工程质量与管理 ｉｄ豳四母 上海地区地下水对基坑围护的影响及勘察重点 摘要：对基坑围护设计而言，地下水有着极为重要的影响。本文从基坑设计角度出发，确定地下水勘察的重点，从而为合理进行 基坑围护设计、预防地下水引发事故做出一定的贡献。 关键词：基坑围护设计地下水勘察 １、前言 在目前经济持续快速发展、人民生活日益增长的前提下，深基坑工程越 来越多。在基坑工程中，地下水的问题是上海地区影响基坑安全性的重要问 题之一。 在基坑围护设计实践中，地下水是其中的重要部分。在不能正确估计地 下水情况或者施工措施不合理时，地下水对围护结构产生的影响很大。具体 说，可能产生流砂、管涌、坑底隆起、地面塌陷等，且这些情况多发生在细颗粒 （尤其是粉性土、砂土等）饱和含水的土层中。 这些情况产生的后果非常严重，会造成施工不安全，周围环境变形（周边 已有建筑倾斜、沉降，周边道路变形、沉降等），给周边居民生活造成很大困 扰。 ２、地下水在基坑工程中引起的突发事件及其原因 因地下水引起的突发事件主要有渗漏、流砂、管涌、坑底隆起以及引发的 地面塌陷等。 其中，流砂容易发生在细颗粒、颗粒均匀、松散、饱和的非黏性土中，产生 流砂现象的原因有二：一是当土的孔隙比大、含水量大、黏粒含量少、粉粒多、 渗透系数小、排水性能差时易产生流砂；另一部分则是由地下水在土中渗流 所产生的动水压力的大小所决定的。当单位颗粒土受到的向上的渗流力大于 等于其自身重力，则土体发生悬浮、移动，形成流砂。 管涌是指：在渗透水流作用下，土中细颗粒在粗颗粒所形成的孔隙通道 中移动、流失，土的孔隙不断增大，渗流量也随之加大，最终导致土体内形成 贯通的渗流通道，土体发生破坏的现象。基坑工程实践中，管涌的形成原因多 指由于基础土层中含有强透水层，上面覆盖的土层压重不够，或工程防渗、排 水设施效能低甚至失效所造成的。 坑底隆起基坑施工中常见的突发事件，是指由于开挖面外土体载重大于 开挖底部土体的抗剪强度，使得土体产生滑动而导致开挖面底部土体产生向 上隆起的现象。 而充分了解拟建场地的水文地质条件可以在一定程度上减少上述现象 发生的概率。 ３、上海地区地下水的特点 上海地区地层中蕴藏着丰富的地下水，地下水的类型包括潜水、微承压 水及承压水，其中承压含水层有５层，根据目前工程建设的现状与地下空间开 发的深度，与工程建设密切相关的主要是潜水、微承压含水层、第一承压含水 层、第二承压含水层。 其中，潜水赋存于浅部地层中，潜水水位埋深一般为０．３ｍ～１．５ｍ，水位受 降雨、潮汛、地表水以及地面蒸发的影响有所变化，年平均水位埋深一般为 Ｏ．５ｍ一０．７ｍ；但大面积填土时，潜水位会随地面标高的升高而升高。 微承压水赋存于全新统地层中下部的粉性土或砂土中，呈不连续分布， 局部与承压水连通，其水位低于潜水位，呈周期性变化，水位埋深约为３ｍ一 １ｌｍ。需要加以说明的是，微承压含水层仅是上海地区的一种说法，指的是位 于第一承压含水层之上的粉性土层或砂土层（含水层），其具有一定的承压 性、分布呈不连续状、富水性较其下的承压含水层差，但是对工程建设尤其是 地下空间的开发有较大影响，所以对该层土特别加以说明。 承压水赋存于上更新统地层中的粉性土或砂土中，其水位低于潜水位， 呈周期性变化，水位埋深约３ｍ～１２ｍ，不同区域其水位有较大变化。 第一承压含水层（多赋存于第７层中）的渗透系数一般较大，但需注意，在 上海局部地区，该层土顶部夹有较多黏性土，渗透性相对较差。受工程建设及 其他因素影响，水位在不同时期、不同区域有一定变化。在上海地区，从埋深 ３～６ｍ、５～９ｍ，到埋深７～１ｌｍ，变化范围较大。 第二承压含水层（多赋存于第９层中）是上海地区透水性和富水性最好的 含水层之一，渗透系数较第一承压含水层更大。在工程实践中，该层也是上海 地区地下水的主要回灌层，受区域回灌量的差异及部分区域与第一承压含水 层连通的影响，水位变化较大，一般接近但不超过第一承压含水层的水位。上 海地区第二承压含水层水位在３—５ｍ，５～８ｍ，到７～１２ｍ。 ４、针对基坑围护设计的地下水勘察要点 由上述可见，在充分了解区域资料的前提下。在勘察阶段对地下水布置 针对性的试验和进行针对性的分析，对基坑围护设计而言，意义重大。 就上海地区而言，针对地下水的勘察施工重点如下： １）观测钻孔中潜水位和承压水位。 钻孔中稳定潜水位应在水位恢复稳定后量测，量测稳定水位的时间应根 据地层的渗透性确定。具体说来，从停钻至量测的时间，对砂土和碎石土不宜 少于２ｈ，对粉性土和黏性土不得少于８ｈ。对位于江、河岸边的工程，地表水、地 下水应同时量测，并注明量测时间，以了解地下水与地表水之间的水力联系。 确定是否量测承压水水位之前，首先应根据地质资料与工程性质，初步 判断承压水对拟建项目的施工期及使用期是否产生不利影响。只有当初步判 定有影响时，才需要量测承压含水层的水位。为了较准确地量测承压水的稳 定水位，强调应采取隔水措施将被测含水层和其它含水层隔离，防止以混合 水位代替被测含水层的水位，并要求连续观测一定时间。根据大量实测资料 分析，实践中一般对稳定水位的连续观测时间不宜少于５ｄ，但对渗透性相对 较差的微承压含水层，观测时间需适当延长。工程需要时，还需要收集该区域 相关含水层的长期水位观察资料。 ２）加强对地层分布情况的查明，尤其是古河道切割区。 “微承压含水层”埋藏较浅，分布范围常在基坑开挖范围内或影响范围 内，其承压水水头压力和水量对工程的影响应引起足够的重视。在工程实践 中，微承压水含水层一般根据经验确定，一旦失误则可能发生各种不可预计 的突发事件；详勘报告不能揭示各含水层和覆盖层之间的水力联系、计算沉 降时压缩厚度的取值多为假定、地层尖灭点位置不准确，假定其处于坑内或 坑外降深可能相差数倍，都会给工程带来安全隐患。 由于上海地区的土质特点，古河道切割区地层分布较为复杂，土层顶底板 起伏均较大，有时平面ｌＯｍ范围内地层起伏可达数米。而大多微承压含水层分 布于古河道切割区，必须查明地层分布方能查明微承压水分布情况，也才能真 正了解相关微承压水、承压水分布情况，使围护设计、降水设计能更复合实际 情况，避免浪费、减少工程降水对周边环境变形、城市环境沉降的影响。 查明地层分布情况还是了解微承压水和承压水是否连通的重要条件。微 承压水由于其土性不均，渗透系数变化大，当微承压含水层夹黏性土少且厚 度大，或与第一承压含水层连通时，其水量丰富；如果不连通的话，水量差别 则较大。 具体手段则可选择采用上海地区常用的静力触探孔，对原有勘探孔进行 适当加密。静力触探试验是指以静压力将一定规格的锥形探头匀速压入土 层，测定土的阻力随深度变化的原位测试。该原位测试速度快、结果直观、经 济简便，在了解区域地层分布的基础上、详细查明地层分界线的勘探工作中 有着不和替代的作用。 ３）针对性布置室内渗透试验，必要时布置现场渗透试验。 当基坑开挖范围内或影响范围内涉及潜水、承压水时，其渗透性的大小 是设计计算的基础。 通常情况下，首先可采用传统的土工试验方法对相关土层的土样进行室 内渗透试验。需要时须进行钻孔简易注水试验或简易抽水试验测定土层的原 位渗透系数。注水试验是指对钻孔中指定土层进行降水头注（下转第２７９页） ‘２７５ 工程质量与管理 且经过详细调查和充分研究建设工程的目标、技术、管理、环境以及工程参建 设单位认可。ｃ工程进度监理：ｃ１承包单位应编制总进度计划，并根据工程进 各方等情况后制定的指导建设工程监理工作的实施方案，监理规划在项目总 监理工程师的主持下，根据委托监理合同，在监理大纲的基础上，结合工程的 具体情况，广泛收集工程信息和资料的情况下制定，经监理单位技术负责人 批准，用来指导项目监理机构全面开展监理工作的指导性文件。建设工程监 理的中心目的是协助建设单位实现建设工程的总目标，实现建设工程总目标 是一个系统工程，它需要制定计划、建立组织、配备合适的监理人员，进行有 效的领导，实施工程的目标控制。只有系统地做好上述工作，才能完成建设工 程监理的任务。 ２．１．２监理规划的主要内容：１）工程概况；２）监理工作的范围、内容、目 标；３）监理工作依据；４）监理组织形式、人员配备及进场计划、监理人员岗位 度编制季、月、旬（周）进度计划，总进度、季、月进度报表填报《工程施工进度 计划（调整计划）报审表》，应根据工程形象及时对进度计划进行调整，按进度 计划投入足够的人力、物力、以确保工期。ｃ２总进度计划应于开工之前与施工 组织设计同时报审，月进度计划于每月２８日之前报审，旬（周）进度计划应于 每期监理例会开始之前报审。ｃ３对于不可抗力，工程变更等非承包单位原因 引起的工期延迟，应收集相关资料，填写《工程延期报审表》报监理审核，建设 单位认可。Ｄ承包单位向项目监理机构申报用表：Ｄ１施工组织设计／（专项）施 工方案报审表；Ｄ２ｉ．程开工报审表；Ｄ３复工报审表；Ｄ４分包单位资格报审表； Ｄ５施工控制测量成果报验表；Ｄ６Ｉ程材料，构配件臌备报审表；Ｄ７报审／验 表；Ｄ８分部工程报验表；Ｄ９监理通知回复单；Ｄ１０单位工程竣工验收报审表； Ｄ１１工程款支付报审表；Ｄ１２Ｉ程进度计划报审表；Ｄ１３费用索赔申请表；Ｄ１４ 工程临时／最终延期报审表。６）监理例会制度：通常，监理例会定于每周召开 职责；５）ｍ程质量控制；６）工程造价控制；７）工程进度控制；８）合同与信息管 理；９）组织协调；１０）安全生产管理职责；１１）监理工作制度；１２）监理工作流程 １３）监理工作设施。 一次，具体时间有建设、监理、承包单位协商确定。 ２．２监理交底 ２．３参加设计交底和图纸会审会议 ２．２．１监理单位在人驻施工现场后，在参加由建设单位组织的第一次会 开工前，拿到设计图纸后，总监理工程师组织监理人员熟悉工程设计文 议上，有项目总监理工程师对参建各方进行躲理交底，让参建各方都了解监 件是项目监理机构实施事前控制的一项重要工作，其目的是通过熟悉工程设 理将如何进行工程监理工作，这对今后参建各方积极配合、支持监理工作打 计文件，了解工程设计特点、工程关键部位的质量要求，便于项目监理机构按 下了良好的基础。 工程设计文件的要求实施监理。有关监理人员应参加图纸会审和设计交底会 ２．２．２监理交底的主要内容是：１）项目监理机构２）监理岗位职责；３）监理 议，熟悉如下内容：（１）设计主导思想、设计构思、采用的设计规范、各专业设 工作依据；４）监理工作流程；５）监理工作内容：ＡＣ程质量监理：Ａ１施工组织 计说明等；（２）工程设计文件对主要工程材料、构配件和设备的要求，对所采 设计及专项施工方案审查；Ａ２质量保证体系、人员资格及执证上岗审查；Ａ３ 用的新材料、新工艺、新技术、新设备的要求，对施工技术的要求以及涉及工 开工报审；Ａ４分包单位资格审查；Ａ５工程试验单位考核；Ａ６Ｉ程定位、测量放 程质量、施工安全应特别注意的事项等；（３）设计单位对建设单位、施工单位 线、标高引测复核；Ａ７主要材料、构配件、设备供应商的检查；Ａ８Ｉ程材料、构 和工程监理单位提出的意见和建议的答复。项目监理机构如发现工程设计文 配件及设备报验；Ａ９主要计量器具报验；Ａｌ０工程变更审查；Ａ１１隐蔽工程验 件中存在不符合建设工程质量标准或施工合同约定的质量要求时，应通过建 收；Ａ１２混凝土浇筑令审批及混凝土浇筑记录Ａ１３模板支撑拆模报验；Ａ１４沉 设单位向设计单位提出书面意见或建议。 降观测报验；Ａ１５见证取样及送检管理；Ａ１６基础、主体结构验收；ＡＩ７竣工初 验（监理单位对工程质量进行验收评定）；Ａ１８质量问题（事故）的报告；Ａ１９Ｔ． 总结 程监理手段及措施。Ｂ工程造价监理：Ｂ１根据委托监理合同，监理单位将对工 总之，在开工前总监理工程师如果重视做好了对被监理单位和监理单位 程计量及工程款的拨付进行审核。Ｂ２承包单位应在分部分项工程验收合格、 自身所做的上述几项工作，那么对今后完成监理任务就打下了坚实的基 内业资料符合要求、对监理的各种报验手续完整的情况下，方可根据施工合 础，同时也起到了事半功倍的作用，如果你有了良好的开端，就说明你已经成 同的约定按工程形象进度填报工程量清单和工程款支付报审表，在单位工程 功了一半。 验收合格、内业资料及对监理的各种验收手续完整时，监理单位方对竣工结 算报表进行审核。Ｂ３月进度付款监理单位的审核时限为５天，单位工程竣工结 参考文献 算的审核时限为１５天。Ｂ４对于进度过程中的工程变更，如涉及工程造价的，承 ［１】中国建设监理协会，建设工程质量控制，中国建筑工业出版社，２０１３ 包单位填写《工程变更费用报审表》，并应附上相应的预算书，报监理审核，建 ［２】中ｆａｉｌ建设监理协会，建设工程监理规范，中国建筑工业出版社，２０１４ （上接第２７３页）技含量和人文信息，不仅能够大大提高工程的综合效益还能提 越受到重视。它能够高效的利用土地、节约土地，实现良好的经济效益， 高工程的综合使用效率，在市场投入方面必定将获得很高的经济和社会效益。 另外还因为其本身建筑结构布局的合理性和科学性大大增加了房屋的 ４、结语： 设计空间和使用空间，也就相应增加了住宅的舒适性，所以受到了购房 者的广泛欢迎。 综上所述，小高层住宅建筑作为一项新兴的房屋建筑方式已经越来 （上接第２７５页）水获取土层渗透系数的试验；抽水试验是指对钻孔中指定含 明，对地下水可能引起的问题予以预防。期待不久的将来，将勘察工作和基坑 水层抽水确定井孔释水能力，获取含水层渗透系数的试验。室内渗透试验和 围护设计结合在一起，无论在选择勘察施工方法还是确定参数方面，积累更 原位渗透试验结果二者综合分析后，并结合类似工程经验，方能对设计人员 多的经验，提高基坑围护设计的合理性，同时提高勘察工作的效率。 提出合理的建议值。 ４）加强封孔措施，避免人为事故。 参考文献： 还需要加以注意的是，对于在基坑内钻人基坑开挖深度以下的砂土、粉 ［１］上海市工程建设规范《岩土工程勘察规范》（ＤＧＪ０８—３７—２０１２），上海岩土工 性土的钻探 Ｌ，应及时采用有效措施进行回填封孔，避免钻孔贯通承压水层 程勘察设计研究院有限公司主编； 而造成人为事故。 ［２】上海市工程建设规范《基坑工程技术规范》（ＤＧ／ＴＪ０８—６１—２０１０），上海市勘 基坑内揭露承压含水层的钻孔，为防止承压水头对施工的影响，一般宜 察设计行业协会，上海现代建筑设计（集团有限公司），上海建工（集团）总公 用黏土球封孔，其他钻孔可用砂土作为填料。对于重要的基坑工程，当承压水 司主编： 可能会对施工产生影响时，应采用水泥注浆法进行封孔。 【３】《工程地质手册》（第三版），常士骠主编，中国建筑工业出版社； ５、结语 『４１｛基坑工程手册》，刘国彬、王卫东主编，中国建筑工业出版社。 【５】《岩土工程勘察外业操作规程》（ＤＧ／ＴＪ０８—１００１—２０１３），上海岩土工程勘察 综上所述，地下水作为基坑围护设计中的重要部分，勘察阶段对地下水 设计研究院有限公司主编。 的查明和分析显得尤为重要，本文综合分析了在勘察阶段收集资料、进行预 作者简介： 估，并布置合理的施工手段、结合工程经验进行分析，对地下水情况加以查 赵榆，高级工程师 （上接第２７６页）行业发展、我国社会经济的进步具有巨大意义。 ［２】牟晓辉．信息技术在建筑工程中的应用Ⅱ］．科技资讯，２００７（３６） 参考文献： ［３］陈进建筑工程专业课教学的思考Ⅱ】．高等建筑教育，２００５（０３） 【１】梁建娟．信息技术在建筑工程中的应用实例Ⅱ】防灾减灾工程学报，２０１０（０１） ［４Ｊ吴建明．建筑工程信息技术的发展动态研究Ⅱ】．森林工程，２００４（０１） ２７９’
