地下水處理方法在城市軌道交通深基坑工程中的應(yīng)用

蘇宏偉

【摘要】隨著社會(huì)現(xiàn)代化進(jìn)程和交通運(yùn)輸多樣化的發(fā)展，城市地下鐵路應(yīng)運(yùn)而生，成為了帶動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展有力保障之一。城市地下交通軌道也會(huì)越來(lái)越多，深大基坑施工越來(lái)越受關(guān)注。通過(guò)對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)城市軌道交通深大基坑施工實(shí)例進(jìn)行分析和總結(jié)，對(duì)影響深大基坑施工的因素進(jìn)行研究、探討，地下水含水量和處理措施是影響基坑成敗的關(guān)鍵因素之一。

【關(guān)鍵詞】深基坑；地下水；影響；降水控制方法

城市軌道交通作為交通工具不僅可以減緩城市的交通壓力，在城市客運(yùn)交通中發(fā)揮骨干作用，而且對(duì)于引導(dǎo)城市規(guī)劃建設(shè)，促進(jìn)土地開(kāi)發(fā)利用，帶動(dòng)地域城市溝通聯(lián)系有顯著的優(yōu)勢(shì)。由于軌道交通的特殊性，在施工期間，深基坑工程的地下水問(wèn)題引起了廣泛的關(guān)注。因此，在城市軌道交通施工過(guò)程中，深基坑地下水作為評(píng)價(jià)重點(diǎn)，被列為重大安全風(fēng)險(xiǎn)源，它是城市軌道深基坑施工的關(guān)鍵點(diǎn)。

1 地下水對(duì)深基坑工程的影響和治理原則

1.1 地下水基本類型

在我國(guó)南方，氣候類型大部分是亞熱帶季風(fēng)氣候和一小部分熱帶季風(fēng)氣候（云南南部、雷州半島和海南島）。雨水量的充足導(dǎo)致地下水含量豐富，長(zhǎng)江中下游、江浙地帶、珠江三角洲等地區(qū)作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先鋒軍，城市軌道交通發(fā)展迅猛，但在地下軌道交通發(fā)展的同時(shí)，深基坑地下水的防治工作也成為了重中之重。

1.1.1 上層滯水、潛水

上層滯水是深基坑中地下水的第一含水層，常分布于砂層中的黏土夾層之上和石灰?guī)r中溶洞底部有黏性土充填的部位。上層滯水由雨水、融雪水等滲入時(shí)被局部隔水層阻滯而形成，消耗于蒸發(fā)和沿隔水層邊緣下滲。由于接近地表和分布局限，上層滯水的季節(jié)性變化強(qiáng)烈，一般發(fā)生于在雨季，消失在旱季。上層滯水僅能用作季節(jié)性的小型供水，而且很容易受到污染。潛水存在于地表以下，它是第一種穩(wěn)定隔水層以上，具有自由水面的地下水。潛水有自由水面，地表至潛水面間的距離為潛水埋藏深度。由于潛水層以上沒(méi)有連續(xù)的隔水層，所以它不承壓或僅局部承壓。降水和地表水通過(guò)包氣帶下滲、補(bǔ)給。潛水是重要的供水水源，通常埋藏較淺、分布較廣、開(kāi)采方便，但很容易受到污染，所以，需要注意保護(hù)。

1.1.2 承壓水

它是充滿兩個(gè)隔水層之間，含水層中的地下水。承壓水由于頂部有隔水層，補(bǔ)給區(qū)小于分布區(qū)，動(dòng)態(tài)變化不大，不容易受到污染，同時(shí)，它還承受靜水壓力。在適宜的地形條件下，當(dāng)鉆孔打到含水層時(shí)，水便噴出地表，形成自噴水流，所以又稱自流水。人們將這種自流水作為生活用水和農(nóng)田灌溉。

以上是對(duì)上層滯水、潛水、承壓水的概念介紹，它們的主要區(qū)別是：上層滯水主要是與外界相通，具有自由水面，受外界影響大；潛水是第一種在穩(wěn)定的隔水層之上，具有自由水面的水層；承壓水具有水壓力，它屬于自流水，不容易受到污染。而前兩種水沒(méi)有水壓力。

1.2 地下水對(duì)深基坑的影響和相關(guān)分析

在深基坑施工過(guò)程中，地下水的處理措施不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致基坑險(xiǎn)情不斷，還會(huì)嚴(yán)重影響基坑的施工安全和進(jìn)度。地下水對(duì)基坑施工的危害主要表現(xiàn)為地下水突涌，造成基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，基面侵蝕，污染嚴(yán)重，地基承載力降低。降低地下水位引起的地面沉降和周圍建筑物傾斜、開(kāi)裂，基坑開(kāi)裂、坍塌等現(xiàn)象，會(huì)造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失等。事實(shí)證明，通過(guò)對(duì)事故原因進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致事故發(fā)生的基本原因主要包括勘查設(shè)計(jì)、施工過(guò)程和氣候變化三個(gè)方面。地勘設(shè)計(jì)人員在勘查過(guò)程中，對(duì)氣候變化、水文地質(zhì)的原理理解不透徹，對(duì)開(kāi)挖前后水文地質(zhì)的變化和地下水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不重視等，可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)出現(xiàn)偏差，使降水系統(tǒng)出現(xiàn)漏洞，防水體系不足等。在施工過(guò)程中，施工單位對(duì)設(shè)計(jì)意圖的理解出現(xiàn)偏差或者施工材料以次充好，都會(huì)導(dǎo)致降水系統(tǒng)質(zhì)量差，達(dá)不到止水效果。施工過(guò)程中氣候的變化也是影響深基坑地下水的主要因素，尤其是我國(guó)沿海地區(qū)臺(tái)風(fēng)較多，降雨量大，雨水匯聚對(duì)基坑的沖刷、浸泡十分嚴(yán)重。

1.3 地下水治理的基本原則

在深基坑施工過(guò)程中，地下水的治理原則為降、疏、堵相結(jié)合?！敖怠笔侵甘┕で埃谑┕^(qū)域采用布點(diǎn)打井的方法抽取地下水，這會(huì)在一定程度上降低地下水的含量，使其水位下降； “疏”是指在排除基坑施工過(guò)程中，將基坑范圍內(nèi)的地表水和地下水采用明溝或水泵將積水引出；“堵”是指通過(guò)有效手段將地下水止于深基坑之外 ，一般做法是在深基坑周圍施工地連墻、旋噴樁帷幕等。

2 深基坑地下水處理

對(duì)施工范圍內(nèi)的深基坑地下水降水施工應(yīng)進(jìn)行充分的勘探調(diào)查，充分了解施工區(qū)域內(nèi)的基坑含水量，制訂出相應(yīng)的地下水處理措施。

2.1 降水施工措施分類

在施工過(guò)程中，需根據(jù)相應(yīng)的水文地質(zhì)特征和氣候類型等采取相應(yīng)的降水措施。目前，在深基坑降水過(guò)程中，主要采取的降水方法有重力降水（比如積水井、明渠等）和強(qiáng)制降水（比如輕型井點(diǎn)、深井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)等）。

2.2 降水措施的選取

降水措施的選取應(yīng)充分考慮施工區(qū)域的水文地質(zhì)特征、氣候類項(xiàng)、施工時(shí)間和地質(zhì)條件等。在施工過(guò)程中，在地表水或地下水含量匱乏地區(qū)多采用明溝或水泵將積水引出；地下水含量豐富的地區(qū)多采用布點(diǎn)打井的方法抽取地下水，使地下水含量降低、水位下降。采用這樣的方法抽取地下水，不但可以起到降水效果，還可以極大地節(jié)省施工時(shí)間。根據(jù)含水量的大小，設(shè)置不同口徑的降水井，在開(kāi)工前進(jìn)行降水規(guī)劃，可以有效地規(guī)避地下水對(duì)基坑施工帶來(lái)的影響。通過(guò)采取有效的降水措施，及時(shí)降低基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)土層的含水量，將基坑內(nèi)潛水位降至基坑開(kāi)挖面以下，不小于1.00 m，以滿足基坑開(kāi)挖施工的要求。確保基坑開(kāi)挖后基坑底的穩(wěn)定，是保證基坑開(kāi)挖安全的首要因素。

3 對(duì)地下水處理的基本要求

對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)的水位地址勘查，必須要有深基坑地下水處理設(shè)計(jì)的全部資料，包括地層含水量、地下水水位、地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸、支護(hù)類型、基坑周邊環(huán)境、施工周期和施工期間的氣象資料，等等。

地下水處理設(shè)計(jì)時(shí)，除了要對(duì)周邊環(huán)境有足夠認(rèn)識(shí)外，還要對(duì)各主要建（構(gòu)）筑物、地下管線和地面控制點(diǎn)設(shè)放適量的變形觀測(cè)點(diǎn)、水位變化觀測(cè)井，進(jìn)行全過(guò)程的定期觀測(cè)，以便采用信息法施工，并配備相應(yīng)的應(yīng)急應(yīng)變措施。

地下水處理時(shí)，必須綜合考慮環(huán)境、變形和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)?；用娣e與承壓水頭降幅（或隔滲所阻擋的承壓水頭高度）的乘積除以水或隔滲投入的經(jīng)費(fèi)，所得的就是基坑中在單位面積上每降低（或隔滲）1 m，承壓水頭所需的費(fèi)用。通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算可知，其結(jié)果是深井降水為14～48元；隔滲為186～223元；隔滲與降水相結(jié)合為41～101元。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在深基坑工程中，地下水的處理是深基坑成敗的關(guān)鍵因素之一。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的深基坑施工事故的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有70%的工程事故是由于地下水處理不當(dāng)或自然條件造成的。因此，在深基坑施工過(guò)程中，必須要采取一系列的措施減小甚至排除地下水對(duì)深基坑的影響，具體措施包括正確認(rèn)識(shí)各種地質(zhì)條件、選擇恰當(dāng)合理的降水方法、科學(xué)設(shè)計(jì)止水結(jié)構(gòu)等。施工時(shí)，既要確保深基坑的施工安全，又要盡量避免對(duì)水環(huán)境的影響。只有這樣，才能促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

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