乌鲁木齐头屯河某建筑地下室底板渗水地质原因分析

尚彦军 金维浚 曹小红 孟和

文章编号：1000-8845（2019）04-571-04

中图分类号：P588.21+2.1

文献标识码：A

摘要：施工期基坑干燥，建设完成后地下室渗水成为影响建筑安全运营的难题，关乎前期地质勘察结果再分析和地质条件再认识等问题。以乌鲁木齐西山北麓头屯河某建筑运行中地下室渗水问题为例，采用工程地质钻探资料再分析、场区高密度电法等技术方法予以剖析。在地形地貌和地层岩性调查基础上，采用物探手段及钻探编录资料分析，可知地层剖面从上至下由含砾粉土、圆砾和粉砂岩、泥灰岩组成，构成表层透水、下部隔水的地质模型。浅表薄层卵石层侧向渗漏作用强而导水，垂向上深部钙质砂岩、粉砂质泥灰岩隔水，是地下室运行期渗水的控制因素。该场区古近纪粉质砂岩及第四纪红粘土作为取土场材料，隔水性能好，为地表湖塘多处发育的重要内因。在绿化浇灌用水及冰雪融化季节、雨季等时段地下室渗水现象增多，说明卵石层侧向补给构成渗水通道。因此，基坑开挖期间，在不渗水隔水层上开挖建筑物基坑时，需注意浅表导水性强的卵石层和微地形对渗流的影响。对重要或永久建筑，基坑开挖过程中应做好浅表防渗水处理，以绝后患。

关键词：粉质砂岩;隔水性;地下室渗水;高密度电法

新生界湖相粉砂岩和河流相卵石层分别构成乌鲁木齐河冲洪积扇体中的隔水层和含（透）水层，它们不同的组合形式和相应的地形地貌，控制了浅层潜水运移路径和富集部位，造成乌鲁木齐地铁施工中出现涌水问题[1]。在带有地下室的多层建筑设计和施工中，对施工期干燥的基坑不做防水处理，运行中会导致地下室渗水发生。随着现代社会快速发展，含地下室的高层建筑越来越普遍，地下室使用功能越来越多，多方面原因产生的渗水现象成为影响其结构功能的重要问题[2-3]。本文以西山北麓头屯河某建筑为例，针对运行期间地下室發生渗水问题，采用电法勘探和钻探编录资料分析相结合的技术手段，查明渗水原因及通道，提出渗水处理方案及建议，供类似工程参考。

1地理及地质条件

乌鲁木齐市头屯河地处乌鲁木齐山前坳陷冲洪积平原区，为新构造运动较强和地震多发区。某建筑位于该区王家沟东岸四级第四系基座阶地上，地形主要为波状起伏的低山丘陵，地势南高北低，微倾向西，海拔840～870m。丘陵总体呈近EW向，山顶平缓，植被发育，为低矮牧草。据地质资料及勘探揭露，地下水埋深大于12m。冬季标准冻结深1.40m。

场区地层为古近系安集海河组红色、杂色细粒沉积岩，第四系更新统乌苏群洪冲积和全新统坡洪积（表1）[3]❶。

头屯河某独栋建筑为地下1层，地上2层，占地面积1580m2，为钢筋砼全框架结构。2010年开工，2011年竣工（图1），同年投入使用。地下室结构的砼自防水及防水层没有做好或局部失效，由防水材料构成的整体柔性防水层已破坏。致使该地下室每天都要用潜水泵从集水坑中抽排水（约10m3/d），以防地下室被淹。

王家沟东岸III级阶地面上，王家沟断层开挖深槽显示断层错断阶地砂砾石，被错动的最新地层形成于全新世，由4条NEE向近平行、等间距断层构成王家沟活动断层，断面倾向NNW向，倾角多在70°以上[4]。本建筑位于王家沟断层南部（图2）。图2下方柏油公路朝东陡崖所揭露的古近系AJ为向北陡倾的红色沉积系列，以灰色钙质泥岩、砖红色粉砂岩和棕红色泥岩为主。在路堑边坡开挖形成150m剖面范围内，可见规模不等的粗粒到粘土的5个沉积正旋回。该EW向山脊北坡为顺向坡，某建筑所在南坡为反向坡，即边坡倾向与红层倾向相反。

2电法勘探剖面

为了解地质结构和探测导水构造，围绕该建筑开展高密度电法勘探。现场采用分辨率较高的5m电极距，布置3条测线：近NS向剖面2条，长各300m，剖面方向从南向北;EW向剖面1条，长150m，剖面方向由东向西（图3）。

测线1从南向北地表风化层厚约10m左右，且变化不明显，距剖面南端点80～130m，风化层较薄。基岩中未发现明显断层，风化层底部与基岩接触面在雨季会积聚地下水，在风化层厚度变化处，由于坡度变化造成渗水（图4左侧）。测线2风化层厚5～6m，变化不明显，在与测线1相交处，风化层变薄（图4下部）。测线3风化层厚度变化较大，存在2个厚度变薄带，1个在距南端点70～100m处，另1处在距南端点180～210m处，平均厚约10m。基岩中不存在断层（图4右侧）。

从测线1和3看，某建筑处于地下隔水层反向坡上，即地表边坡向南倾斜，地下基岩顶面局部向北倾斜。从EW向剖面测线2看，某建筑处在基岩向东倾斜的坡面上。从地球物理解释电阻率剖面，某建筑处在基岩面埋深较大的局部洼地中，即地下基岩隔水层阻碍了地下水向南西方向的运移排泄，从而导致局部洼地易成为汇水富集带。

3钻探

现场布置8口勘探钻孔，终孔深度都打到下伏基岩。所取岩心显示，地层结构从上而下可分为3部分。

含砾粉土（低洼汇水地为耕植土）分布于地表，层厚0.1～2.7m，物理力学性质差，且在基坑开挖深度内，全部清除。

圆砾埋深0.1～2.7m，分布均匀，层位稳定，工程力学性质较好，最大勘探深10.3m范围内未揭穿。勘察期间钻孔中重型动力触探（N63.5kg）试验实际平均锤击数32击，经杆长修正后平均锤击数23.2击。为良好的基础持力层❶。

强风化泥质砂岩埋深1.1～8.8m，分布较均匀。工程力学性质较好，厚度大。最大勘探深12.0m范围内未揭穿该层。

某建筑位于学术中心北侧，中间隔一条宽6m的柏油路。从钻孔工程地质剖面图看，圆砾层厚0.3～2.4m，与地面线起伏不完全一致。中西部有局部厚2m以上的圆砾层透镜体，利于地下水（上层滞水）富集。粗粒径孔隙大的圆砾层构成良好的导水层（图5）❶。采自4个钻孔的4个圆砾层样品，平均粒径d60=7.5mm，不均匀系数Cu=93.8，曲率系数Cc=0.8～10.4，基本满足良好级配土Cu>5和Cc=1～3的条件[5]，属级配良好的土。该套良好含水层厚度较大部位易发育成为局部地下水季节性富集带。

建筑施工中基坑开挖时无水，呈干燥状态，钻探揭示地下室在地下水位以上。基坑开挖期间地下水没有显示，并不代表没有季节性上层滞水或季节性浅层潜水。据钻探揭露，圆砾层渗流断面厚2m，宽100m。按经验值圆砾层渗透系数k=80m/d，渗水量Q=10m3/d，则可据达西定律计算水力梯度I=1/16。旱季施工基坑干燥而不设防水层或把设计的防水层取消了，忽略了地质结构对水运移和富集的控制作用及运行期水位的动态变化，会给建筑安全运营带来渗漏危害。因此，在这样的地质条件下，有针对性地做好地下室工程防水层设计，无论旱季施工时有无地下水或即使地下水位很低，都应设计和施作防水层。否则在这样浅表含水层和局部上层滞水富集情况下，一旦渗漏很难补救，或需很大投入设施做防水帷幕等维修。

4结论

基岩隔水层之上以圆砾为特征的含水层分布于浅表，构成侧向补给导水通道，在有水源补给条件下，形成局部上层滞水，呈富水区。这种地质模型在建筑施工基坑开挖过程中不一定立刻显示渗水，相反开挖中呈干燥，但运行期会受到地下渗水的困扰。因此，除对地表起伏和地表汇水地形形态分析外，还需探测基岩面起伏及含水层厚度变化，利于客观认识不同于地表径流的地下水导水通道和富水区。在全新世粉土、卵石土及古近纪隔水下伏泥质岩等组成的地质结构中，因含水层厚度及基岩面起伏变化，水文地质条件局部的复杂性值得重视。

参考文献

[1]李红军，陈森森.地铁隧道初期支护渗漏水处理技术与施工浅议[J].中国建筑防水，2018，（14）：1-5.

[2]许静雯.某高层建筑地下室渗水原因分析及防治措施[J].市场周刊：理论研究，2011，（9）：146-147.

[3]王风化.某大型地下室结构渗水原因分析及预防措施[J].江西建材，2015，（17）：68-69.

[4]吴传勇，沈军，史杰，等.乌鲁木齐王家沟断层组地表变形特征及强变形带宽度[J].地震地质，2011，33（1）：56-66.

[5]唐大雄，刘佑荣，张文殊，等.工程岩土学（第二版）（M）.北京：地质出版社，2005.

项目资助：国家自然基金项目（41772320），自治区重点专业建设项目，地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室项目（SKLGP2017K021）共同资助

收稿日期：2019-08-18;修订日期：2019-09-16;作者E-mail：jun94@mail.igcas.ac.cn

第一作者简介：尚彦军（1967-），河北冀州人，博士，研究员，1997年毕业于中国科学院地质与地球物理研究所水文地质工程地质專业，从事地质灾害科研与教学工作

❶新疆维吾尔自治区地质矿产局.城市地质综合勘察区域地质调查报告（1∶5万头屯河幅、米泉县幅），1988

Analysis on the Geologic Factors to Water Seepage in Basement of One Building in Toutunhe District，Urumqi

Shang Yanjun1，2，3，Jin Weijun2，Cao Xiaohong1，Meng He1

（1.Xinjiang Institute of Engineering，Urumqi，Xinjiang，830023，China;2.Institute of Geology and Geophysics，Chinese Academy of Sciences，Beijing，100029，China;3.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing，100049，China）

Abstract： The seepage of the basement after the foundation pit dried during the construction period often becomes a difficult problem affecting the safe operation of the building， which is related to the re-analysis of the geological survey results and the re-recognition of the geological conditions. In this paper， the seepage problem of a basement in the opera- tion of a building in Toutunhe District at the northern foot of the Western Mountain， Urumqi， is taken as an example.It is analyzed by means of re-analysis of engineering geological drilling data and high-density electrical method in the build- ing site. Based on the investigation of topography， geomorphology and stratigraphic lithology， the combination of geo- physical prospecting methods and drilling data reveals a geological model controlling surface permeability and bottom water barrier. The model is that the stratigraphic profile is composed of gravel silt， gravel and siltstone from top to bot- tom. The lateral seepage of shallow and thin pebble beds is strong and conductive. Vertically， deep calcareous sandstone and silty marl are aquifuge， which are the controlling factors of basement seepage during operation. At the same time， the Neogene silty sandstone and Quaternary red clay in this area have been used as building materials， and their good wa- ter resistance has become an important internal cause for the development of surface lakes and ponds in this area in histo- ry. The increase of basement seepage during the period of water use for greening irrigation， ice and snow melting season and rainy season shows that the lateral recharge of pebble layer constitutes the seepage passage. The results show that when excavating the foundation pit of the building on the impervious aquifer， attention should still be paid to the influ- ence of the pebble layer with strong superficial water conductivity and micro-topography on the seepage flow. For impor- tant or permanent buildings， the superficial water treatment should be done well during the excavation of the foundation pit in order to avoid future dangers.

Key words： Silty sandstone;Aquifuge;Seepage of basement;High density electric exploration method