深基坑开挖与地面塌陷及房屋开裂变形的关系分析

【关键字】 深基坑；建筑物；地面塌陷；沉降开裂；爆破振动；涌水； 

　　1.引言 

　　在城市改造和建设中，深基坑开挖引起的周围地表塌陷、沉降开裂、房屋开裂变形等问题越来越受到人们的重视，基坑开挖是一个复杂的地质工程问题，它既设计基坑的自身强度与稳定性，又包含了地质环境和社会影响问题，在基坑开挖过程中，除了要保证基坑的安全，使坑内外各种工程顺利施工外，还要避免因基坑开挖过程中的坑壁向临空面卸荷作用、爆破振动、抽排水等活动引起邻近构建筑物破坏而造成重大经济损失及社会影响。 

　　2.工程概况 

　　七里香溪二期工程包括五栋产权式酒店，一栋商场及广场。工程于2013年1月开始进行开挖施工作业，爆破施工作业时间为1月底～至5月中旬， 从5月中旬至今基坑采用破碎机械冷开挖作业。实测基坑最底部高程1081.95m，基坑北东侧边坡底部出现3处突水点（调查时已安装3个水闸），最底部突水点高程1082.8m，低于实测的花溪水库水面高程（1093.67m）10.87m。～ 

　　据现场调查访问，2013年7月中旬至8月5日期间，基坑北东侧边坡开挖过程中底部出现大量涌水，8月5日，位于基坑北东侧的排污管道出现地面塌陷T1，排污管道水流全部灌入塌坑内，导致边坡底部大量出水，施工单位于8月13日～15日期间，沿花溪公园居民住宅楼围墙外围打了19个钻孔，地面塌陷T1靠近基坑侧打了5个钻孔，在岩土接触面采用水泥灌浆法灌浆的处置措施，24个钻孔均未揭露土洞和溶洞，土层厚5～6m。据收集的灌浆钻孔记录表，钻孔施工过程中多有漏水情况。 

　　3.调查区地质背景条件 

　　3.1 气象及水文 

　　调查区地处亚热带湿润温和气候区。冬无严寒，夏无酷暑，湿润多雨。多年平均气温13.4℃，极端最高气温31.6℃，极端最低气温-7.3℃，多年平均降雨量1129.8mm，日最大降雨量为133.2mm。降雨多集中在每年的5～8月。约占全年降水量的70%以上，年均发生暴雨2～3次，多发生于5～7月。 

　　3.2 地形地貌 

　　调查区位于走向近于南北向的花溪岩溶槽谷内的溶蚀缓斜坡地带。调查区地形起伏较小，地形坡度一般5～10°左右。区内地势总体表现为东高西低，最高点位于调查区南东侧，海拔高程约1104.5m（原基坑范围内标高为1112m左右的小山头已开挖），最低点位于七里香溪二期工程基坑底部，海拔高程约1081.95m，相对高差约22.6m。 

　　3.3 地层岩性 

　　第四系（Q）：由杂色杂填土、灰黑色淤泥质粘土及褐黄色红粘土组成，厚0～8m。 

　　三叠系下统安顺组（T1a）：岩性为灰色薄至中厚层白云岩、泥质白云岩，节理裂隙较为发育，中等风化，局部碎块状，分布于F断层东侧。 

　　4.地质灾害现状 

　　4.1 地面塌陷 

　　T1：位于基坑北东侧排污沟内，调查时已灌浆回填。塌陷坑发生时平面形态呈圆形，直径2m，深2.5m，发生时间2013年8月5日。 

　　T2：平面形态呈圆形，直径2.2m，深1.7m，水深0.7m，发生时间2013年8月8日。 

　　4.2 地面塌陷 

　　L1：位于基坑东侧住宅楼停车场内，裂缝走向30°，长22m，宽1～3mm，发生时间2013年8月15日。 

　　L2：位于基坑南东侧居民住宅楼墙角处，裂缝呈直线，走向30°，长7m，宽2～3mm，房屋基础沉降 

　　1-～2cm，发生时间2013年8月8日。 

　　5.住宅楼开裂及周边地质灾害与基坑开挖施工活动的影响关系分析 

　　区内第四系覆土厚度一般为5～6m，场地原始静止水位1094.8m，水位埋深0.1～3.3m，均位于第四系松散土层中。七里香溪二期工程东侧基坑边坡附近发育有近南北向的区域性花溪逆断层F，为阻水断层。断层西侧出露地层为三叠系中统花溪组的泥质白云岩、泥质灰岩夹泥岩，其泥页岩为相对隔水层，而断层东侧出露地层为富水性中等～丰富的三叠系下统安顺组（T1a）白云岩，泥质白云岩，其节理裂隙发育，岩体结构完整性差，且基坑北东侧边坡临近花溪南湖。由于北东侧基坑边坡开挖揭穿断层破碎带，破坏了断层原有的阻水性，导致大量地下水沿白云岩、泥质白云岩的溶蚀裂隙、构造裂缝向基坑北东侧边坡底部径流排泄，造成地下水位下降，水动力条件发生急剧变化。 

　　5.1 基坑疏排水影响范围的确定 

　　采用“大井法”计算基坑疏排水影响范围，其计算公式为： 。 

　　S―水位降深（m），取12m，区内地下水静止水位标高为1094.8m，实测北东侧基坑最底部突水点高程1082.8m，水位降深S=1094.8-1082.8=12m；H―含水层厚度（m），取29.2m，区内最高点位于调查区基坑已挖小山头，海拔高程为1112m，实测基坑最底部突水点高程1082.8m，含水层厚度H=1112-1082.8=29.2m；K―渗透系数（m/d），取0.6m/d，结合实地地面环境地质调查情况及《七里香溪二期基坑边坡岩土工程勘察（详勘）》资料综合分析后，取渗透系数K为0.6m/d。经计算， 该范围为基坑疏排水造成水均衡破坏范围，处于该范围内的居民房屋或地表将会因基坑疏排水活动导致房屋地基失水，从而造成房屋出现开裂，地表发生地面塌陷地质灾害。 

　　5.2 住宅楼开裂及周边地质灾害与基坑开挖施工活动的影响关系 

　　通过对基坑开挖过程中疏排水、爆破振动影响距离的计算结果，编制出了基坑疏排水及爆破振动影响范围平面图，并结合基坑东侧住宅楼的空间分布位置、开裂特征及地质灾害分布、发育特征分析研究后认为：基坑东侧住宅楼开裂及地面塌陷T1-T3、地裂缝L1-L2与基坑开挖施工活动有关。 

　　6.防治措施建议 

　　6.1 建议加强对居民房屋裂缝动态变化情况监测。 

　　6.2 建议对七里香溪二期工程四周基坑边坡及底板采取有效防水措施，防止基坑边坡及底板大量涌水。 

　　7.结语 

　　深基坑开挖是一项过程复杂，且施工工期较长的工作，在深基坑开挖前，须对基坑邻近地带开展详细的岩土工程勘察及水文地质调查，除了须对坑壁及时采取切实有效的支护措施之外，还需对基坑边坡变形情况加强监测，以最大限度的减小基坑开挖活动对邻近构建筑物的破坏和引发地质灾害而造成重大经济损失及社会影响。 

　　参考文献 

　　[1] 中国工程爆破协会.爆破安全规程（GB6722-2003）. 

　　[2] 贵州地质工程勘察院，贵阳市花溪区七里香溪二期工程基坑开挖与周边地面塌陷及花溪公园、花溪区供电局居民住宅楼、花溪区供电局办公楼开裂关系技术鉴定报告.2013.08.