“盆池效应”的形成及危害

高祥龙

摘要：以贵州某建筑工地实践为例[1]，结合该场地地质环境、工程地质特征、水文地质条件加之后期的建筑工程活动影响，最终形成“盆池效应”的过程；由“盆池效应”带来的危害及最终的处置措施，对同类型易产生“盆池效应”工程具有借鉴意义，避免造成较大的经济损失。

关键词：“盆池效应”；形成；危害；处置措施

"Basin Pool Effect" formation and harm

Gao-Xiang long

Coal Geology Bureau 159 team，Guizhou，Panzhou 553500

Abstract： a construction site in Guizhou as an example[1]，in combination with the geological environment，engineering geological features，hydrogeological conditions and the influence of later construction activities，the process of "basin effect" is finally formed，and the harm and final disposal measures caused by "basin effect" are presented，it can be used for reference to the similar "basin effect" project and avoid the large economic loss.

Key words： "Basin Effect"，formation，harm，treatment measures.

1.绪言

随着推进城镇化，城市建设中高层建筑增多，高层地下空间开发和利用的力度不断加大，一般建筑的功能性不斷完善，大面积的地下室逐渐增加；基坑开挖规模加大，改变了场地的地质环境及水文地质条件，导致基坑积水形成了“盆池效应”；大量场平及回填，若暴雨季节径流不畅，松散土层易集水形成“盆池效应”；对地下室底板及构筑物造成较大的危害。“盆池效应”多发生于建设工程活动中的施工过程，改变了场地的水文地质条件，特别暴雨季节径流不畅形成，该过程又为前期勘察及地下室设计后出现的问题；构筑物地下室设计中也多受周边环境、地质条件[2]和水文等多重因素的影响，遭遇了很多技术问题，其中较重要的是地下室的抗浮问题，根据多项建设工程的实践表明，设计人员在对地下室进行设计时，均按照前期勘察报告提供的最高地下水位进行抗浮设计；部分地下水位较低的，忽略了“盆池效应”的危害就会对地下室的建设和使用造成巨大的安全隐患，可能会造成地下室底板开裂渗水，甚至是地下室上浮倾斜。

工程实例[1]：六盘水某产能峰会会议厅，其建筑物特征见下表：

2.场地地质概况

2.1场地地形地貌及工程环境[1]

建筑物场地区域地貌为高中山侵蚀、剥蚀残丘地貌[3]，微地貌为山地斜坡，场地北东高，南西低，场地地面高程整体地势高差较大（1595.1m～1612.1m），最大高差约7.0m；勘察时场地地下室已开挖，地下室底板整平至（1596.98m～ 1599.20m）；三侧存在地下室基坑，南、北侧基坑小于2.0m采用钢管桩支护，基坑深度大于2m的采用排桩支护，东侧基坑均采用排桩支护，场地基坑外侧按照±0.00标高1602.70m整平；场地以挖填整平为主。

场地周边无建筑物及管线，拟建会议厅前后规划均存在拟建景观水池及广场设计高程为1602.4m。

2.2场地地基地层岩性及组成[1]

根据钻探揭露，地基的岩土构成自上而下分为：

①素填土（Q4ml）：黄褐色、褐色，主要成分是粉砂质泥岩和灰岩角砾、块石和黏土，排列混乱，结构松散，为近期平场堆积而成。厚度在0m～3.80m之间，场地局部分布。

②块石土（Q4dl）：褐色、灰褐色，稍密，稍湿，骨架成分以中风化粉砂质泥岩块石、碎石组成，粒径200mm～ 300mm，级配一般，含量约70%左右，骨架间多为黏土及角砾填充，厚度在1.90m～9.20m之间，为浅层风化侵蚀形成。场地多数地段分布。接近于地表局部地段存在0.50m～0.80m耕植土，由黏土夹植物根系及碎石构成。

③淤泥质土（Q4al+pl）：灰褐色、黑褐色，软塑，湿，有腥臭味、含有植物腐殖质，局部有包含物为粉砂质泥岩圆砾，粉、细砂，多为山间流水及河水冲淤积形成，厚度在3.70m～9.40m之间，除局部钻孔缺失外场地全场均有分布。

④强风化粉砂质泥岩（T1f）：紫红色、褐色，矿物成分以黏土矿物为主，散体状结构、薄—中厚层状构造，泥质胶结，岩质极软，岩芯极破碎，呈砾砂状，偶见碎块状，层理、节理裂隙极发育，为强风化岩。岩体分布较稳定，场地全场分布。

⑤中风化粉砂质泥岩（T1f）：紫色，矿物成分以黏土矿物为主。层状结构，薄—中厚层状构造，泥质胶结，岩质较软，岩芯较破碎，岩芯多短柱状，碎块状、少量柱状，节理裂隙较发育，岩体分布稳定，该岩层厚度较大，场地内该层未揭穿，为中风化。根据岩石单轴抗压试验结果，中风化粉砂质泥岩标准值15.77MPa，平均值17.66MPa，按《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）2009年版，本场地中风化粉砂质泥岩属较软岩类[2]。

2.3场地地质构造[1]

场地位于石桥断层北侧西段上盘位置，距离该断层约2km；石桥断层出露于马箐、石桥、山岚一线，并于二道箐附近被木龙飞来峰所覆盖，断层线长9km。上盘（NW）地层为飞仙关组和永宁镇组，下盘为峨眉山玄武岩，龙潭组及飞仙关碎屑岩，断层线呈弯曲状，断面较清楚，总体产状为倾向 310°，倾角55°～60°。断层破碎宽5m～15m，为正断层；场地内下伏地层为三叠系下统飞仙关组二段（T1f2）地层，岩性为紫红色强—中风化粉砂质泥岩。

根据本地区区域地质图及现场地质调查情况，在拟建场区内地层产状为：298°∠25°，单斜构造，石桥断层对该场地无影响。

2.4场地水文地质条件[1]

2.4.1地表水

场地总体属剥蚀地貌，场地位于剥蚀残丘斜坡坡脚位置。根据现场调查场地西侧约50m位置处有一条河沟，河道宽约2m，河水自北东向南西流淌，枯水期水量较小；丰水期水量较大，根据周边水文地质调查，该河流水源补给主要为大气降水、少量生活污水排放及山涧沟壑水流补给。据周边水文地质调查，该河流水面标高约1587.9m，水流量大且急，主要受大气降水影响。场地内雨后地表水总体自东向西排泄，部分沿孔隙或基岩裂隙下渗进入基岩层。

2.4.2地下水

钻探观察，在勘探深度范围内均见地下水，地下水主要为第四系孔隙潜水[3]。第四系孔隙水主要赋存第四系土层中。其补给来源主要受地表水（河水上涨侵入及山体谷沟间流水）及大气降水补给为主，水力坡度小，径流途径短，且主要为浅层径流，以蒸发或垂直渗入基岩裂隙形式进行排泄。场地内块石土层、淤泥质土为透水层，该层为地下水补给径流通道。

该场地地下水位随季节气候变化明显，地下水位涨幅受丰水期雨水量为主要变化趋势。6月～9月为当地强降水丰水期，勘察时期正处于本地区强降水水期，所测水位均可视为丰水季节测量最高水位，勘察时别墅区量测地下水位在4.50m～5.80m间，期间测量地下水位标高在1587.50m～ 1588.00m间；参考3年～5年该区域水文地质资料，地下水埋深静止水位最高高程1590.00m。拟建建筑物地下室底板标高约1597.25m左右。不需考虑地下水位抗浮[4]设计，但需考虑地下水对场地基础施工的影响。

2.5基础形式的选择

拟建会议厅为-1+2F建筑，按设计地下室底板标高1597.25m平场后，场地内地基土多以含淤泥质黏土为及素填土为主，该地基土均不宜作为基础持力层，结合拟建物特征及场地地质情况，若以中风化粉砂质泥岩做基础持力层，采桩基础，考虑地下水对基础施工影响，成孔优先采用机械钻孔灌注桩；自场地地下室底板标高1597.25m起算，场地基岩面高程1581.41m～1587.41m；结合基岩面高程自地下室底板表格起算预估孔桩桩长10.37m～17.81m，考虑采用孔桩造价高加之含淤泥质黏土及场地地下水等对基础施工影响故基础采用浅基础[3]，对表层素填土层及一定厚度的含淤泥质黏土层进行清挖换填[3]打造一厚度的级配砂石垫层作为人工地基为基础持力层，以含淤泥质黏土层为下卧层。

3.“盆池效应”的形成过程及危害

3.1事故发生及处置

2017年10月下旬会议厅在完成施工交付使用期间发现建筑物西侧过道长约30m区域占三个柱位发现地板砖隆起变形，柱脚位置墙体发现细微开裂，施工单位则自行对该区域柱位及建筑物周边设置沉降观测[3]点，经过观测未发现柱位存在沉降[3]。

故施工单位考虑为地基沉降变形，自行对该区域进行开裂区域地基土注浆加固[4]处理，约布设90余个注浆孔于建筑物外侧1.0～1.5侧，灌注水泥砂浆约300m3处理后观测未发现异常变化后对已破坏的地板砖进行恢复处理。

2018年6月下旬发现地板砖又存在大面积隆起变形，地下室墙面有水喷出，地下室底板存在开裂漏水，施工单位凿开喷水墙面对水进行抽排，后持续10余天均未得到有效处理，后由建设单位组织各参建单位对该问题进行现场专项处理。

经过现场调查了解，会议厅在2017年10月至2018年6月发生地板砖破坏均为暴雨期间，现场勘测得出地下室被水浸泡浸润线约自底板以上1.5m，仅建筑物西侧部分发现地下室底板存在开裂变形。破坏较大的为会议厅一楼的过道的地板砖开裂隆起变形较大，已做过多次修复，现发现随着雨量增大地板砖变形破坏区域扩大；现场柱子进行观测未存在明显沉降[3]。建议对地下室积水用大功率水泵进行多点抽排，发现水位快速降低，地下室底板突水减少现象。

3.2“盆池效应”的形成过程分析

结合场地周边地形环境及场地所在区域原地貌地形分析，场区为北侧、东侧较高且地形相对较陡的斜坡场地，会议厅位于斜坡坡腰地段，会议厅西侧为相对低洼区域，为坡面汇水排泄区域。

调查发现，场地西侧为已建广场，广场宽约60m，在广场外侧设置高约7m重力式挡土墙，挡土墙外侧为修建连排别墅，挡土墙主要目的为修建广场回填区域设置挡土墙，挡土墙地基采用水泥土搅拌桩[3]，后期考虑建筑美观挡土墙均进行外侧掩埋植草、植树覆盖，在2017年9月建筑物建設完工后在10月遇到暴雨天气后发生事故。处置后未发现异常，次年6月份雨季发生同样事情，且情况相对上次较严重。

综合调查分析认为，原会议厅位置存在山间季节性沟壑，为雨季地表水排泄通道，后期西侧设置挡土墙，墙后回填修建广场，后期对挡土墙均进行外侧掩埋植草、植树覆盖，故导致地表水排泄通道受阻，遇上暴雨天气骤变汇水面增大，导致地表水无法快速排出滞留于填土层中；首次发现问题时已经避开雨季，故问题相对较小，仅对装饰的地板砖造成拉裂破坏，后由于施工单位在外侧设置注浆孔对地基进行注浆加固[4]，造成了雨季地表水排泄受阻故导致暴雨天气地下室底板开裂，地下室墙壁突水，故在该区域局部由于地表水径流不畅，松散土层易集水故形成“盆池效应”。

4.处置措施

结合以上分析调查提出处置措施，在会议厅外侧设置截排水沟改变地表水排泄通道，考虑于会议厅北侧设置盲沟[4]疏通地表水的径流通道，但考虑开挖盲沟深度较大施工存在较大难度，故最终采用于会议厅较低洼位置及注浆孔内侧，设置两个深度6m的人工集水井降水，于雨季对该区域积水进行及时抽排，在外侧设置的挡土墙打通泄水孔，加强填土层中滞留水的排泄，该问题得到了有效处置。

5.结语

“盆池效应”多发生于建设工程活动中的施工过程，改变了场地的水文地质[3]条件，特别暴雨季节若径流不畅形成。该过程形成多为施工改造形成，前期勘察及设计过程中往往会忽略，当建筑物提供使用则会带来经济损失及造成工程事故。结合场地的地形地貌改造及基坑开挖改造对易形成“盆池效应”场地做好提前预防处置，可有效、合理的保证施工质量，减少“盆池效应”造成的事故。

参考文献：

[1]《××--东盟国际产能峰会会议中心》岩土工程勘察报告（详细阶段）. 2016年12月.

[2]《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）. 2009年版.

[3]工程地质手册（第五版）[M].北京：中国建筑工业出版.

[4]地下工程防水技术规范.（GB 50108-2008）.