水下基坑工程
有许多基坑工程施工中的事故都直接或间接地与地下水有关，地下水对基坑工程施工的影响是不容忽视的。对场地地下水赋存状态的了解程度和地下水的存在对基坑工程的影响方式，决定了基坑工程施工能否顺利的重要前提。因此，在基坑工程施工前查清和了解场地的水文地质条件是非常重要的。场地水文地质勘察主要查清场地及其周边区域的水文地质条件，获取与施工降水有关的各含水层的水文地质参数，了解地表水体与地下水之间的关系等，为施工降水方案设计提供准确的水文地质资料。在基坑工程中，地下水勘察主要应注意以下几个方面。 1、地下水勘察的工作内容和要求 在基坑工程中，了解场地的地下水主要通过岩土工程勘察或专门的水文地质勘察，这两种途径分别适用于不同的场地、不同的工程，对于基坑深度不大、水文地质条件简单、场地及其周边地区有较丰富的资料，则采用岩土工程勘察资料基本可以满足基坑工程的需要。当基坑深度较深、水文地质条件复杂、当地已有资料不很丰富时，岩土工程勘察资料不能满足基坑工程需要，就应进行专门的水文地质勘察。 基坑工程中对地下水的控制可以分三类情况，一是施工降水，降低基坑内的地下水位至基底以下 0.5m~1.5m，满足基坑工程施工需要；二是进行施工降水，在降低基坑内的地下水位至基底以下 0.5m~1.5m，满足基坑工程施工需要的同时，通过回灌等措施，控制周边的地下水位和地面沉降，达到施工期间周边环境的安全；三是进行施工降水和帷幕隔水的技术和经济选择，以较合理的经济投入，尽最大程度减少抽取地下水，以保护地下水资源和地下水环境。针对这三类情况，地下水勘察内容和要求也存在一定的差异。 对于纯粹施工降水的基坑工程地下水勘察，其工作内容和要求主要包括： （1）区域性气候资料，如年降水量、蒸发量及其变化规律和对地下水的影响； （2）主要含水层的分布规律、岩性特征。查明含水层和隔水层的埋藏条件，地下水类型、流向、水位及其变化幅度，当场地有多层对基坑工程有影响的地下水时，应分层量测地下水位，并查明各含水层之间的补排关系； （3）地下水的补给排泄条件、基坑与附近大型地表水源的距离关系及其水力联系； （4）通过现场试验，量测各含水层的渗透系数等水文地质参数； （5）当地下水可能对基坑开挖造成影响时，应对地下水控制措施提出建议。 对于保护周边环境安全的施工降水（地下水控制），则除了上述的工作内容和要求外，还应包括： （1）场地周边环境条件； （2）场地周边一定范围内（基坑工程施工降水影响的范围）的地层分布； （3）根据岩土工程勘察资料或专门的水文地质勘察，提供与降水方案设计有关的工程地质参数； （4）评价降水对基坑周边环境的影响。 对于以保护地下水资源和地下水环境为目的的地下水控制，除了以上的工作内容和要求外，还应包括： （1）查明场区是否存在对地下水和地表水的污染源及其可能的污染程度，提出相应的工程措施的建议； （2）查明与基坑工程有关的各层地下水的水质，并评价施工降水方法对地下水环境的长期影响和对策； （3）提出适宜的最大程度减少抽取地下水资源和避免地下水污染的地下水控制方法。 2、地下水勘察工作量的布置 工程场地地下水勘察主要通过水文地质勘察孔、地下水位监测井、含水层的抽水试验及已有资料的整理分析完成。现场工作量与已有资料的丰富程度、场地水文地质条件的复杂程度、场地大小等有关。 （1）水文地质勘察孔的布置 1) 工程场地已完成或同期进行岩土工程勘察工作，则应在岩土工程勘察资料的基础上布置水文地质勘察孔，用最少的工作量控制降水范围内的水文地质条件。 2) 水文地质勘察孔的数量可以参照表的规定布置。一个工程场地具体的水文地质勘察孔数量可在此基础上根据场地面积适当增减。 3) 线状工程的水文地质勘察孔的数量应在已进行的岩土工程勘察工作的基础上满足每500m 布置一个孔。 4) 水文地质勘察孔的深度应大于 2 倍基坑深度，且满足穿过所揭露的含水层底板。 5) 场地邻近地表水体时，应布置适量勘察孔确定地表水体与地下水的关系。 （2）地下水位监测井的布置 1) 地下水位监测井的布置应满足水文地质勘察期间和工程施工期间对与基坑工程施工有影响的含水层的地下水的监测。即主要设置于降水含水层中和可能对基坑开挖有影响的基底以下的其它含水层中。 2) 在平面上，地下水位观测孔宜布置在基坑开挖范围外 8m 以内的区域，且在施工降水时水位较低最不利的位置。 3) 地下水监测井的数量按表的规定布置。 4) 线状工程的地下水位观测孔的数量宜为每 1000m 一组，且可与水文地质勘察孔结合。 5) 地下水位监测井应分层进行设置，分别对各含水层水位进行量测。 6) 在已确定地表水体与地下水存在关系时，应布置适量地下水位监测井监测地下水位随着地表水体的变化关系。 7) 地下水位监测井孔径应不小于 50mm。一个工程场地中有不少于 1 组观测孔的管材为 PVC 管，以便于地下水样的采集。 8) 地下水位监测井可结合水文地质勘察孔，达到一孔多用的目的。 （3）抽水试验的布置 1) 抽水试验应针对降水工程的需要布置。对于工程场地存在多个影响基坑工程的含水层，应分别进行抽水试验。 2) 抽水试验的数量按表规定布置。 3) 线状工程每 1000m 应进行一组抽水试验。 4) 抽水试验应为群孔抽水，水位观测孔应不少于 2 个。第一个观测孔离抽水井的距离应不小于 1.1 倍的含水层厚度，若进行大降深抽水井试验，第一个观测孔离抽水井的距离应不小于 2 倍的含水层厚度。 5) 抽水试验方法可按表确定。 当含水层岩性为粉砂、粉土、粘性土，且含水层厚度不大，单孔或多孔抽水试验不可行时，可采用提水试验或注水试验； 当含水层埋深小于 8m，且水量不大时，可采用真空泵抽水试验。 当含水层岩性为细砂及其以上，且含水层有一定厚度时可进行潜水泵抽水试验。 6) 进行潜水泵抽水试验时，抽水井的直径应不小于 200mm，抽水井管材应为铸铁管、钢板卷管等，以满足对抽水井洗井的要求。 7) 过滤器的结构应符合《供水水文地质勘察规范》（GB50027）的有关要求。 8) 应进行不少于 1 个水位降深的抽水试验，当含水层厚度较大或承压水头较高，可进行 3 个水位降深的抽水试验，其中的一个水位降深应大于基坑降水设计水位降深。 9) 抽水井宜为完整井，当含水层厚度很大时（如大于 30m），可以采用非完整井。 3、含水层的确定和划分 工程建设中的含水层和供水水文地质的含水层是有很大区别，在供水水文地质勘察中含水层是指能够给出并透过相当数量水的岩体，含水层往往是有一定厚度和较好的渗透性，对供水有实际意义。而在工程建设中，含水层是指能够给出并透过水的岩体，这类岩体不管多厚，渗透性不管多低，都需要确定为含水层。 在实际工程中，含水层的划分仍需要注意几种特殊情况： （1）含水层与隔水层互层：有些场地，含水层和隔水层都较薄，呈互层状，而各个深度处的地下水位相差不大，但施工降水时，各深度处的水位降深则差异很大，有可能出现疏不干问题，对基坑侧壁安全产生影响。勘察时需要对这类含水层和隔水层进行划分和描述清楚。 （2）二（多）元结构含水层：在较粗颗粒含水层（主含水层）上或下存在相对较细颗粒的含水且透水的地层（副含水层），在这些地层不同深度处地下水位相差不大，当降低地下水位时，主含水层水位降低较快，而副含水层降低较慢，甚至在基坑工程施工期间，都不能疏干副含水层中的水，这有可能造成基坑侧壁流砂等现象。 （3）含水透镜体：由于勘察孔数量限制，不可能对含水透镜体查明清楚，也有可能存在勘察时没有遇到含水透镜体，而开挖时存在局部含水的情况，其对基坑工程的影响是不能忽视的，因此，需要对场地及周边地区的地下水赋存状态进行分析，重视含水透镜体对工程的影响。 4、地下水位的量测和动态分析 地下水位的量测是了解各地下水赋存状态的重要依据，确定不同深度处含水层的类型和相互关系，是不能没有各含水层的水位。地下水位最好是通过地下水位分层观测孔量测，若通过岩土工程勘察孔或水文地质勘察孔了解各含水层的地下水位，则应做到： （1）遇地下水时应量测水位； （2）稳定水位应在初见水位后经一定的稳定时间后量测。稳定水位距初见水位量测的时间间隔按地层的渗透性确定，对砂土和碎石土不得少于 0.5h，对粉土和粘性土不得少于8h。 （3）对多层含水层的水位量测，应采取止水措施，将被测含水层与其他含水层隔开。为了确保基坑工程施工期间不至应区域地下水位突然升高造成基坑工程施工降水工作失败，有必要根据地下水位多年观测成果提供地下水位动态规律，并分析场地地下水位升高的可能影响因素，以便施工降水时提前准备针对性的措施。当无地下水位长期观测资料，应在可行性研究阶段设立地下水位观测孔观测不少于一年的水位动态资料。而对位于地表水体附近的工程，必须确定地下水位动态与地表水体动态的关系。 5、水文地质条件的分析 有两种情况需要说明。 （1）根据岩土工程勘察资料进行水文地质条件的分析 岩土工程勘察对水文地质条件的论述是不能完全满足基坑工程施工降水设计的需要，当必须采用岩土工程勘察资料进行地下水控制设计时，则必须利用岩土工程勘察资料重新对场地的水文地质条件进行分析，尤其是含水层的分布、地下水类型、地下水位埋深（或标高）、含水层的水文地质参数、地下水对基坑工程的影响等方面进行分析和确定。 （2）专项水文地质勘察时的水文地质条件分析 专项水文地质勘察的水文地质条件论述应能满足基坑工程的需要，但在分析水文地质条件时，应能够充分利用抽水试验资料，通过分析抽水试验资料反映的一些规律，推断场地及周边的水文地质条件以及与各含水层之间的关系、与地表水体的关系、隔水边界和补给边界的位置等，并与实际调查资料对照，确保水文地质条件分析的正确和全面。 6、勘察工作中注意事项 （1）水文地质勘察孔应与岩土工程勘察孔一样，统一对地层划分及地层岩性、成因年代、颜色、湿度、含有物等项目的描述，划分地下水层位，分析地层特性，划分地质单元。 （2）水文地质勘察孔钻探在穿过第一层地下水后宜先跟进套管，后进行取土，以保证闭水效果。 （3）为保证水文地质勘察孔质量，钻孔的垂直度为每百米小于 1°。 （4）钻探完成后，应进行回填。当钻孔穿越多个含水层，回填要保证上下层水不会连通。回填材料应保证没有污染。 （5）在实时掌握钻探、测试揭露的地层和地下水位的条件下，与预测条件进行对比分析，判断是否需要及如何进行水文地质勘察方案的调整与补充。 （6）若需要进行室内渗透系数试验时，除方案中确定取土要求外，在现场应根据实际地层情况进行必要调整。 （7）应对每一完成的钻孔深度进行校验，并确定是否满足对基坑工程地下水控制方案设计的要求。
