礦物為主，散體狀結構、薄—中厚層狀構造，泥質膠結，巖質極軟，巖芯極破碎，呈礫砂狀，偶見碎塊狀，層理、節理裂隙極發育，為強風化巖。巖體分布較穩定，場地全場分布。

⑤中風化粉砂質泥巖（T1f）：紫色，礦物成分以黏土礦物為主。層狀結構，薄—中厚層狀構造，泥質膠結，巖質較軟，巖芯較破碎，巖芯多短柱狀，碎塊狀、少量柱狀，節理裂隙較發育，巖體分布穩定，該巖層厚度較大，場地內該層未揭穿，為中風化。根據巖石單軸抗壓試驗結果，中風化粉砂質泥巖標準值15.77MPa，平均值17.66MPa，按《巖土工程勘察規范》（GB50021—2001）2009年版，本場地中風化粉砂質泥巖屬較軟巖類[2]。

2.3場地地質構造[1]

場地位于石橋斷層北側西段上盤位置，距離該斷層約2km；石橋斷層出露于馬箐、石橋、山嵐一線，并于二道箐附近被木龍飛來峰所覆蓋，斷層線長9km。上盤（NW）地層為飛仙關組和永寧鎮組，下盤為峨眉山玄武巖，龍潭組及飛仙關碎屑巖，斷層線呈彎曲狀，斷面較清楚，總體產狀為傾向 310°，傾角55°～60°。斷層破碎寬5m～15m，為正斷層；場地內下伏地層為三疊系下統飛仙關組二段（T1f2）地層，巖性為紫紅色強—中風化粉砂質泥巖。

根據本地區區域地質圖及現場地質調查情況，在擬建場區內地層產狀為：298°∠25°，單斜構造，石橋斷層對該場地無影響。

2.4場地水文地質條件[1]

2.4.1地表水

場地總體屬剝蝕地貌，場地位于剝蝕殘丘斜坡坡腳位置。根據現場調查場地西側約50m位置處有一條河溝，河道寬約2m，河水自北東向南西流淌，枯水期水量較小；豐水期水量較大，根據周邊水文地質調查，該河流水源補給主要為大氣降水、少量生活污水排放及山澗溝壑水流補給。據周邊水文地質調查，該河流水面標高約1587.9m，水流量大且急，主要受大氣降水影響。場地內雨后地表水總體自東向西排泄，部分沿孔隙或基巖裂隙下滲進入基巖層。

2.4.2地下水

鉆探觀察，在勘探深度范圍內均見地下水，地下水主要為第四系孔隙潛水[3]。第四系孔隙水主要賦存第四系土層中。其補給來源主要受地表水（河水上漲侵入及山體谷溝間流水）及大氣降水補給為主，水力坡度小，徑流途徑短，且主要為淺層徑流，以蒸發或垂直滲入基巖裂隙形式進行排泄。場地內塊石土層、淤泥質土為透水層，該層為地下水補給徑流通道。

該場地地下水位隨季節氣候變化明顯，地下水位漲幅受豐水期雨水量為主要變化趨勢。6月～9月為當地強降水豐水期，勘察時期正處于本地區強降水水期，所測水位均可視為豐水季節測量最高水位，勘察時別墅區量測地下水位在4.50m～5.80m間，期間測量地下水位標高在1587.50m～ 1588.00m間；參考3年～5年該區域水文地質資料，地下水埋深靜止水位最高高程1590.00m。擬建建筑物地下室底板標高約1597.25m左右。不需考慮地下水位抗浮[4]設計，但需考慮地下水對場地基礎施工的影響。

2.5基礎形式的選擇

擬建會議廳為-1+2F建筑，按設計地下室底板標高1597.25m平場后，場地內地基土多以含淤泥質黏土為及素填土為主，該地基土均不宜作為基礎持力層，結合擬建物特征及場地地質情況，若以中風化粉砂質泥巖做基礎持力層，采樁基礎，考慮地下水對基礎施工影響，成孔優先采用機械鉆孔灌注樁；自場地地下室底板標高1597.25m起算，場地基巖面高程1581.41m～1587.41m；結合基巖面高程自地下室底板表格起算預估孔樁樁長10.37m～17.81m，考慮采用孔樁造價高加之含淤泥質黏土及場地地下水等對基礎施工影響故基礎采用淺基礎[3]，對表層素填土層及一定厚度的含淤泥質黏土層進行清挖換填[3]打造一厚度的級配砂石墊層作為人工地基為基礎持力層，以含淤泥質黏土層為下臥層。

3.“盆池效應”的形成過程及危害

3.1事故發生及處置

2017年10月下旬會議廳在完成施工交付使用期間發現建筑物西側過道長約30m區域占三個柱位發現地板磚隆起變形，柱腳位置墻體發現細微開裂，施工單位則自行對該區域柱位及建筑物周邊設置沉降觀測[3]點，經過觀測未發現柱位存在沉降[3]。

故施工單位考慮為地基沉降變形，自行對該區域進行開裂區域地基土注漿加固[4]處理，約布設90余個注漿孔于建筑物外側1.0～1.5側，灌注水泥砂漿約300m3處理后觀測未發現異常變化后對已破壞的地板磚進行恢復處理。

2018年6月下旬發現地板磚又存在大面積隆起變形，地下室墻面有水噴出，地下室底板存在開裂漏水，施工單位鑿開噴水墻面對水進行抽排，后持續10余天均未得到有效處理，后由建設單位組織各參建單位對該問題進行現場專項處理。

經過現場調查了解，會議廳在2017年10月至2018年6月發生地板磚破壞均為暴雨期間，現場勘測得出地下室被水浸泡浸潤線約自底板以上1.5m，僅建筑物西側部分發現地下室底板存在開裂變形。破壞較大的為會議廳一樓的過道的地板磚開裂隆起變形較大，已做過多次修復，現發現隨著雨量增大地板磚變形破壞區域擴大；現場柱子進行觀測未存在明顯沉降[3]。建議對地下室積水用大功率水泵進行多點抽排，發現水位快速降低，地下室底板突水減少現象。

3.2“盆池效應”的形成過程分析

結合場地周邊地形環境及場地所在區域原地貌地形分析，場區為北側、東側較高且地形相對較陡的斜坡場地，會議廳位于斜坡坡腰地段，會議廳西側為相對低洼區域，為坡面匯水排泄區域。

調查發現，場地西側為已建廣場，廣場寬約60m，在廣場外側設置高約7m重力式擋土墻，擋土墻外側為修建連排別墅，擋土墻主要目的為修建廣場回填區域設置擋土墻，擋土墻地基采用水泥土攪拌樁[3]，后期考慮建筑美觀擋土墻均進行外側掩埋植草、植樹覆蓋，在2017年9月建筑物建設完工后在10月遇到暴雨天氣后發生事故。處置后未發現異常，次年6月份雨季發生同樣事情，且情況相對上次較嚴重。

綜合調查分析認為，原會議廳位置存在山間季節性溝壑，為雨季地表水排泄通道，后期西側設置擋土墻，墻后回填修建廣場，后期對擋土墻均進行外側掩埋植草、植樹覆蓋，故導致地表水排泄通道受阻，遇上暴雨天氣驟變匯水面增大，導致地表水無法快速排出滯留于填土層中；首次發現問題時已經避開雨季，故問題相對較小，僅對裝飾的地板磚造成拉裂破壞，后由于施工單位在外側設置注漿孔對地基進行注漿加固[4]，造成了雨季地表水排泄受阻故導致暴雨天氣地下室底板開裂，地下室墻壁突水，故在該區域局部由于地表水徑流不暢，松散土層易集水故形成“盆池效應”。

4.處置措施

結合以上分析調查提出處置措施，在會議廳外側設置截排水溝改變地表水排泄通道，考慮于會議廳北側設置盲溝[4]疏通地表水的徑流通道，但考慮開挖盲溝深度較大施工存在較大難度，故最終采用于會議廳較低洼位置及注漿孔內側，設置兩個深度6m的人工集水井降水，于雨季對該區域積水進行及時抽排，在外側設置的擋土墻打通泄水孔，加強填土層中滯留水的排泄，該問題得到了有效處置。

5.結語

“盆池效應”多發生于建設工程活動中的施工過程，改變了場地的水文地質[3]條件，特別暴雨季節若徑流不暢形成。該過程形成多為施工改造形成，前期勘察及設計過程中往往會忽略，當建筑物提供使用則會帶來經濟損失及造成工程事故。結合場地的地形地貌改造及基坑開挖改造對易形成“盆池效應”場地做好提前預防處置，可有效、合理的保證施工質量，減少“盆池效應”造成的事故。

參考文獻：

[1]《××--東盟國際產能峰會會議中心》巖土工程勘察報告（詳細階段）. 2016年12月.

[2]《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）. 2009年版.

[3]工程地質手冊（第五版）[M].北京：中國建筑工業出版.

[4]地下工程防水技術規范.（GB 50108-2008）.