建成多年的建筑物地下室底板涌水的原因分析

向志群 江毅

1.遵義市水利水電勘測設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 貴州 遵義 563002

2.中化明達(dá)西南地質(zhì)有限公司 貴州 貴陽 550007

關(guān)健詞：建筑物；地下室底板；涌水；分析

1 前言

地下水抗浮設(shè)防水位是很重要的設(shè)計參數(shù)，抗浮設(shè)防水位可分為施工期間抗浮設(shè)防水位及使用期間的抗浮設(shè)防水位。施工期間和使用期間的抗浮設(shè)防水位不應(yīng)采用未經(jīng)分析論證的期間實測的地下水位。但要預(yù)測建筑物使用期間地下水可能發(fā)生的變化和最高水位有時相當(dāng)困難，與許多的自然因素與人為因素有關(guān)。當(dāng)外界條件沒有變化時，施工期間和使用期間可采用相同的抗浮設(shè)防水位，但當(dāng)外界條件發(fā)生很大變化時，擬采用的地下水控制措施就要據(jù)工程具體情況而定了。

2018年9月某大廈變電房地板突然出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，該變電房位于建筑物地下室底板上，局部地下室底板也相應(yīng)出現(xiàn)了開裂，滲水現(xiàn)象，大廈已建成10余年的，一直運行正常。事情發(fā)生后相關(guān)單位高度重視，組織參建各單位及相關(guān)專業(yè)的專家進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)查分析。

通過收集某大廈附近水文地質(zhì)工程地質(zhì)資料，以及初步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該大廈旁側(cè)正在進(jìn)行某快線7軸線樁基礎(chǔ)施工，大廈附近自來水公司管道曾出現(xiàn)破管漏水情況，通過進(jìn)一步調(diào)查分析落實以下了內(nèi)容：核實7軸線樁基施工開孔時間、終孔時間，設(shè)計方量、澆筑方量、超方量，以及澆筑過程中的塌孔回灌方量和回灌位置、高度等參數(shù)，分析7軸線樁基施工中跑漿原因；進(jìn)一步核實大廈停車場標(biāo)高、涌水點標(biāo)高與7軸線樁基底標(biāo)高關(guān)系；圍繞大廈附近自來水公司所有管道進(jìn)行排查，是否還有破管漏水現(xiàn)象；圍繞大廈附近雨污管道進(jìn)行排查，是否有漏水現(xiàn)象；大廈內(nèi)部供排水系統(tǒng)進(jìn)行排查，是否有漏水現(xiàn)象。

2 某大廈附近水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件

2.1 某大廈附近水文地質(zhì)條件

2.1.1 松散層孔隙水

松散層孔隙水孔隙水具有就近補給，就近排泄的特點，受季節(jié)影響顯著，屬于季節(jié)性潛水，水量較小。

2.1.2 裂隙巖溶水

主要含水層為獅子山組石灰?guī)r，構(gòu)造部位為遵義向斜北東翹起端與馬石巖背斜緊密褶皺帶復(fù)合部位，北西-南東向壓應(yīng)力集中，縱張裂隙發(fā)育，巖溶發(fā)育，地下水集中，含水豐富，發(fā)育一條巖溶管道（響水洞地下暗河），巖溶管道長3500m，地下水由北向南逕流，集中排匯于湘江河的響水洞，響水洞出露標(biāo)高807 m，一般徑流77.44L/s，枯季流量19.51L/s 。

2.1.3 地下水類型及補逕排關(guān)系

區(qū)內(nèi)地下水的補給來源，主要為大氣降水的垂向入滲，洼地，落水洞，漏斗，天窗等為降水入滲的主要通道，降水沿巖層走向，層間裂隙和巖溶管道由北向南運移，集中排泄于湘江河，擬建場地位于地下水逕流區(qū)，響水河暗河起源于香港路羅莊一帶，根據(jù)本場地地勘察報告證實，響水洞暗河由場地7#墩附近通過，最后于響水洞注入湘江河，地下水徑流方向與擬建線路丟垂直相交。由于場地地處巖溶管道之上，其地下水類型主要為裂隙巖溶水，場地處于逕流區(qū)，主要接受上游地下河逕流補給，沿地下河向下游經(jīng)響水洞向湘江河排泄。

2.1.4 地下水埋藏條件

根據(jù)鉆探水位觀測，勘察期間實測該段最高地下水位標(biāo)高835.7m，本區(qū)地下水位最大變幅為3m最高水位標(biāo)高為838.7m 。經(jīng)過場地的地下河由于水力坡度較大，地下水流速較快，一般情況不會產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，勘察過程中測得的地下水位位于大廈核心筒底板以下5m，不會對建筑及其基礎(chǔ)造成不良影響，但若下游的工程活動將該管道堵塞，則可能引起地下水回灌，影響地下水的正常使用或降低地基的穩(wěn)定性。

2.2 大廈附近工程地質(zhì)條件

場地處于巖溶強發(fā)育區(qū)，出露地層又為可溶性硬質(zhì)巖石與軟質(zhì)巖石相間，其工程條件極為復(fù)雜。經(jīng)過綜合分析，查明場地影響較大的工程地質(zhì)是問題巖溶問題和軟質(zhì)巖類夾灰?guī)r破碎帶問題。

2.2.1 巖溶

場地處于響水洞地下河巖溶管道逕流區(qū)，該管道在場地位置形成一大型溶洞，洞體四周巖石基本為石灰?guī)r，除局部為薄層狀外多數(shù)為中厚層狀。該巖石節(jié)理較為發(fā)育，巖體完整性較差，局部還有薄層狀灰?guī)r產(chǎn)出，其巖層傾角為50-70度，洞高1-7m，寬2-8m，洞內(nèi)堆積大量軟-流塑狀淤泥及砂礫石，少量塊石，堆積物厚達(dá)2m以上，洞內(nèi)見少量近期垮塌的巖塊，洞內(nèi)水深1-4m，據(jù)施工單位現(xiàn)場抽水資料顯示，洞內(nèi)水量達(dá)2000m3/d。實測該地下水位在11.5m，即為大廈核心筒底板以下5m左右，該溶洞在場地范圍內(nèi)發(fā)育成胃狀，其寬度較大，頂板較薄，且溶洞頂板的灰?guī)r節(jié)理發(fā)育，巖體完整性較差。

據(jù)勘察中實測，該溶洞圍巖以中厚層狀石灰?guī)r為主，洞內(nèi)垮塌物較少，洞壁巖體較完整，據(jù)該市長期水文地質(zhì)資料，該溶洞及與之相連的響水洞地下河從未發(fā)生過巖溶塌陷現(xiàn)象，其洞體穩(wěn)定性較好。

2.2.2 薄層狀泥頁巖夾灰?guī)r破碎帶

該巖組主要為薄層狀泥頁巖夾灰?guī)r破碎帶，分布于大廈核心筒西側(cè)，由于該巖組為薄層狀構(gòu)造，且節(jié)理裂隙均較為發(fā)育，因此，巖芯采取率較低，巖體較破碎。

3 某快線設(shè)計一標(biāo)段7#橋墩及F、E匝道及人行系統(tǒng)樁基地質(zhì)條件及施工情況

3.1 7#橋墩及F、E匝道及人行系統(tǒng)樁基[1]

設(shè)計一標(biāo)段7#橋墩及F、E匝道及人行系統(tǒng)位于涌水地下室南側(cè)，主線橋墩分左中右共3個橋墩及左右幅輔線橋墩，共計5個橋墩，采用樁基，共有16根樁，按一樁三孔施工，共布鉆孔48個，已施工了鉆48個。

3.2 7#橋墩及F、E匝道及人行系統(tǒng)樁基地質(zhì)條件[2]

根據(jù)地表調(diào)查及工程地質(zhì)鉆探，該橋墩區(qū)覆蓋層主要為第四系填土層（Qml）、第四系殘積層（Qel），基巖為三疊系中統(tǒng)獅子山組第一段巖性為灰?guī)r。巖層呈單斜產(chǎn)出，巖層產(chǎn)狀290°∠49°。巖土從上至下組成如下：

3.2.1 第四系填土層（Qml）

雜填土：建筑垃圾，為撤遷時產(chǎn)生的混凝土碎塊和廢磚塊，新近填土，結(jié)構(gòu)松散，厚1.2-3.5m。

3.2.2 第四系積層（Qdl）

紅粘土：黃色，呈可塑狀，原生紅粘土，厚0-7.45m，含少量灰?guī)r碎石，碎石呈棱角狀，粒徑1.00-20.00cm，含量約5%。溶洞裂隙中充填或半充填有軟塑狀紅粘土。

3.2.3 三疊系中統(tǒng)獅子山組第一段（T2sh1）[3]

（1）三疊系中統(tǒng)獅子山組第一段（T2sh1）強風(fēng)化灰?guī)r

灰色灰?guī)r，微晶結(jié)構(gòu)，薄至中厚層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙很發(fā)育，裂隙內(nèi)充填粘土，巖體破碎，巖芯呈塊狀、短柱狀、少量柱狀，鉆孔揭露厚度0.50～18.80m，厚度變化大。屬較軟巖。

（2）三疊系中統(tǒng)獅子山組第一段（T2sh1）中風(fēng)化灰?guī)r

灰色灰?guī)r，微晶結(jié)構(gòu)，薄至中厚層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎，巖芯呈長柱狀、柱狀，少量短柱狀及塊狀。其飽和單軸抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值為38.82MPa，為較硬巖。

橋墩區(qū)主要不良地質(zhì)作用為巖溶，共施工48個鉆孔，其中有26個孔見溶洞裂隙，見洞率為54.17%，洞高0.20-5.00m，巖溶發(fā)育埋深4.00-35.95m，發(fā)育標(biāo)高805.71-837.99m，根據(jù)《貴州建筑巖土工程技術(shù)規(guī)范》（DBJ52/T046-2018），巖溶為強發(fā)育。

3.3 某快線設(shè)計一標(biāo)段7#橋及F、E匝道及人行系統(tǒng)墩樁基施工情況[4-5]

某快線設(shè)計一標(biāo)段7#橋墩及F、E匝道及人行系統(tǒng)樁基施工時間為2018年8-9月，7#橋墩及F、E匝道及人行系統(tǒng)樁基共設(shè)計20根鉆孔灌注樁，設(shè)計樁徑為1.50m-1.80m，設(shè)計樁長為19.80m-32.90m，設(shè)計總樁長479.40m，實際施工樁長23.67m-35.90m，均超過原設(shè)計樁長，實際施工總樁長530.318m。設(shè)計混凝土灌注量801.51 m3，實際混凝土灌注量1127.00m3。其鉆孔灌注樁基施工過程中大多數(shù)孔樁均出現(xiàn)混凝土超灌現(xiàn)象，樁基混凝土總的超方量為244.56m3。鉆孔灌注樁施工過程中還出現(xiàn)過塌孔現(xiàn)象，塌孔回填混凝土方量261.00 m3。通過復(fù)核已建建筑物地下室地下室標(biāo)高和地面標(biāo)高，已建建筑物地下室地下室標(biāo)高為838.23m，地面標(biāo)高為841.5m-844.4m。復(fù)核7#橋墩及F、E匝道及人行系統(tǒng)各樁基樁底標(biāo)高為804.20m-828.40m。

4 地下室涌水問題原因分析

通過圍繞附近自來水公司所有管道進(jìn)行排查，自來水管短暫漏水情況已修復(fù)，已無漏水現(xiàn)象，圍繞大廈附近雨污管道進(jìn)行排查，沒有漏水現(xiàn)象，大廈內(nèi)部供排水系統(tǒng)進(jìn)行排查，也沒有漏水現(xiàn)象。所以主要問題就集中在某快線設(shè)計一標(biāo)段7#橋墩樁基，F(xiàn)匝道樁基及7#軸線南側(cè)人行系統(tǒng)樁基混凝土滲漏。7#橋墩樁基，F(xiàn)匝道樁基及7#軸線南側(cè)人行系統(tǒng)樁基緊臨涌水地下室建筑物南側(cè)，2018年9月某大廈地下室地板突然出現(xiàn)涌水， 2018年8月-9月正在施工澆注7#橋墩樁基，F(xiàn)匝道樁基及7#軸線南側(cè)人行系統(tǒng)樁基混凝土，某快線設(shè)計一標(biāo)段在詳細(xì)勘察期間，橋墩區(qū)見洞率為54.17%，洞高0.20m-5.00m，巖溶發(fā)育埋深4.00m-35.95m，發(fā)育標(biāo)高805.71m-837.99m，7#橋墩樁基，F(xiàn)匝道樁基及7#軸線南側(cè)人行系統(tǒng)樁基各樁基樁底標(biāo)高為804.2m-828.4m，這也反映了7#橋墩樁基，F(xiàn)匝道樁基及7#軸線南側(cè)人行系統(tǒng)各樁基正好處于響水洞地下河巖溶管道逕流區(qū)，由于較短時間大量往地下暗河中施工混凝土，且鉆孔灌注樁基施工過程中大多數(shù)鉆孔樁均出現(xiàn)超灌混凝土現(xiàn)象，樁基混凝土總的超方量為244.56m3，鉆孔灌注樁施工過程中還出現(xiàn)過塌孔現(xiàn)象，鉆孔灌注樁基施工過程中因塌孔回填混凝土方量261.00 m3，超方量混凝土和塌孔回填混凝土去了哪里呢？只能解釋一部分是流到了響水洞地下河巖溶管道，再加上鉆孔灌注樁基穿過響水洞地下河巖溶管道，7#橋墩樁基，F(xiàn)匝道樁基及7#軸線南側(cè)人行系統(tǒng)樁基一共施工20根鉆孔灌注樁，大量的混凝土樁基或一部分超方量混凝土和塌孔回填混凝土以及塌孔巖土體混凝土等占據(jù)了響水洞地下河巖溶管道，影響了響水洞地下河巖溶管道中空間，并且大廈地基勘察地下河溶洞高度洞高1.00m-7.00m，7#橋墩樁基，F(xiàn)匝道樁基及7#軸線南側(cè)人行系統(tǒng)樁基施工時地下河溶洞高0.20m-5.00m，說明溶洞高度有變低變小的趨勢，使得巖溶管道中地下水流速減緩，排泄不暢，導(dǎo)致地下巖溶管道堵塞，上游巖溶來水堵截，因此造成上游區(qū)域地下暗河局部位置地下水位抬升，某快線設(shè)計一標(biāo)段7#橋墩樁基，F(xiàn)匝道樁基及7#軸線南側(cè)人行系統(tǒng)樁基正好緊臨涌水地下室建筑物南側(cè)，也是響水洞地下河巖溶管道地下水徑流的下游區(qū)，所以較短時間內(nèi)響水洞地下暗河局部位置地下水位快速抬升，造成了已建建筑物地下室地下室的抗浮水位高于原設(shè)計的抗浮設(shè)防水位。快速抬升地下水擊穿了已建建筑物的地下室底板裂縫及受力薄弱處，造成了地下水上涌。

5 結(jié)論[6]

巖溶地下水抗浮水位宜采用地下水長期觀測期間的最高水位。當(dāng)無地下水長期觀測資料時應(yīng)采用勘察期間的地下水位與預(yù)測遠(yuǎn)期地下水位最大變幅綜合確定巖溶地下水抗浮水位；當(dāng)?shù)叵滤艿乇硭a給時宜取地表水最高水位時的地下水位為巖溶地下水抗浮水位；山區(qū)坡地的場地應(yīng)繪制沿坡地的地下水位分布線，按基礎(chǔ)或地下結(jié)構(gòu)埋置深度，取最不利條件下的最高水位為巖溶地下水抗浮水位。

無論是國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還是地方標(biāo)準(zhǔn)，對抗浮設(shè)防水位大多是以定性結(jié)合部分定量的方法給出大的原則，抗浮水位的影響因素如此之多，氣象、水文、人類用水、地層、地下水、基礎(chǔ)位置、現(xiàn)狀地形、使用期地形變化、施工、使用期地下水位預(yù)測等等不一而足。因此，由于抗浮設(shè)防水位不是一個永久的恒定現(xiàn)象，它需要人們考慮一定的安全設(shè)防基準(zhǔn)期，抗浮穩(wěn)定性驗算和抗浮設(shè)計需要具有一定的安全儲備。抗浮設(shè)防水位不能只依賴于勘察期間的水位確定，必要時應(yīng)進(jìn)行水位預(yù)測，對場地地下水變化規(guī)律、地下水與鄰近地表水系水位等觀測資料分析，對場地工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件分析和利用，預(yù)測范圍或分區(qū)、環(huán)境條件及相互關(guān)系的影響分析，水文地質(zhì)條件特別復(fù)雜的工程應(yīng)進(jìn)行專項抗浮勘察，一般情況抗浮工程勘察可以與場地巖土工程詳細(xì)勘察結(jié)合開展。對擬采用的抗浮設(shè)防水位大家意見不統(tǒng)一時建議通過專項論證確定。