山東省濟(jì)南東部某大廈地下車庫(kù)涌水機(jī)理初探

張麗紅，陳亮，姜玉敏，李哲，王秀芬

(1.山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局八〇一水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)(山東省地礦工程勘察院)，山東 濟(jì)南 250014；2.山東省地下水環(huán)境保護(hù)與修復(fù)工程技術(shù)研究中心，山東 濟(jì)南 250014)

0 引言

隨著城市化的不斷深入，城市地下空間的大力開發(fā)勢(shì)必成為城市發(fā)展的必然趨勢(shì)。地下空間的開挖改變地下水滲流場(chǎng)，并引發(fā)一系列水文地質(zhì)問題以及一系列次生工程地質(zhì)問題[1]。地下水反復(fù)浸潤(rùn)巖層軟弱結(jié)構(gòu)面導(dǎo)致基坑邊坡失穩(wěn)；地下水位上升產(chǎn)生對(duì)結(jié)構(gòu)的上浮托力，破壞地庫(kù)底板等。隨著工程項(xiàng)目的增加與各地不斷涌現(xiàn)出的地下結(jié)構(gòu)遭破壞的安全問題，工程建設(shè)者逐漸重視地下空間開挖對(duì)地下水滲流場(chǎng)的影響以及地下水補(bǔ)徑排條件發(fā)生改變對(duì)工程結(jié)構(gòu)造成的影響。地下構(gòu)筑物建設(shè)完成后，局部形成了“擋水墻”，改變了原地質(zhì)體的滲透性，使局部水文地質(zhì)條件發(fā)生改變。因此，研究地下水補(bǔ)徑排條件的改變對(duì)地下構(gòu)筑物安全的影響分析及地庫(kù)涌水機(jī)理，對(duì)地下空間的開發(fā)建設(shè)具有重要意義[2]。只有調(diào)查清楚項(xiàng)目區(qū)水文地質(zhì)條件，為地下工程的安全提供可靠的參數(shù)，才能更有效地開發(fā)和利用好地下空間，以便更好的服務(wù)城市建設(shè)。

1 地質(zhì)背景

1.1 氣象水文

濟(jì)南市地處暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)型氣候區(qū)，多年平均降水648.0mm，降水空間分布不均，總的分布趨勢(shì)是由東南往西北遞減[3]。據(jù)2021年統(tǒng)計(jì)資料(圖1)。濟(jì)南市多年平均降雨量為678.36mm，在6—9月集中降水，12月至翌年3月較小，降雨量的大小直接影響到地下水的補(bǔ)給量。從氣象資料分析，最大降水出現(xiàn)在1962年1194mm，最小降水出現(xiàn)在1989年340mm，一年之中降水主要集中在7—9月份，多以暴雨形式降落，三個(gè)月的降雨量約占全年降雨量的70%。2021年降雨量高達(dá)1089.6mm，這是自1959年以來(lái)降雨量第四次超過(guò)1000mm的年份。

圖1 濟(jì)南市1959—2021年降雨量直方圖

研究區(qū)東側(cè)緊鄰泄洪溝，地勢(shì)較低，底板標(biāo)高約88m，河道寬度近20m、深度6～8m，此河道用于汛期城市泄洪和市政管網(wǎng)排水，根據(jù)調(diào)查，該泄洪溝是濟(jì)南東部韓倉(cāng)河的小分支，往年河道內(nèi)水隱伏于地板之下，2021年因降水之多河道內(nèi)出現(xiàn)地表徑流，向北11km處匯入小清河。

1.2 工程地質(zhì)

研究區(qū)位于趵突泉泉域東部邊緣，屬于濟(jì)南市趵突泉泉域間接補(bǔ)給區(qū)，東側(cè)緊鄰東塢斷裂帶，該斷裂為趵突泉泉域與白泉泉域的分界線，是一條相對(duì)阻水?dāng)鄬樱菂^(qū)域地下水流動(dòng)的重要控制因素之一[4]。研究區(qū)出露地層由老至新依次為古生界寒武系、奧陶系與第四系，結(jié)合本次鉆探及歷史資料成果，研究區(qū)地層自上而下為奧陶紀(jì)馬家溝群五陽(yáng)山組、土峪組、北庵莊組、東黃山組，其中本次鉆探揭露的地層為北庵莊組，且未穿過(guò)該完整地層，巖性以第四系粉質(zhì)黏土、奧陶紀(jì)北庵莊組灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r為主(圖2)。

1—第四紀(jì)大站組；2—奧陶紀(jì)馬家溝群五陽(yáng)山組；3—奧陶紀(jì)馬家溝群土峪組；4—奧陶紀(jì)馬家溝群北庵莊組；5—奧陶紀(jì)馬家溝群東黃山組；6—奧陶紀(jì)九龍群三山子組a段；7—奧陶紀(jì)九龍群三山子組c段；8—寒武紀(jì)九龍群炒米店組；9—早白堊世閃長(zhǎng)玢巖脈；10—早白堊世閃長(zhǎng)玢巖；11—實(shí)測(cè)及推測(cè)斷層；12—監(jiān)測(cè)井；13—研究區(qū)范圍圖2 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖

(1)粉質(zhì)黏土為黃褐色，可塑，韌性中等，稍有光澤；見針狀孔隙及鐵質(zhì)浸染，層厚0.5～10.5m，層底標(biāo)高75.02～88.6m，層底埋深6.7～27.0m。

(2)碎石層為青灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，巖心呈碎塊狀、塊狀、少量短柱狀，溶蝕及節(jié)理裂隙非常發(fā)育，黏性土充填；巖心采取率40%～50%，局部地段采取率很低，巖石堅(jiān)硬程度為較軟巖，巖體完整程度為破碎。

(3)灰?guī)r為青灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，巖心呈塊狀、柱狀，單塊長(zhǎng)20～60cm，局部呈碎塊狀，局部地段巖石表面見溶孔及溶蝕裂隙，節(jié)理裂隙充填方解石脈及黏性土，巖心采取率60%～90%，局部地段采取率很低，巖石堅(jiān)硬程度為堅(jiān)硬巖，巖體較為完整。

(4)泥質(zhì)灰?guī)r為灰黃—灰黑—肉紅色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層構(gòu)造，巖質(zhì)新鮮，局部巖心呈短柱狀，局部呈破碎和溶蝕裂隙發(fā)育，巖心采取率70%。

根據(jù)鉆孔資料及抽水試驗(yàn)成果，研究區(qū)內(nèi)主要透水段為防水底板之下的碎石層以及巖溶發(fā)育段。經(jīng)鉆探分析可得，研究區(qū)的巖溶發(fā)育厚度為0.7～15.5m(含溶蝕裂隙和碎石夾層)，勘察深度內(nèi)埋深為80m，巖溶發(fā)育的頂板平均埋深約25～35m。根據(jù)高密度點(diǎn)電法和電測(cè)深結(jié)合來(lái)探測(cè)巖溶發(fā)育(富水區(qū))分布情況，得到研究區(qū)的巖溶發(fā)育深度為30～190m。綜合分析，研究區(qū)的巖溶發(fā)育層具有不連續(xù)、厚度不均勻的特點(diǎn)，整體巖溶比較發(fā)育，富水性較好。

1.3 水文地質(zhì)

1.3.1 地下水類型

研究區(qū)下伏馬家溝群北庵莊組灰?guī)r，地下水類型為碳酸鹽巖類裂隙巖溶水。該層含水層裂隙巖溶發(fā)育，厚度大于186m，地下水主要賦存在碎石層、溶蝕裂隙和溶洞內(nèi)，富水性好。水位年變幅約30～40m，單井出水量<1000m3/d。

1.3.2 地下水補(bǔ)徑排條件

研究區(qū)的巖溶發(fā)育層不連續(xù)、厚度不均勻，巖溶發(fā)育厚度在7～35m，在勘察深度200m以內(nèi)，整體巖溶比較發(fā)育，富水性較好。經(jīng)分析，研究區(qū)內(nèi)馬家溝群北庵莊組巖溶較發(fā)育，厚度大于186m，為研究區(qū)內(nèi)巖溶含水層的主要賦存層位。

(1)補(bǔ)給條件：動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料表明，巖溶水水位的變化與降水關(guān)系密切，研究區(qū)南部大面積出露北庵莊組灰?guī)r，直接接受大氣降水補(bǔ)給[5]。

(2)徑流特征：研究區(qū)馬家溝群北庵莊組總體上為北傾單斜構(gòu)造，巖溶水的運(yùn)動(dòng)方向和地形及巖層的傾斜方向大體一致。在接受上述形式的補(bǔ)給后沿巖溶通道運(yùn)動(dòng)，局部受地形、構(gòu)造等條件作用下運(yùn)動(dòng)方向略有改變，總體徑流方向?yàn)橛赡舷虮睆絒6]。研究區(qū)內(nèi)勘察期間(2021年12月)研究區(qū)的水位標(biāo)高在76～88m，地下水總體流向?yàn)闁|南向西北徑流。

(3)排泄條件：研究區(qū)范圍內(nèi)無(wú)地下水開采情況，所有的園林、生活用水均來(lái)自管網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配。區(qū)域資料表明，北庵莊組灰?guī)r巖溶發(fā)育程度普遍較高，是該地區(qū)重要的含水層。自研究區(qū)至濟(jì)南巖體一線地層出露較研究區(qū)碎石層及巖溶發(fā)育地段為穩(wěn)定，北庵莊組地層穩(wěn)定的發(fā)育為中—淺層巖溶地下水向北運(yùn)移提供了良好的徑流通道[7]。所以，水平徑流及潛流排泄是本區(qū)巖溶水的最重要排泄方式。此外，研究區(qū)內(nèi)部分地下構(gòu)筑物的涌水也是特定條件下巖溶水的排泄途徑。

2 地庫(kù)涌水機(jī)理及成因分析

2021年進(jìn)入汛期以來(lái)，研究區(qū)附近多處地下車庫(kù)出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，積水嚴(yán)重，存在影響地下構(gòu)筑物功能性和安全性的隱患。2021年濟(jì)南地區(qū)降水偏多，地下水水位整體抬升，當(dāng)?shù)叵滤惶^(guò)地庫(kù)防水底板，缺少相對(duì)隔水層的防護(hù)，地下水直接對(duì)基礎(chǔ)防水造成破壞，導(dǎo)致地下水在建筑基礎(chǔ)薄弱處涌出[8]。地庫(kù)停噴之后形成了白色絮狀物堆積，原因是當(dāng)?shù)装逯碌膸r溶水流出地庫(kù)底板時(shí)，壓力和溫度變化，巖溶水中的礦物質(zhì)發(fā)生沉淀，沉淀在涌水口形成疏松多孔物質(zhì)。絮狀物的成分主要是CaCO3，通過(guò)對(duì)比車庫(kù)涌水、深部巖溶水以及地表水進(jìn)行取樣分析，水化學(xué)類型相似度較高，進(jìn)一步證明了地庫(kù)涌出水來(lái)源為地下水巖溶水。

2.1 研究區(qū)特殊的水文地質(zhì)條件

2.1.1 地形因素

研究區(qū)南部大面積裸露奧陶紀(jì)灰?guī)r，為泉水(地下水)直接補(bǔ)給區(qū)，為巖溶水的快速補(bǔ)給提供了條件。研究區(qū)東側(cè)泄洪溝，往年泄洪溝近乎干涸，而2021年豐水期大溝內(nèi)出現(xiàn)地表徑流，地表水的水位標(biāo)高為90m，高于地塊內(nèi)巖溶地下水的水位標(biāo)高(85m)。研究區(qū)四面環(huán)山，地勢(shì)低洼，周圍的地下水均向此區(qū)域匯集，形成地下水的匯水區(qū)，這種地形因素為地庫(kù)底板涌水提供了動(dòng)力條件。

2.1.2 巖溶發(fā)育條件

本次研究采用高密度電法和電阻率測(cè)深法探查了研究區(qū)內(nèi)的巖溶發(fā)育情況，圈定了研究區(qū)巖溶發(fā)育區(qū)6處，推斷了斷裂構(gòu)造1條。

(1)巖溶發(fā)育Ⅰ位于鳳凰路，由南向北穿過(guò)經(jīng)十路，面積為34000m2；巖溶發(fā)育區(qū)Ⅱ、巖溶發(fā)育區(qū)Ⅲ位于龍奧北路，巖溶發(fā)育區(qū)Ⅱ位于面積相對(duì)較小；巖溶發(fā)育區(qū)Ⅳ位于經(jīng)十路，面積為20800m2；巖溶發(fā)育區(qū)Ⅴ、巖溶發(fā)育區(qū)Ⅵ位于舜華北路，面積分別為7200m2、14000m2。

(2)推斷斷層點(diǎn)1處，位于高密度G3線850m處，結(jié)合地質(zhì)資料分析為東塢斷裂反映，走向NNW，傾向SW。

研究區(qū)巖溶普遍較發(fā)育，為地下水提供賦存空間，且重點(diǎn)研究區(qū)位于趵突泉泉域東緣，東側(cè)緊鄰隔水?dāng)鄬訓(xùn)|塢斷裂，地下水易受斷裂阻擋而富集[9]。

而且通過(guò)地庫(kù)內(nèi)的工勘資料發(fā)現(xiàn)，淺部地層較為破碎，而且?guī)r溶較發(fā)育，這就為地表水和地下水發(fā)生水力聯(lián)系提供條件，也會(huì)成為補(bǔ)給研究區(qū)巖溶地下水的重要來(lái)源之一。

2.1.3 地下水的補(bǔ)給與徑流條件

動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料表明，巖溶水水位的變化與降水關(guān)系密切，研究區(qū)南部大面積出露北庵莊組灰?guī)r，直接接受大氣降水補(bǔ)給。研究區(qū)馬家溝群北庵莊組總體上為北傾單斜構(gòu)造，為中—淺層巖溶地下水向北運(yùn)移提供了良好的徑流通道，巖溶水的運(yùn)動(dòng)方向和地形及巖層的傾斜方向大體一致。在接受上述形式的補(bǔ)給后沿巖溶通道運(yùn)動(dòng)，局部受地形、構(gòu)造等條件作用下運(yùn)動(dòng)方向略有改變，總體徑流方向?yàn)橛赡舷虮睆搅鳌Ｑ芯繀^(qū)內(nèi)勘察期間(2021年12月)水位標(biāo)高在76～88m，地下水總體流向?yàn)闁|南向西北徑流。

2.2 研究區(qū)人類工程建設(shè)活動(dòng)

研究區(qū)工程建設(shè)活動(dòng)改變了局部的工程地質(zhì)條件，地庫(kù)共有負(fù)四層，車庫(kù)防水底板標(biāo)高為75.5m。該區(qū)域基礎(chǔ)開挖深度15～20m，剝離了大部分的第四系粉質(zhì)黏土(含雜填土)、全風(fēng)化灰?guī)r、部分強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r和部分碎石層等，致使建筑基礎(chǔ)直接接觸強(qiáng)風(fēng)化—中風(fēng)化灰?guī)r。

隨著研究區(qū)及附近建設(shè)范圍不斷外擴(kuò)，研究區(qū)一帶的地下空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化，工程地質(zhì)活動(dòng)主要集中在60m范圍內(nèi)。密集的地下構(gòu)筑物減小了第四系孔隙含水層和淺層風(fēng)化帶灰?guī)r的儲(chǔ)水空間，同時(shí)削弱了淺層含水層的滲透能力。沿地塊周邊道路地下基礎(chǔ)構(gòu)筑物等均為隔水基礎(chǔ)，這些地下構(gòu)筑物以在含水層中充當(dāng)永久性的“擋水墻(體)”，在減少淺層巖溶水儲(chǔ)水空間的同時(shí)，很大程度上阻塞了巖溶水的徑流通道[10]。

2.3 大氣降水與水位模擬

地下水的補(bǔ)給來(lái)源有大氣降水、地表水、凝結(jié)水、來(lái)自其他含水層或含水系統(tǒng)的水等，從水文循環(huán)角度來(lái)看大氣降水是地下水最主要的補(bǔ)給源。根據(jù)濟(jì)南巖溶水的動(dòng)態(tài)特征、氫氧同位素等證實(shí)巖溶水的補(bǔ)給來(lái)源是大氣降水[11]。

2021年6月至10月上旬為本年汛期時(shí)間段，較往年持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，大氣降雨處于歷史較高水平，7月14日區(qū)域降雨強(qiáng)度逼近歷史極限值。此外，2021年汛期短時(shí)強(qiáng)降是近十年來(lái)降水次數(shù)最多、強(qiáng)度偏大的一年。濟(jì)南地區(qū)6月份多為枯水期，2021年6月份大氣降水相比往年偏多，使得巖溶地下水在進(jìn)入豐水期(7—10月)之前得到良好的補(bǔ)給。濟(jì)南市2021年累計(jì)降雨量達(dá)1089.6mm，為多年年均降雨量678.36mm的1.54倍。2021年超常降雨導(dǎo)致巖溶地下水位大幅上升，雨季來(lái)臨之時(shí)巖溶地下水得到了良好地補(bǔ)給，這是導(dǎo)致是地下構(gòu)筑物底板涌水的主要因素。

根據(jù)區(qū)域資料顯示，區(qū)域巖溶地下水位呈現(xiàn)持續(xù)快速抬升趨勢(shì)，趵突泉2021年10月27日水位上升至歷史新高30.18m，變幅較大。綜合分析，2021年是一個(gè)降水極多年份。

根據(jù)研究區(qū)周邊地下水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用OriginPro2021軟件中的Neural Network Regression工具進(jìn)行人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合，推斷了研究區(qū)的巖溶水波動(dòng)規(guī)律。本場(chǎng)區(qū)2021年度枯水期水位標(biāo)高為59.2m，水位埋深34.3m，經(jīng)過(guò)豐水期若干次強(qiáng)降雨補(bǔ)給，水位快速抬升，最高抬升至89.91m(10月8日)，水位埋深3.59m，變幅為30.65m。由于地庫(kù)涌水，承壓水泄壓后實(shí)際達(dá)到的最大水位標(biāo)高，較計(jì)算值低。研究區(qū)內(nèi)的水位標(biāo)高高于車庫(kù)底板標(biāo)高，地下水排泄壓力導(dǎo)致地庫(kù)防水底板破壞而涌水(圖3)。

圖3 研究區(qū)內(nèi)水文觀測(cè)孔水位擬合曲線圖

2017年為枯水年，全年降水523mm，在2017年建設(shè)項(xiàng)目工程勘察階段，50m的勘察深度內(nèi)未見地下水，造成工程設(shè)計(jì)階段選取的抗浮水位及相關(guān)參數(shù)不適于2021年極多降水年份的地下水條件，這是造成研究區(qū)地下構(gòu)筑物遭破壞的另一主要原因。

2.4 保泉政策的實(shí)施

根據(jù)歷年觀測(cè)資料，泉水位的升高與降雨量的關(guān)系比較明顯，在豐水期7—10月份水位上升，在枯水期3—6月份水位下降，泉水位受大氣降水的影響比較顯著，泉水位變化具有典型的季節(jié)性[12]。

研究區(qū)范圍內(nèi)無(wú)地下水開采情況，所有的園林、生活用水均來(lái)自管網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配。人為工程活動(dòng)改變?nèi)奶烊粍?dòng)態(tài)特征，并且地下水位動(dòng)態(tài)存在年內(nèi)季節(jié)變化、年際周期性變化及隨機(jī)波動(dòng)等一定的規(guī)律性。自2001年起，濟(jì)南市作出了封井保泉的重大舉措，先后組織開展了三輪封井保泉攻堅(jiān)戰(zhàn)[13]。為了保障泉水的持續(xù)噴涌，緩解日益突出的水資源供需矛盾，濟(jì)南市在啟動(dòng)引黃供水工程的同時(shí)充分利用南水北調(diào)東線的水源，將外調(diào)水與當(dāng)?shù)氐乇硭嘟Y(jié)合，在泉域巖溶水的直接補(bǔ)給區(qū)開展回灌補(bǔ)源工程[14]。歷年的保泉實(shí)踐，逐步摸索出一套保持泉水持續(xù)噴涌行之有效的措施辦法，其中最核心的是堅(jiān)持了“增雨、置采、補(bǔ)源、控流、節(jié)水”的十字方針[15]。

自2003年以來(lái)，為了保障濟(jì)南泉水的持續(xù)噴涌，濟(jì)南市城鄉(xiāng)水務(wù)局陸續(xù)發(fā)文關(guān)停部分城區(qū)水廠和部分自備井，水廠和自備井的關(guān)停直接導(dǎo)致當(dāng)下水開采量的減少，進(jìn)而使得區(qū)域地下水位整體上升，當(dāng)遇到豐水年份，區(qū)域地下水位會(huì)居高不下。

3 地庫(kù)涌水應(yīng)急治理措施

由于地下水的長(zhǎng)時(shí)間噴涌，最終造成車庫(kù)底板的破壞變形，需對(duì)車庫(kù)實(shí)施應(yīng)急降排水工程，并對(duì)地下構(gòu)筑物防滲結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)與加固。

3.1 地庫(kù)涌水應(yīng)急治理措施比選

地庫(kù)涌水應(yīng)急治理措施主要有構(gòu)筑物底板外圍設(shè)置導(dǎo)水槽、建筑物外圍設(shè)置降水井、增設(shè)抗拔樁、地庫(kù)內(nèi)施工降水井直接降水等[16]。

(1)構(gòu)筑物底板外圍設(shè)置導(dǎo)水槽

在涌水構(gòu)筑物底板外圍設(shè)置便于排水的導(dǎo)水槽，采用的方法是在構(gòu)筑物底板周圍的區(qū)域開挖通道，這個(gè)通道開挖深度應(yīng)大于各地塊基底開挖深度，同時(shí)導(dǎo)水通道可以緩解樓體建筑對(duì)淺層地下水徑流的影響，確保將水體釋放至研究區(qū)以外[17]。

但是這種方法適用于以淺層地下水徑流為涌水來(lái)源的地庫(kù)情況，涉及深度為約3～5m以內(nèi)的地庫(kù)涌水情況，而對(duì)于本地塊涌水情況，地庫(kù)開挖深度近18m，加之地庫(kù)涌水主要來(lái)源于深部承壓巖溶水，因此本地塊不適宜采用設(shè)置導(dǎo)水槽。

(2)建筑物外圍設(shè)置降水井

通過(guò)設(shè)置降水井是降低地下水水位最直接、最有效的方法，建筑物基礎(chǔ)建設(shè)階段基坑降排水多采用該種降水措施。

由于本項(xiàng)目地庫(kù)涌水主要來(lái)源于巖溶水垂直向上頂托補(bǔ)給，水井得到的影響半徑效果不明顯；加之目前水位高出底板7～8m，如果在構(gòu)筑物外圍設(shè)置地下水降水井，必須設(shè)計(jì)深層地下水降水井和大泵量潛水泵，并進(jìn)行長(zhǎng)期的抽取地下水，才有可能降低地板水位，此方法造價(jià)成本高，降低水位效果不明顯。且場(chǎng)區(qū)內(nèi)外圍緊鄰市政道路，下埋復(fù)雜市政管線，不存在施工條件。

(3)增設(shè)抗拔樁

地庫(kù)周圍地下水位較高，底板上浮導(dǎo)致變形縫變形過(guò)大，變形縫防水失效，多處裂隙引發(fā)涌水，急需采取措施阻止其進(jìn)一步上浮，一般采用在構(gòu)筑物底板內(nèi)部增設(shè)抗拔樁，主要是在原抗拔樁的基礎(chǔ)上，采取“自上而下”壓密注漿法在其上浮底板一側(cè)增設(shè)鋼管注漿樁[18]。若滿足抗浮設(shè)防水位，設(shè)計(jì)抗拔樁的布設(shè)間距很小，抗拔樁的密度大，導(dǎo)致整個(gè)地庫(kù)底板的防水均被抗拔樁破壞，加之造價(jià)極高，因此不宜采用該方法。

(4)地庫(kù)內(nèi)施工降水井直接降水

直接在地下車庫(kù)內(nèi)施工降水井，抽水形成地下水降落漏斗，保證降水井周邊水位穩(wěn)定在安全水位之下。相對(duì)其他降水抗浮措施，該種降水方式較適用于巖溶水的疏排，降水措施成本最低，對(duì)構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)影響最小，施工周期最短，因此本次建議采取地庫(kù)內(nèi)建設(shè)以降水井為主的應(yīng)急降水系統(tǒng)。

3.2 應(yīng)急降水井的布設(shè)

3.2.1 抗浮設(shè)防水位的確定

研究區(qū)主要含水層為巖溶水含水層，通過(guò)本次工作查明在豐水期中部巖溶水含水層水位抬升到一定程度后會(huì)在淺部巖溶發(fā)育區(qū)域富集，從而頂托地庫(kù)防水底板薄弱處。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及文獻(xiàn)，本次工作選取歷史最高水位作為抗浮設(shè)防水位[19]，由于場(chǎng)地內(nèi)缺少長(zhǎng)序列觀測(cè)數(shù)據(jù)，本次利用周邊水位數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合，推斷場(chǎng)地內(nèi)歷史最高水位為89.91m。

綜上，基于目前掌握數(shù)據(jù)，建議抗浮設(shè)防水位選用89.91m。

3.2.2 降水井的布設(shè)

通過(guò)鉆探及抽水試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，巖溶發(fā)育段多集中在地庫(kù)以下30m范圍內(nèi)，30m以下巖溶發(fā)育相對(duì)較弱；抽水試驗(yàn)的最大抽水量約500m3/d，最大動(dòng)水位埋深為21.5m(地庫(kù)底板算起)，推斷井深30m能夠滿足降水需求。

根據(jù)抽水試驗(yàn)，當(dāng)抽水量為500m3/d時(shí)，地面算起降水影響半徑為68.8m，推算地庫(kù)底板算起的影響半徑為37m(圖4)。因此，布設(shè)降水井應(yīng)考慮在其37m半徑范圍內(nèi)覆蓋已有涌水點(diǎn)。

圖4 地下車庫(kù)應(yīng)急降水井點(diǎn)位分布圖

根據(jù)降水影響半徑，在場(chǎng)區(qū)內(nèi)布設(shè)8眼降水井可覆蓋全部涌水點(diǎn)，且基本覆蓋地下車庫(kù)。同時(shí)啟動(dòng)抽水時(shí)，群孔抽水實(shí)際降水效果優(yōu)于單井試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出的理論值(圖5)。

圖5 地下車庫(kù)抽水試驗(yàn)影響范圍示意圖(單位：m)

3.3 地庫(kù)防滲結(jié)構(gòu)修復(fù)與加固

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，研究區(qū)地庫(kù)中現(xiàn)有多處地下水涌出點(diǎn)，主要以點(diǎn)狀和條帶狀涌水為主。且發(fā)育多個(gè)底板明顯變形區(qū)域，涌水點(diǎn)多發(fā)于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相對(duì)較低的薄弱帶或巖溶發(fā)育區(qū)。建議根據(jù)抗浮設(shè)防水位，對(duì)地庫(kù)防水底板進(jìn)行修復(fù)和加固。

4 結(jié)論

(1)通過(guò)工程勘察、地球物理勘探、取樣分析等手段，基本查清了研究區(qū)地庫(kù)涌水原因。影響預(yù)測(cè)抗浮設(shè)防水位的因素較多，2021年的超強(qiáng)降雨造成地下水補(bǔ)給量突增，前期建設(shè)項(xiàng)目施工時(shí)的抗浮設(shè)防水位的確定未考慮極端豐水年的地下水位，是導(dǎo)致該地下構(gòu)筑物底板涌水的主要因素。

(2)研究區(qū)周邊深基礎(chǔ)建筑物的增多及人防通道等地下空間的阻截，使研究區(qū)地下水徑流條件發(fā)生改變，地下水補(bǔ)徑排未達(dá)到平衡，是造成研究區(qū)地下水位升高的另一主要原因。

(3)人類工程建設(shè)應(yīng)充分了解區(qū)域的水文地質(zhì)條件，盡量不破壞地下水流動(dòng)系統(tǒng)，防止因周邊水文地質(zhì)條件的改變對(duì)工程造成不良影響。