楊 眉，黃鑄豪，林俊奮，溫世聰

（廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司 廣州510500）

0 引言

隨著經濟的發(fā)展和城市化進程的不斷加快，建筑與市政行業(yè)蓬勃發(fā)展，逐漸向深基坑發(fā)展已成為建筑趨勢，并且城市用地也日益緊張，這對基坑的要求提出了一個更高的要求?；拥馁|量是確保整個項目質量的關鍵環(huán)節(jié)，直接關系到基坑工程能否順利地施工。在基坑工程中，地下水能否有效控制決定了基坑工程質量的好壞，止水帷幕作為控制地下水最有效的方法已廣泛應用于基坑工程中，對防止地下水對基坑造成破壞起到了重要作用。當止水帷幕止水效果不好時，可能會引發(fā)在開挖過程中產生突涌和基坑側壁滲水，造成基坑圍護結構嚴重損壞或倒塌、坑外大面積地面下沉或塌陷，危及周邊路面、建筑物及地下管線的安全，造成施工人員傷亡等，引起的工程事故是無可挽回的災難性事故，經濟損失巨大，社會負面影響嚴重。通過對止水帷幕的現(xiàn)場檢測，可以有效地檢驗基坑的止水效果，為基坑的開挖和基坑的穩(wěn)定提供更有效的保證。而目前在實際工程中，基坑止水帷幕止水效果的檢測與評價目前尚無相關標準可供參考。

本文結合抽水試驗的工程實例，通過在基坑內布置抽水孔，基坑外布置觀測孔，通過觀測孔的水位變化情況判斷止水帷幕的止水效果。根據抽水試驗的結果分析與基坑開挖后的實際效果證明了該方法的可行性，為止水帷幕的止水效果檢測與評價提供了一種可行的方法。

1 抽水試驗用于止水帷幕檢測分析

抽水試驗是一種從鉆孔中抽水并根據其出水量與降深的關系，確定含水層滲透性及了解相關水文地質條件的一種原位試驗方法。抽水試驗常在擬建場地的代表性地質單元選擇一定數(shù)量的鉆孔，在各主要含水層分層進行，最終形成人工降深場后，根據其出水量Q與降深s的關系，可根據修正公式提供更為準確的巖土層滲透系數(shù)，從而得出更為精確的擬建場地涌水量、影響半徑等相關水文地質參數(shù)［1-3］。對于常見的承壓水含水層單孔完整井，試驗后的修正滲透系數(shù)可采用《水利水電工程鉆孔抽水試驗規(guī)程：SL 320—2005》［4］中第6.2.1條的規(guī)定，計算采用附錄B表-1中的公式：

式中：K為滲透系數(shù)（m/d）；Q為出水量（m3）；M為承壓含水層的厚度（m）；S為觀測孔的降深（m）；R為影響半徑，R=3 000SK；r為抽水井半徑（m）。

由此可見，滲透系數(shù)與含水層厚度、觀測孔的降深出水量和影響半徑等幾個參數(shù)具有密切關系。在基坑開挖過程中，為了避免產生流土、管涌等滲透變形，防止基坑坑壁坍塌，保證施工質量和安全，必須對地下水進行處理。其中，堵截治水法是指通過設置止水帷幕來阻止地下水流入基坑（見圖1），是一種截斷基坑內外水聯(lián)系的結構形式。當止水帷幕兩側存在水位差時，如果止水效果良好，達到止水作用時，兩側水位則不會發(fā)生變化；如果止水效果不好，達不到止水作用時，水就會從一側流向另一側［5］。

圖1 止水帷幕示意圖Fig.1 Schematic Diagram of Water-stop Curtain

在實際工程中，抽水試驗可以通過抽水孔和觀測孔之間的水位關系來檢驗止水效果，是對止水帷幕效果最直接的檢測方法，該試驗方法目前已在多個基坑工程中得到有效應用［6-10］。最佳的抽水試驗方法是在基坑內布置多個抽水孔，使基坑內水位整體下降，通過觀察沿基坑邊布置的內、外觀測孔的水位變化情況判斷止水帷幕的止水效果，但這樣做需要設置大量的抽水孔和觀測孔，抽水量大，試驗周期長，成本高，不便于推廣應用?；又苓叺乃牡刭|情況往往變化較大，有些區(qū)域透水性強，有些區(qū)域透水性差，根據實際情況選取有滲透隱患的區(qū)域進行局部抽水試驗，可對基坑止水帷幕的質量起到重點抽查的作用，這與當前建筑工程檢測行業(yè)普遍采用的抽樣檢測的理念是一致的，是一種比較好可行的檢測方法［11］。目前針對止水帷幕止水效果的局部抽水試驗還沒有形成標準的方法，也在一定程度上限制了該方法的應用。

本文依據經典滲流理論及《建筑基坑支護技術規(guī)程：JGJ 120—2012》［12］，總結出一套相對可行的止水帷幕檢測及評價方法。

2 試驗方案設計

本次抽水試驗設計為“1+1”形式的多孔抽水試驗，抽水孔帶1個觀測孔，抽水孔布置在基坑止水帷幕的內側，對應的觀測孔布置在基坑止水帷幕的外側，如圖2所示。通過觀測坑外觀測孔的水位情況來分析抽水孔與觀測孔的水力聯(lián)系，從而判斷相應位置的止水帷幕的止水效果。抽水孔與觀測孔的距離不宜大于5.0 m，且應根據降深的設定保證觀測孔在抽水井的影響半徑范圍內。本次抽水試驗采用3次降深抽水，試驗方法采用穩(wěn)定流法。

圖2 抽水井與觀測孔布置示意圖Fig.2 Schematic Diagram of the Arrangement of Pumping Wells and Observation Holes

為防止抽出的水滲入到抽水巖土層，應根據地形坡度、含水層的埋深、地下水流向和地表滲透性能等因素，確定排水方向和排水距離，并使排水通暢。

在抽水試驗實施過程中，通過觀測抽水孔（坑內）和觀測孔（坑外）的水位變化情況來分析抽水孔與觀測孔的水力聯(lián)系，從而判斷相應位置的止水帷幕的止水效果。

3 工程實例分析

3.1 工程1：花都區(qū)某項目

3.1.1 工程概況

本工程基坑總面積約7 273 m2，支護周長約368 m，基坑設計深度6.9 m。采用的支護形式：北側為放坡掛網噴錨+鋼管土釘，坡面設置泄水管；其余三側為三軸攪拌樁內插型鋼垂直支護+1道預應力錨索。止水帷幕采用北側單軸攪拌樁與其余三側三軸攪拌樁封閉1圈?；影踩燃墳槎?。

3.1.2 工程地質情況

鉆孔范圍內的巖土性狀如表1所示。

表1 工程1地層巖土性狀描述Tab.1 Engineering 1 Formation of Geotechnical Description

3.1.3 水文地質條件

區(qū)域內場地地形平坦，地下水補給、徑流和排泄條件一般。擬建場地地下水的補給來源主要是大氣降雨，排泄則以蒸發(fā)和側向徑流至鄰近場區(qū)為主，場地不存在對地下水和地表水的污染源，地下水未受污染。

3.1.4 試驗方案制定

根據工程的實際情況，采用3次降深，最大降深控制在坑底（基坑開挖深度）1.0 m范圍，并通過觀測坑外觀測孔的水位情況來分析抽水孔與觀測孔的水力聯(lián)系，從而判斷相應位置的止水帷幕的止水效果。

基坑設計深度6.9 m，止水帷幕深度9.0 m，根據現(xiàn)場情況，本次試驗孔深確定為10.0 m，抽水孔與觀測孔的距離確定為2.5 m，如圖3所示。

圖3 抽水試驗布孔立面示意圖Fig.3 Schematic Diagram of the Elevation of the Holes in the Pumping Test（mm）

⑴抽水孔、觀測孔的成井工藝

抽水孔與觀測孔均采用φ250硬質合金鉆頭跟管鉆進，孔深為10.0 m。

⑵洗井工藝

抽水孔、觀測孔成井后，采用清水洗井和活塞洗井法相互交替且反復進行的方式進行洗井，直到水清、砂凈、無沉淀時止。

3.1.5 孔位布置

試驗點位宜均勻分布在基坑范圍內，本基坑采用2種支護型式，每種支護型式布置至少1個試驗點，平面布置如圖4所示（抽水孔用SCK表示，觀測孔用GCK表示，下同）。

圖4 抽水試驗布孔平面示意圖Fig.4 Schematic Diagram of the Hole Layout in the Pumping Test （m）

3.1.6 試驗過程與數(shù)據分析

抽水試驗過程中能形成穩(wěn)定流，地下水補給慢，涌水量不大，試驗期間觀測孔內水位未變動。詳細試驗數(shù)據成果與止水效果評價如表2所示，每個試驗點的Q-t、s-t曲線如圖5所示。

表2 試驗成果與基坑止水帷幕止水效果評價Tab.2 Test Results and Evaluation of Foundation Pit Water-stop Curtain Water-stop Effect

圖5 工程1試驗點Q-t、s-t曲線Fig.5 Q-t，s-t Curve of Project 1

3.1.7 試驗結論

根據在試驗過程中，觀測孔水位不受抽水孔水位下降形成降落漏斗的影響，且觀測孔內水位除1#點位由于受降雨影響外也未變動，表明該試驗點附近基坑內外地下水連通性差，無明顯的水力聯(lián)系，試驗點附近止水帷幕止水效果良好。

3.1.8 開挖后情況

基坑逐步開挖降水過程中，坑外觀測孔內水位波動不大，且止水帷幕外露部分無明顯滲水跡象，證明止水帷幕起到了較好的止水隔水作用。

3.2 工程實例2：番禺區(qū)某項目

3.2.1 工程概況

本工程項目占地面積約為7 534.08 m2，設1層地下室，基坑總面積約6 326 m2，基坑開挖深度為5.5 m，基坑周長約328.66 m。根據周邊環(huán)境和地質條件的不同，將本基坑分成4個支護設計區(qū)，采用“φ600@450單軸攪拌樁+分層錨管/土釘+噴錨護面”復合土釘墻支護方案。基坑安全等級整體為二級。

3.2.2 工程地質情況

鉆孔范圍內的巖土性狀如表3所示。

表3 工程2地層巖土性狀描述Tab.3 Engineering 2 Formation of Geotechnical Description

3.2.3 水文地質條件

區(qū)域內地下水的補給主要靠大氣降水和生活用水徑流補給，以大氣降水滲入補給為主，以側向徑流補給為次。大氣降水補給受降雨季節(jié)支配，由于年內降雨分配不均，不同季節(jié)的蒸發(fā)度、濕度不同，滲入補給量隨季節(jié)而變化，雨季成為地下水的主要補給期。

3.2.4 試驗方案制定

根據工程的實際情況，采用3次降深，最大降深控制在坑底（基坑開挖深度）1.0 m范圍，并通過觀測坑外觀測孔的水位情況來分析抽水孔與觀測孔的水力聯(lián)系，從而判斷相應位置的止水帷幕的止水效果。

基坑設計深度5.5 m，止水帷幕深度8.0 m，根據現(xiàn)場情況，本試驗孔深確定為9.0 m。抽水孔與觀測孔的距離確定為1.5 m，如圖6所示。

圖6 抽水試驗布孔立面示意圖Fig.6 Schematic Diagram of the Elevation of the Holes in the Pumping Test（mm）

⑴抽水孔、觀測孔的成井工藝

抽水孔與觀測孔均采用φ250硬質合金鉆頭跟管鉆進，孔深為9.0 m。

⑵洗井工藝

抽水孔、觀測孔成井后，采用清水洗井和活塞洗井法相互交替且反復進行的方式進行洗井，直到水清、砂凈、無沉淀時止。

3.2.5 孔位布置

試驗點位宜均勻分布在基坑范圍內，當涉及多種支護型式時需盡量保證每種支護型式布置至少1個試驗點，平面布置如圖7所示。

圖7 抽水試驗布孔平面示意圖Fig.7 Schematic Diagram of the Hole Layout in the Pumping Test（m）

3.2.6 試驗過程與數(shù)據分析

抽水試驗過程中能形成穩(wěn)定流，地下水補給慢，涌水量不大，試驗期間觀測孔內水位未變動。詳細試驗成果與止水效果評價如表4所示，每個試驗點Q-t、s-t曲線如圖8所示。

表4 試驗成果與基坑止水帷幕止水效果評價Tab.4 Test Results and Evaluation of Foundation Pit Water-stop Curtain Water-stop Effect

3.2.7 試驗結論

根據在試驗過程中，觀測孔水位不受抽水孔水位下降形成降落漏斗的影響，且觀測孔內水位也未變動，表明該試驗點附近基坑內外地下水連通性差，無明顯的水力聯(lián)系，試驗點附近止水帷幕止水效果良好。

圖8 工程2試驗點Q-t、s-t曲線Fig.8 Q-t，s-t Curve of Project 2

3.2.8 開挖后情況

基坑逐步開挖降水過程中，坑外觀測孔內水位波動不大，且止水帷幕外露部分并無明顯滲水跡象，證明止水帷幕起到了較好的止水隔水作用。

4 結語

通過將抽水試驗應用于基坑止水帷幕止水效果檢測中的研究，得出以下結論：

⑴通過工程實例數(shù)據分析表明，通過抽水試驗可對試驗點周邊基坑內外地下水流通情況進行直觀的分析，對止水帷幕止水效果進行有效評價，是止水帷幕止水效果最直接有效的檢測方法，而且通過后期基坑開挖后止水帷幕未發(fā)生滲水等情況，也進一步印證了檢測結果的有效性。

⑵通過3次降深，每次降深后觀察孔水位基本保持不變，說明3次降深是比較適用于該試驗中，且最大降深宜選擇在基坑設計深度以下1.0 m范圍內。

⑶對于每個抽水孔，其檢測范圍僅能覆蓋抽水孔周邊局部小范圍，對于較大基坑來說很難通過幾個孔對整個基坑止水帷幕進行評價，后期仍需針對不同支護型式及含水層分布情況細化檢測方案，適當增加試驗點數(shù)，均勻布置點位，提高抽水試驗對整個基坑止水帷幕止水效果的有效性評價。