深基坑開挖與地面塌陷及房屋開裂變形的關(guān)系分析

【關(guān)鍵字】 深基坑；建筑物；地面塌陷；沉降開裂；爆破振動；涌水； 

　　1.引言 

　　在城市改造和建設(shè)中，深基坑開挖引起的周圍地表塌陷、沉降開裂、房屋開裂變形等問題越來越受到人們的重視，基坑開挖是一個復(fù)雜的地質(zhì)工程問題，它既設(shè)計基坑的自身強度與穩(wěn)定性，又包含了地質(zhì)環(huán)境和社會影響問題，在基坑開挖過程中，除了要保證基坑的安全，使坑內(nèi)外各種工程順利施工外，還要避免因基坑開挖過程中的坑壁向臨空面卸荷作用、爆破振動、抽排水等活動引起鄰近構(gòu)建筑物破壞而造成重大經(jīng)濟(jì)損失及社會影響。 

　　2.工程概況 

　　七里香溪二期工程包括五棟產(chǎn)權(quán)式酒店，一棟商場及廣場。工程于2013年1月開始進(jìn)行開挖施工作業(yè)，爆破施工作業(yè)時間為1月底～至5月中旬， 從5月中旬至今基坑采用破碎機械冷開挖作業(yè)。實測基坑最底部高程1081.95m，基坑北東側(cè)邊坡底部出現(xiàn)3處突水點（調(diào)查時已安裝3個水閘），最底部突水點高程1082.8m，低于實測的花溪水庫水面高程（1093.67m）10.87m�！� 

　　據(jù)現(xiàn)場調(diào)查訪問，2013年7月中旬至8月5日期間，基坑北東側(cè)邊坡開挖過程中底部出現(xiàn)大量涌水，8月5日，位于基坑北東側(cè)的排污管道出現(xiàn)地面塌陷T1，排污管道水流全部灌入塌坑內(nèi)，導(dǎo)致邊坡底部大量出水，施工單位于8月13日～15日期間，沿花溪公園居民住宅樓圍墻外圍打了19個鉆孔，地面塌陷T1靠近基坑側(cè)打了5個鉆孔，在巖土接觸面采用水泥灌漿法灌漿的處置措施，24個鉆孔均未揭露土洞和溶洞，土層厚5～6m。據(jù)收集的灌漿鉆孔記錄表，鉆孔施工過程中多有漏水情況。 

　　3.調(diào)查區(qū)地質(zhì)背景條件 

　　3.1 氣象及水文 

　　調(diào)查區(qū)地處亞熱帶濕潤溫和氣候區(qū)。冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，濕潤多雨。多年平均氣溫13.4℃，極端最高氣溫31.6℃，極端最低氣溫-7.3℃，多年平均降雨量1129.8mm，日最大降雨量為133.2mm。降雨多集中在每年的5～8月。約占全年降水量的70%以上，年均發(fā)生暴雨2～3次，多發(fā)生于5～7月。 

　　3.2 地形地貌 

　　調(diào)查區(qū)位于走向近于南北向的花溪巖溶槽谷內(nèi)的溶蝕緩斜坡地帶。調(diào)查區(qū)地形起伏較小，地形坡度一般5～10°左右。區(qū)內(nèi)地勢總體表現(xiàn)為東高西低，最高點位于調(diào)查區(qū)南東側(cè)，海拔高程約1104.5m（原基坑范圍內(nèi)標(biāo)高為1112m左右的小山頭已開挖），最低點位于七里香溪二期工程基坑底部，海拔高程約1081.95m，相對高差約22.6m。 

　　3.3 地層巖性 

　　第四系（Q）：由雜色雜填土、灰黑色淤泥質(zhì)粘土及褐黃色紅粘土組成，厚0～8m。 

　　三疊系下統(tǒng)安順組（T1a）：巖性為灰色薄至中厚層白云巖、泥質(zhì)白云巖，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，中等風(fēng)化，局部碎塊狀，分布于F斷層?xùn)|側(cè)。 

　　4.地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀 

　　4.1 地面塌陷 

　　T1：位于基坑北東側(cè)排污溝內(nèi)，調(diào)查時已灌漿回填。塌陷坑發(fā)生時平面形態(tài)呈圓形，直徑2m，深2.5m，發(fā)生時間2013年8月5日。 

　　T2：平面形態(tài)呈圓形，直徑2.2m，深1.7m，水深0.7m，發(fā)生時間2013年8月8日。 

　　4.2 地面塌陷 

　　L1：位于基坑?xùn)|側(cè)住宅樓停車場內(nèi)，裂縫走向30°，長22m，寬1～3mm，發(fā)生時間2013年8月15日。 

　　L2：位于基坑南東側(cè)居民住宅樓墻角處，裂縫呈直線，走向30°，長7m，寬2～3mm，房屋基礎(chǔ)沉降 

　　1-～2cm，發(fā)生時間2013年8月8日。 

　　5.住宅樓開裂及周邊地質(zhì)災(zāi)害與基坑開挖施工活動的影響關(guān)系分析 

　　區(qū)內(nèi)第四系覆土厚度一般為5～6m，場地原始靜止水位1094.8m，水位埋深0.1～3.3m，均位于第四系松散土層中。七里香溪二期工程東側(cè)基坑邊坡附近發(fā)育有近南北向的區(qū)域性花溪逆斷層F，為阻水?dāng)鄬�。斷層西�?cè)出露地層為三疊系中統(tǒng)花溪組的泥質(zhì)白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r夾泥巖，其泥頁巖為相對隔水層，而斷層?xùn)|側(cè)出露地層為富水性中等～豐富的三疊系下統(tǒng)安順組（T1a）白云巖，泥質(zhì)白云巖，其節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體結(jié)構(gòu)完整性差，且基坑北東側(cè)邊坡臨近花溪南湖。由于北東側(cè)基坑邊坡開挖揭穿斷層破碎帶，破壞了斷層原有的阻水性，導(dǎo)致大量地下水沿白云巖、泥質(zhì)白云巖的溶蝕裂隙、構(gòu)造裂縫向基坑北東側(cè)邊坡底部徑流排泄，造成地下水位下降，水動力條件發(fā)生急劇變化。 

　　5.1 基坑疏排水影響范圍的確定 

　　采用“大井法”計算基坑疏排水影響范圍，其計算公式為： 。 

　　S―水位降深（m），取12m，區(qū)內(nèi)地下水靜止水位標(biāo)高為1094.8m，實測北東側(cè)基坑最底部突水點高程1082.8m，水位降深S=1094.8-1082.8=12m；H―含水層厚度（m），取29.2m，區(qū)內(nèi)最高點位于調(diào)查區(qū)基坑已挖小山頭，海拔高程為1112m，實測基坑最底部突水點高程1082.8m，含水層厚度H=1112-1082.8=29.2m；K―滲透系數(shù)（m/d），取0.6m/d，結(jié)合實地地面環(huán)境地質(zhì)調(diào)查情況及《七里香溪二期基坑邊坡巖土工程勘察（詳勘）》資料綜合分析后，取滲透系數(shù)K為0.6m/d。經(jīng)計算， 該范圍為基坑疏排水造成水均衡破壞范圍，處于該范圍內(nèi)的居民房屋或地表將會因基坑疏排水活動導(dǎo)致房屋地基失水，從而造成房屋出現(xiàn)開裂，地表發(fā)生地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害。 

　　5.2 住宅樓開裂及周邊地質(zhì)災(zāi)害與基坑開挖施工活動的影響關(guān)系 

　　通過對基坑開挖過程中疏排水、爆破振動影響距離的計算結(jié)果，編制出了基坑疏排水及爆破振動影響范圍平面圖，并結(jié)合基坑?xùn)|側(cè)住宅樓的空間分布位置、開裂特征及地質(zhì)災(zāi)害分布、發(fā)育特征分析研究后認(rèn)為：基坑?xùn)|側(cè)住宅樓開裂及地面塌陷T1-T3、地裂縫L1-L2與基坑開挖施工活動有關(guān)。 

　　6.防治措施建議 

　　6.1 建議加強對居民房屋裂縫動態(tài)變化情況監(jiān)測。 

　　6.2 建議對七里香溪二期工程四周基坑邊坡及底板采取有效防水措施，防止基坑邊坡及底板大量涌水。 

　　7.結(jié)語 

　　深基坑開挖是一項過程復(fù)雜，且施工工期較長的工作，在深基坑開挖前，須對基坑鄰近地帶開展詳細(xì)的巖土工程勘察及水文地質(zhì)調(diào)查，除了須對坑壁及時采取切實有效的支護(hù)措施之外，還需對基坑邊坡變形情況加強監(jiān)測，以最大限度的減小基坑開挖活動對鄰近構(gòu)建筑物的破壞和引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害而造成重大經(jīng)濟(jì)損失及社會影響。 

　　參考文獻(xiàn) 

　　[1] 中國工程爆破協(xié)會.爆破安全規(guī)程（GB6722-2003）. 

　　[2] 貴州地質(zhì)工程勘察院，貴陽市花溪區(qū)七里香溪二期工程基坑開挖與周邊地面塌陷及花溪公園、花溪區(qū)供電局居民住宅樓、花溪區(qū)供電局辦公樓開裂關(guān)系技術(shù)鑒定報告.2013.08.