深基坑施工地下水位监测技术探讨

深基坑施工地下水位监测技术探讨

本文结合作者的工作经验针对深基坑工程监测的目的及其要求，对地下水位监测作出了系统的研究，为基坑的下一步设计提供理论及其实践依据。

标签：深基坑地下水位监测

1引言

深基坑工程是地下工程施工当中的内容丰富的领域，也是土木工程当中最为复杂的技术领域之一，因为地下水本身的特点，沿海地区的地下水位对深基坑施工的影响也是非常重要的。而基坑降水最重要的就是为了可以解决降雨积水的疏排问题，以及基坑周围上部土层的滞水问题，而基坑降水型式一般采用喷射井点降水、深井井点和轻型井点等。如果降水操作不恰当或者降水不及时的话，就可能引起地面下沉以及基坑塌方等事故，这就会对环境造成了不良影响甚至严重破坏。

2试验测试工作的任务

本次试验测试工作的任务是在前期勘察的基础上，补充试验测试工作，深入研究第三系砂岩的物理力学性质及其随深度的变化，对砂岩地基的承载力与变形性质作出分析与评价，为建筑物基础设计、变形验算和深基坑工程降水与支护设计补充提供依据。具体工作任务是：在工程场地补充钻探取样工作，采用专用取样器采取不同深度砂岩地基样品，进行含水量、密度、软化崩解程度、渗透性等物理性质试验，分析不同风化程度砂岩的物理性质变化特征，对开挖深度范围内砂岩的湿度与密度状态作出分析，对砂岩地基均匀性和岩体完整性作出评价。本工程场地砂岩主要由粒径介于0.075～0.25的细砂粒组成，粒径大于0.075的颗粒含量大于85%，可按砂土分类定名为细砂岩；其次为粒径0.5～0.25的中砂颗粒和粒径0.075～0.005的粉粒成分。粒径小于0.005的粘粒含量极少，说明场地砂岩泥质胶结物质很少，胶结程度很差。

3地下水位监测

基坑周边的地下水位和基坑结构的稳定性有着密切的关系，当地下水比基坑底面高的时候，进行基坑开挖施工，因为坑内外的水位差非常大，很容易产生管涌、流砂等渗透破坏的现象，而且还可能影响到基坑边坡的稳定性，所以对于地下水位比较高的基坑通常采用坑外或者是坑内降低地下水位的方法进行处理。应该避免产生基坑坍塌、流砂，这样就可以确保施工的安全以及工程的质量，一定要进行地下水位的监测，而在降水的过程当中，地下水位的监测不仅仅可以起到控制降水的程度，而且还对于现场出现降水困难的时候起到了很好的预判作用。而地下水位的监测可以采用水位计，采用通过孔内设置水位管等方法进行一系列的测量。水位观测井应该布置在降水区的里面，采用深井降水的时候应该布置在两孔深井之间，采用轻型井点管降水的时候应该布置在总管的两侧，水位孔的深

度应该在最低设计水位下2到3米。基坑内地下水位监测点的布置应该符合以下的要求，当采用喷射井点、轻型井点降水的时候，水位监测点应该布置在基坑周边和中央的拐角处，监测点的数量视具体情况确定。而对于基坑内地下水位监测点，当采用深井降水的时候，水位监测点应该布置在基坑中央以及两相邻降水井的中间部位。

4物理性质及随深度的变化特征

依据勘察报告对砂岩风化程度的划分界线，分别统计强风化与中风化砂岩的物理性质指标，结果可以说明砂岩的比重变化不大，表明其矿物及颗粒组成和化学成分比较稳定，含水量及密实度较高，随深度和风化程度变化关系不明显。由于钻探取样时受护壁泥浆的影响，试验岩芯样品外围含水量和结构不能保持原始状态，样品内部所受影响较小，在钻探岩芯管内观察，砂岩含水量和密实度普遍较高。经室内含水量测定离散性较大，但仍可见中风化带含水量（w）略低于强风化带，干密度（ρd）则大于强风化带的趋势；孔隙比（e0）变化范围较大，介于0.426～0.604之间，接近密实砂土，且强风化带略大于中风化带。岩样饱和度均在50%左右。岩体受埋深的压实效果比较明显，深部岩体的风化程度相对较低，其物理特性受埋深的影响相对较小。

5砂岩的浸水崩解特性

砂岩的浸水崩解现象为一种物理风化作用，由于砂岩的主要矿物成分为伊利石和高岭石等碎屑矿物，其比表面积非常大，且具有较强的亲水性，浸水时易于引起水分向岩石孔隙中运动而引起膨胀、软化和最终破碎。尤其是伊利石矿物的结构单位层间为氧—氧联结，其键力很弱，易被具有氧键的强极化水分子楔入所分开，引起崩解。将天然湿度状态大块状砂岩试样置于清水中，观察其渐进崩解过程，浸水几分钟内，试样完全崩解成颗粒状，圆柱状试样塌落成为圆锥状砂土；试件在大气环境中失水干裂，虽有裂隙发育，但并不崩解碎裂。因此，在砂岩基坑工程中对地表水和地下水的疏排应引起足够的重视。

6砂岩渗透性试验

地基岩土的渗透系数是反映其渗透能力的定量指标，也是渗流计算、水文地质条件评价和工程防排水设计所需的基本参数。测定方法分为室内渗透试验和现场试验两大类。

6.1室内渗透试验

对现场采取的风化砂岩试验，室内进行常水头法渗透试验，试验结果如表1所示。

试验结果表明，强风化砂岩渗透系数平均值为9.26×10-3cm/s，中风化砂岩渗透系数平均值为 2.60×10-2cm/s。强风化砂岩的渗透系数略小于中风化砂岩，是因为本场地砂岩层上部粘粒含量略高所致。

6.2现场提水试验

现场利用已完成的CK1-1号钻孔，对场地上部卵石层进行套管止水，套管进入强风化砂岩层4.6 m，确保卵石层中的地下水不涌入试验孔内。采用钻探用抽筒快速抽取孔内地下水，连续观测孔内恢复水位，求得一系列与水位恢复时间有关的k值后，作k=f（t）曲线，根据此曲线可确定近于常数的渗透系数值如表2所示。

现场水位恢复法计算的渗透系数为 3.89×10-5cm/s，远小于室内试验求得的风化砂岩的渗透系数，是由于砂岩的原始结构未遭受破坏，岩体处于致密状态，孔隙比较小。本方法求得的渗透系数应为风化砂岩混合层的渗透系数。

7结束语

从现场的监测项目总的变化量可以看出来，其结果都比设计值小很多，而在现场施工情况允许的前提下，可适当地对支护结构进行优化。结合这个区域的岩土工程地质特点，基坑支护工程应该采用双管旋喷桩作为止水帷幕，这样可以有效地控制基坑渗水事故的发生。如地下水位比较高，变化的幅度比较大的时候，如何不采取止水措施，一定会影响基坑开挖。

参考文献

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