于涛
（北京市地质工程勘察院 北京 100048）
摘 要：随着现代城市的发展，城镇建设的不断增加，深基坑监测工程也越来越多，而基坑规模和开挖深度的增大使围护结构变形和稳定性问题变得复杂和突出，成为工程主管部门十分关心的问题。一方面，基坑开挖的尺寸和深度在增大，仅依靠理论和经验难以解决；另一方面，基坑开挖的地层不同和地下水变化，对基坑的围护结构也有一定影响。本文通过石景山衙门口专项水文地质勘察和基坑监测相结合的方法，探讨了地下水变化量对水平位移的影响和变化规律。
关键词：基坑；地下水资源；水平位移；砂卵石地层
Analysis of the influence of groundwater resources variation on foundation pit retaining structure in Sandy Cobble Stratum
Yutao
（Beijing Institute of geological engineering investigation，Beijing 100048）
Abstract：With the development of modern city and the continuous increase of urban construction, there are more and more deep foundation pit monitoring projects, and the increase of foundation pit scale and excavation depth makes the deformation and stability of retaining structure become complex and prominent, which has become a very concerned problem for the competent engineering department. On the one hand, the size and depth of foundation pit excavation is increasing, which is difficult to solve only by theory and experience; on the other hand, the different strata and groundwater resources of foundation pit excavation also have a certain impact on the retaining structure of foundation pit. Based on the method of combining the special hydrogeological survey and foundation pit monitoring in yamen gate of Shijingshan, this paper discusses the influence of the change of groundwater resources on the horizontal displacement and the change law.
key word：Foundation pit；groundwater resources；Horizontal displacement；Sand pebble formation
0 前言
基坑监测对基坑工程尤为重要，而水平位移是围护结构稳定性的重要内容之一。随着国家建设不断扩大，人口的日益增长，高层建筑拔地而起，与此同时人们也开始关注地下空间，深基坑的尺寸和深度不断增大。然而，深基坑的事故也在不断增加，其中，地下水变化引起的基坑危害也数不胜数。因此，研究地下水变化和围护结构的稳定性规律也是重中之重。
1 工程概况
为迎接北京世园会召开及改善大兴机场周边水环境，永定河自2019年3月15日至6月30日，累计补水约1.5亿m3。生态补水在改善地表水环境的同时，地表水通过侧向入渗的形式对周边地下水形成一定补给。项目距离永定河直线距离约3km，补水对周边砂卵地层水位影响较大。2019年截止6月26日，各地块内地下平均水位高程在51.23—52.19米范围内，水位累计上升十余米，现有地下水位位于基坑（不含集水坑、电梯井）上0.4m，位于集水坑最深处（-17.25m)以上3.45m，对工程施工造成较大影响。另外，为改善整个区域水文环境，永定河生态廊道补水将常态化，水位仍可能继续回升，将较大的改变项目场区水文地质条件及地下水动态，对项目施工持续造成一定影响。本文通过石景山衙门口项目地下水位上涨问题，结合地下水位监测和水平位移的关系，对围护结构的影响，为后续的顺利安全施工提供技术支撑。
1.1工作区概况
本工程地块位于北京市石景山区衙门口桥东南侧623地块，涉及北京市地形图（1:500）图幅号为IV-3-1-336（1）（2）（3）（4）。
图1 工程场地地理位置示意图
Fig.1 Geographical location of the project site
1.2区域水文地质情况
1.2.1第四系含水层富水性分区
该区域富水性主要有以下几个分区（图 2）：
（1）极富水区(>5000 m3/d)，为永定河冲洪积扇古河床地带，分布苹果园、田村、张仪村等地区，岩性以砾卵石为主，个别地区含有漂石。
（2）富水区(3000~5000 m3/d)，为永定河冲洪积扇地区。分布在田村、永乐庄小区等地带，颗粒由粗变细，含水层岩性为砂、卵砾石为主。
（3）中等富水区(1500~3000 m3/d)，为永定河冲洪积扇近边缘地区，分布在苹果园北部一带。
（4）弱富水区(500~1500 m3/d)，为永定河冲洪积扇边缘地区及山区边缘地带、平原中部古静水沉积区及基岩隆起地区。在西钓鱼台至羊坊店、庄王坟至玉泉山一带，含水层累计厚度 5~40 m，岩性为砂砾石及砂，且大部分是粉细砂。
（5）极弱富水区(<500 m3/d)，主要分布在山区边缘地带、平原中部古静水 沉积区及基岩隆起地区。山区边缘地带一般无含水层，仅在砂粘夹砾石中含水且 水量小。公主坟一带由于该地区基岩隆起较高，亦无较好的含水层。
（6）西部山前以及残山周边，第四系地层较薄，且主要由坡洪积物组成，卵砾石被泥质包裹成为泥包砾，含水层富水性差异较大。
图 2 富水性分区图
Fig.2 water-rich Zoning Map
1.3场地水文地质情况
工程场地位于永定河洪冲积扇上部，受人工堆土影响，现状地形有一定起伏，岩土工程勘察期间测得的钻孔孔口处的地面标高为65.24m~69.66m。
按地层岩性及工程特征自上而下分为：（图3）
(1) 表层为厚度变化较大的人工堆积层，一般厚度为0.50m～3.90m的人工堆积之房渣土、碎石填土层及粉质黏土素填土层。
(2) 人工堆积层以下为新近沉积的卵石、圆砾层，黏质粉土、粉质黏土1层，砂质粉土、黏质粉土2层及细砂3层。
(3) 新近沉积层以下为第四纪沉积的卵石层。
勘察期间于钻孔中实测到1层地下水，其稳定水位标高为36.61m～38.24m(埋深为26.90m～27.30m)，地下水类型为潜水。
工程场区近3～5年最高地下水位标高为42.00m左右；工程场区1959年最高地下水位标高为60.30m左右。
为迎接世园会召开及改善大兴机场周边水环境，永定河自2019年3月15日至6月30日，永定河补水1亿5千万立方。永定河距离项目直线距离约3公里，补水对周边砂卵地层水位影响较大。该补水为改善整个区域水文环境，将成为常态性质补水，5月30日后至10月1日前仍会视情况进行补给。
图3 场地地层剖面图
Fig.4 Site stratigraphic profile
2.地下水位监测
2.1监测点布设原则
由于之前勘察报告未设计水位监测，只能布设在基坑外围，基坑外地下水位监测点的布设应符合下列要求：
（1）水位监测点应沿基坑周边、被保护对象（如建筑物、地下管线等）周边或在两者之间布置，监测点间距宜为20~50m。相邻建（构）筑物、重要的地下管线或管线密集处应布置水位监测点；如有止水帷幕，宜布置在止水帷幕的外侧约2m处。
（2）水位检测管的埋深（管底标高）应在控制地下水位之下3~5m。对于需要降低承压水水位的基坑工程，水位监测管埋置深度应满足设计要求；
（3）回灌井点观测井应设置在回灌井点与被保护对象之间。
根据现场实际情况，基坑周边设计共布设10眼监测井，实际成孔7眼，最后剩余4眼，分别编号为SW3、SW6、SW9、SW10。采用汽车钻孔埋设PVC管，在底部8米处打花眼（基坑深度为15米左右），孔深大于基坑深度；为了防止中粗砂堵塞水眼，在底部4米以下绑扎滤网。
2.2 地下水位监测分析
依据场地周边观测孔观测5-8月观测结果（图4），自6月份以来地下水位出现持续下降，现状（8月份）地下水水位标高在46-48m左右。
由于本工程基底以下为卵石层，渗透系数极大，渗透系数超过400m/d，且现阶段较长一段时间内，地下水补给充足且持续时间较长。
图4 场地周边地下水水位动态图
Fig.5 Dynamic diagram of groundwater level around the site
3.水平位移监测
3.1监测点布设原则
基坑水平位移监测点布设应符合以下要求：
（1）基坑边坡顶部的水平位移监测点应沿基坑周边布设，基坑周边中部、阳角处应布设监测点。监测点间距不宜大于20m，每边监测点数目不应少于3个。监测点宜设置在基坑边坡坡顶上。
（2）维护墙顶部的水平位移监测点应沿围墙的周边布设，围护墙周边中部、阳角处应布设监测点。监测点间距不宜大于20m，每边监测点数目不应少于3个。监测点应设置在冠梁上。
根据现场实际情况，共布设38个监测点，其中位于井位周边的监测点分别为ZD11、ZD20、ZD31、ZD35。采用水平位移和竖向位移一体点埋设，在冠梁上打深度20cm监测孔，浇灌水泥，固定一个星期监测。
3.2 水平位移监测分析
依据场地观测点观测5-8月水平位移累计变化量（如图5），ZD11在6月变化达到最高值，ZD20在7月变化达到最高值，ZD31数据一直平缓，ZD35在6月变化达到最高值。
图5 地下水位的对应的水平位移变化图
Fig 6 corresponding horizontal displacement variation of groundwater level
4.监测结果的评价
从2019年5月至8月，采用电测电测水位计，精度标称为±1CM/10M。汇总绘制地下水位动态图和水平位移变化图，从图5、图6曲线和数据中不难看出，地下水位的变化趋势从高到低，水平位移的变化趋势从高到低。地下水对深基坑工程的影响主要是随着基坑开挖深度的增加与原地下水位之间形成的高度差使得基坑内外水位不同，基坑土体因而产生较大压力，对基坑围护结构产生影响。
5.结论
根据本项目的监测数据情况及以往的监测项目经验，地下水位在整个深基坑监测过程中是非常重要的一个监测指标。特别是基坑施工周长，建筑物本身基础及结构较差的情况下，基坑地下水位的监测尤为重要。对于深基坑监测提出合理的建议如下：
（1）深基坑监测前对周边地下水环境进行调查，查明场区施工影响深度范围内的地下水分布条件及水位。
（2）深基坑支护结构期间，地下水变化量变大，水平位移变化也增大，地下水位变化对围护结构有一定影响，重视水位监测的重要性。
（3）本项目水位下降是永定河停止放水，如果继续放水，西边地层地下水富水性强，地下水渗透系数较大，工程降水难度较大。建议，做止水帷幕或者降水方案；其中止水帷幕成本较大，从经济效益考虑，设计综合降水方案，选择最优方案。
（4）在深基坑水位监测中，要注意把握监测数据的精确度，保证数据结果的真实性和可靠性，为基坑支护提供有效的基础数据支撑。
参考文献：
【1】杨雄，深基坑施工地下水位监测技术研究【J】工程与建设 2013
【2】赵敏，厉广广，孟令东，黄土地区深基坑地下水位监测与分析【J】盐城工学院学报（自然科学版）
【3】石景山衙门口棚户区改造土地开发项目专项水文地质勘察报告 北京市地质工程勘察院2019
【4】中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑基坑工程监测技术标准：GB50497-2019【s】.北京：中国计划出版社，2019
作者简介：于涛(1986.11--);性别：男，民族：汉，籍贯：北京平谷人，学历：本科；现有职称：中级工程师；研究方向：基坑监测及主体沉降