何躍林

（泰州市金煜巖土工程勘察有限公司，江蘇泰州 225500）

淺談基坑降水方案選擇

何躍林

（泰州市金煜巖土工程勘察有限公司，江蘇泰州 225500）

隨著社會的不斷發(fā)展，我國房地產(chǎn)建設也有了很大的進展。現(xiàn)如今地下工程也越來越多，其規(guī)模也在不斷擴大，但是由于地質(zhì)條件復雜、地下水位的影響使得地下工程的施工難度較大，因此，這就需要在地下工程項目施工過程中，降低地下水位。在地質(zhì)情況差、地下水位淺的深基坑施工中，如何確?；影踩蔀橹刂兄?，再考慮工期、經(jīng)濟效益等其他因素，選擇合理的基坑開挖支護方法配合降水措施，確?；娱_挖一次成型就顯得尤為重要。

基坑 地下水 降水

基坑在基礎設計位置按基底標高和基礎平面尺寸所開挖的土坑開挖前應根據(jù)水文地質(zhì)和工程地質(zhì)資料，結合現(xiàn)場附近建筑物情況，決定開挖方案，并作好防水排水工作。基坑的施工質(zhì)量在建筑工程中是基石的作用，一定要做好。但是做好的同時，一定要注意安全，每年都有很多傷亡發(fā)生。

在影響基坑穩(wěn)定性的諸多因素中，地下水的作用占有突出位置歷數(shù)各地曾發(fā)生的基坑工程事故，多數(shù)都和地下水的作用有關。工程實踐表明，基坑事故中與地下水有關的約占45%～70%，因而地下水防治成功與否直接關系到深基坑工程的安全。地下水常常引起流砂、管涌等問題；另外地下水的存在會使土體的抗剪強度值偏低，作用于土釘或錨桿上的抗拔力偏低對于設置止水帷幕的支擋結構，地下水存在會使支擋結構上的壓力增加，基坑周邊若存在建筑物或地下管線，降水不當則會引起建筑物或地下管線的不均勻沉降。基坑設計既要保證基坑本身的安全，提供良好的地下結構作業(yè)空間，也需要保證周邊環(huán)境的安全，在建筑物越來越密集的今天，尤其是在老城區(qū)的建筑，這一點顯得尤為重要。因此，妥善解決基坑工程的地下水控制問題就成為基坑工程勘察、設計、施工、監(jiān)測的重大課題。本文對基坑地下水控制措施、控制方案的選擇、控制技術等方面對進行了研究。

1 地下水的基本性質(zhì)

地下水泛指一切存在于地表以下的水，其滲入和補給與鄰近的江、河、湖、海有密切聯(lián)系，受大氣降水的影響，并隨著季節(jié)變化。地下水根據(jù)埋藏條件可以分為包氣帶水、潛水和承壓水。包氣帶水位于地表最上部的包氣帶中，受氣候影響很大。潛水和承壓水儲存于地下水位以下的飽水帶中，是基坑開挖時工程降水的主要對象。潛水是指位于飽水帶中第一個具有自由表面的含水層中的水，無壓水。承壓水是指充滿于兩個隔水層之間的含水層中的水，具有承壓性。

地下水按照含水介質(zhì)類型可以分為孔隙水、裂隙水和巖溶水。儲存和運動于松散沉積物或膠結不良的孔隙中的地下水稱為孔隙水。儲存和運動于裂隙介質(zhì)中的地下水稱為裂隙水。儲存和運動于巖溶巖層中的地下水稱為巖溶水（又稱喀斯特水）。

2 地下水對基坑工程的影響大致分為以下幾種：

（1）流砂問題：當?shù)貙又泻酗柡偷乃缮⒓毶?、粉砂或粉土，無論是采用集水明排或是采用截水措施，當坑內(nèi)外存在水頭差的作用下，地下水沿邊坡面或是沿止水帷幕的缺陷部位呈懸浮狀態(tài)涌出，該現(xiàn)象稱之為流砂現(xiàn)象，其后果是引起邊坡失穩(wěn)、支護結構的水平位移驟然增大甚至破壞，周邊建筑物或管線顯著下沉。

（2）管涌問題：在地下水流動和滲透作用下，土中的粗顆粒形成的孔隙中細顆粒可以移動，以至細顆粒流失；不斷擴大土的孔隙，導致滲流速度不斷增加，水流相繼也帶走較粗的顆粒，最終導致土體內(nèi)形成貫通的管道。對于基坑工程而言，常見情況是基坑周邊施打了支擋結構和止水帷幕，但在坑內(nèi)外水頭差的作用下，水流從樁間土或止水帷幕薄弱處沿一定通道涌入基坑，形成管涌。

（3）坑底突涌問題：當坑底存在隔水層，但其下部承壓含水層水頭較高，有時承壓水會突破坑底隔水層涌入坑內(nèi)，稱之為基坑突涌。因此，基坑開挖坑底要有一定的留土厚度，保證坑底至承壓含水層頂板的土壓力大于承壓水對頂板產(chǎn)生的壓力，并且有一定的安全儲備，否則承壓含水層中則應布置降壓井。

（4）地下水的存在會使土體的抗剪強度值偏低基坑排水不暢或土體以粘性土為主降水效果不理想，土中地下水的存在會使土體的抗剪指標偏低，進行基坑設計計算時宜采用自重應力固結下的不排水剪強度指標。

（5）對于設置止水帷幕的支擋結構，地下水存在會使支擋結構上的壓力增加對于粘性土及粉土，作用于支擋結構上的土壓力采用水土合算；對于碎石土及砂土，采用水土分算方法無論是粘性土還是無粘性土，其存在都增加了作用在支擋結構上的水平側壓力。

（6）地下水存在使得作用于土釘或錨桿上的抗拔力偏低在粘性土中，土的軟硬狀態(tài)影響著土釘或錨桿錨固體周圍單位面積上的摩擦力極限標準值，同一種土含水量越大土體越軟，則此值越低對于無粘性土來說，盡管規(guī)范規(guī)定土的密實程度來確定側摩擦力極限標準值，然而在相同的施工條件下，地下水的存在使錨桿或土釘?shù)淖{流失，固結速度慢，實際上還是會降低土釘或錨桿的側摩擦力值。

另外，基坑周邊若存在建筑物或地下管線，降水不當則會引起建筑物或地下管線的不均勻沉降?；釉O計既要保證基坑本身的安全，提供良好的地下結構作業(yè)空間，也需要保證周邊環(huán)境的安全。因此，降水過程中既要盡量保護坑底土，減少擾動，又要在確保安全的前提下以最短時間內(nèi)完成基坑底板的施工，盡量減少對周圍環(huán)境的影響。

3 基坑地下水控制方案的選擇

基坑工程中為避免流砂、管涌，保證工程安全，必須對地下水采取有效的措施?？刂频叵滤拇胧┛梢詮膬煞矫孢M行，分為堵水措施和降排水措施。出于經(jīng)濟和安全的目的，常把堵水措施與降排水措施結合使用?；咏邓軌蛱峁┝己玫耐练阶鳂I(yè)環(huán)境外，還能有效提高土體的抗剪強度，從而增加基坑的穩(wěn)定性。

地下水控制應根據(jù)水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件、支護結構形式及基坑周邊環(huán)境要求選用集水明排、降水、截水方法或其組合。具體到某項工程，應根據(jù)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、基坑周邊環(huán)境、支護方案、當?shù)厥┕l件等綜合確定地下水采用什么樣的控制方案，方案應保證技術上可行，經(jīng)濟上合理，具有可實施性。在降水方案制定階段，應搜集已有的工程地質(zhì)資料和水文地質(zhì)資料，進行現(xiàn)場勘測，根據(jù)基坑開挖深度和基坑支檔結構的設計要求，制定降水方案。一般可采用區(qū)域的或場地附近已有的水文地質(zhì)資料，也可以采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)。在方案被采納，進入優(yōu)化和實施階段，應通過現(xiàn)場抽水試驗獲得水文地質(zhì)參數(shù)。降水井的布置應與場地的水文地質(zhì)條件、基坑支檔結構的設計要求和基坑降水計算種所需的參數(shù)相一致。一般通過單孔抽水和布置觀測孔的非穩(wěn)定流抽水試驗獲得含水層參數(shù)，優(yōu)化設計方案，現(xiàn)場降水試驗和三維滲流分析是降水方案設計有力的輔助手段，對于大型深基坑是一個不可或缺的環(huán)節(jié)。根據(jù)優(yōu)化的設計方案，全部井群施工完畢后進入制定基坑降水運行方案階段。該階段需要進行部分降水井的群井抽水，將觀測孔的計算資料與實測資料進行擬合，調(diào)整含水層參數(shù)，并根據(jù)抽水時的環(huán)境監(jiān)測資料和基坑施工的各個工況，制定降水運行方案。

（1）土釘墻支護或錨噴支護，可以配合集水明排，如鎮(zhèn)江金山寺附近蘇源·郎香園基坑工程和揚中市輝煌太陽能辦公樓基坑工程在冬季施工時都采用集水明排，但對含有砂質(zhì)土層的基坑，常會有局部坍塌現(xiàn)象，可以采用輕型井點降水；管井降水是利用鉆孔成井，采用單井單泵抽取地下水的一種降水方法，適用于中、強透水含水層，如砂礫、砂卵石和基巖裂隙等含水層，當需要降低淺層承壓水水位時一般采用管井井點降水，常州地區(qū)第Ⅰ層承壓水常采用法；深井井點基坑降水技術這種技術的原理是將基坑內(nèi)水深大、管井深度較大時，普通水泵無法完成而采取特定深井泵的方法。應用范圍一般是水量大的基坑，特別是土粒粗、滲透系數(shù)大的基坑更加適合，因此范圍廣且降水深度深，而深井井點基坑降水技術可以設置在施工場地以外，這一特點得到很高的評價；噴射井點基坑降水技術適用于當降水深度大于6m，場地狹窄，不允許設置多層輕型井點時。噴射井點降水適用含水層為粉土、砂土、圓礫土層，含水層的滲透系數(shù)K=0.005～20.0m/ d，水位降低深度為6～20m；排樁或樁錨支護，則可以采用樁間止水或獨立的止水帷幕，若土層以粘土或淤泥為主，采用水泥土攪拌樁合適；若含有砂層，則需采用高壓旋噴樁，樁的長度宜進入不透水層（粘性土層或強風化巖層）一定深度；地下連續(xù)墻擋土擋水效果好，適應性強，造價昂貴，其他支護方法及地下控制措施無法滿足安全要求時采用?？傊?，要采用合理的堵水和降排水措施確?；庸こ贪踩?，可以實際情況綜合考慮采用一種或多種形式來實現(xiàn)基坑穩(wěn)定，如南京地鐵采用管井、輕型井點、碎石滲水盲溝明排封井等綜合降水措施，對地下承壓水砂性透水地層的降水效果顯著。

（2）就不同土質(zhì)的基坑支護而言，淤泥質(zhì)土中擋土是關鍵，砂土地層中擋水是關鍵，粘性土及強風化巖往往作為相對隔水層或支護的嵌固端。

（3）沖洪積土層為主時基坑主要采用降水，海相沉積為主時基坑主要采用截水，具體還要結合支護形式和周邊環(huán)境確定。

（4）挖深范圍內(nèi)存在巖石的基坑，可采用吊腳式連續(xù)墻、吊腳樁、吊腳式截水帷幕等基坑支護與地下水控制方式，具有擋水作用的需進入強一中風化基巖弱透水層；具有擋土和擋水作用的采用雙控標準，即要滿足穩(wěn)定計算要求，也要進入強一中風化基巖弱透水層。

4 降水相關問題思考

基坑降水井不是一件容易的事情，這個步驟在施工過程是非常重要的，并且又是一項復雜而又系統(tǒng)的工作，需要工作人員有深厚的技術和經(jīng)驗作為基礎，才能保證工程作業(yè)的質(zhì)量。那么就要注意以下兩項，一是要緊密的和施工現(xiàn)場的情況進行結合，再對一些問題進行針對性的處理，比方在施工過程遇到了較厚的粘土時，這樣就會影響降水的質(zhì)量，還有就是因為粘土的透水性比較差，那么上層的水就會很難滲透；二是要考慮到周邊的建筑、道路、管道等不要受到影響，所以要對周邊進行回灌井點的設置，來填充這個地方的地下水，來維持地下水位不變的目的，把因降水井點的影響半徑處理在控制的范圍之內(nèi)，那么為了處理好這個問題，就應該在打孔時，把孔打在井點軸線范圍以外，并且要在里面填滿粗大的砂粒，并且抽水時，由于重力和水壓的作用，所以要采取下部抽水的方法；三是在抽水之前，可以通過水流聲和管子的潮濕情況來判斷查井點管道是否有淤塞的情況，以免影響其基坑降水的效果；四是由于季節(jié)原因，所以大部分的施工都是在夏季進行的，就要考慮到天氣的影響，可能出現(xiàn)大暴雨就會產(chǎn)生積水或者塌方，那么就要針對這種情況采取相應的措施來避免損失，可以用塑料來防雨保護怕水設備，還有就是在降雨后，要及時的將雨進行排出，而到了冬天，同樣由于低溫的威脅，也要做好保溫工作，防止被管道凍壞。降水重在管理，項目部應重視降水施工并加強人力、物力的組織工作和應對突發(fā)事件的預案確保降水順利進行。

總之我們在進行基坑的設計施工時一定要注意地下水的影響，根據(jù)工程的實際地質(zhì)情況選擇地下水的控制方案，以保證基坑的穩(wěn)定性。

［1］劉國彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊（第二版） 北京：中國建筑工業(yè)出版社，（2009）.

［2］伊家勤.不同類型地下水在深基坑施工中的控制方法，山西建筑，2008.34（30）139-140.

何躍林（1980—），男，漢族，江蘇揚中人，注冊土木（巖土）工程師，現(xiàn)從事巖土工程工作。