關(guān)于基坑開挖降水所引發(fā)地表沉降問題研究

文｜廣東省第四建筑工程有限公司 房漢輝

一、引言

本工程項(xiàng)目所在地是深圳市寶安區(qū)，其地貌為典型的珠江三角洲沖積平原內(nèi)的丘陵半山區(qū)，施工工程為深圳機(jī)場交通市政道路施工工程。所在地的地下水量非常豐富，絕大部分基坑在開挖過程中都或多或少的受到了地下水的影響，為防止基坑滲透造成破壞，我公司在基坑開挖過程中就采取了必要的降水措施?；娱_挖造成了坑底的隆起，基坑周邊的墻體也出現(xiàn)了側(cè)移現(xiàn)象，因此就使得土體產(chǎn)生了地層損失，對(duì)基坑實(shí)施降水施工，首先是可以讓基坑周邊的固土實(shí)體增加有效應(yīng)力，其次，水頭差使得固土實(shí)體產(chǎn)生了流動(dòng)水壓力，而這兩種應(yīng)力都會(huì)導(dǎo)致土體固結(jié)壓密，因此就會(huì)造成地表沉降?；娱_挖而造成的地表沉降會(huì)對(duì)臨近建筑及周邊環(huán)境造成非常大的危害性，所以一定要對(duì)其實(shí)施精確的預(yù)防措施，以此來作為施工中的指導(dǎo)，將施工損失降到最低。

二、基坑開挖施工環(huán)境影響分析

基于本項(xiàng)工程周邊環(huán)境的復(fù)雜性，所有的開挖和支護(hù)施工又或者有些施工中的不當(dāng)操作，都會(huì)造成邊坡和基坑的變形，特別是下部基坑一旦發(fā)生變形將對(duì)施工整體造成直接影響，最終會(huì)導(dǎo)致工期出現(xiàn)延誤，更嚴(yán)重的還會(huì)使施工質(zhì)量大受影響。所以，嚴(yán)防邊坡和基坑發(fā)生變形就是本次施工工程的重點(diǎn)所在。

根據(jù)工程的預(yù)先設(shè)計(jì)，做好任意工序的安排指導(dǎo)工作，并對(duì)每道工序的質(zhì)量和進(jìn)度實(shí)施嚴(yán)密監(jiān)控。另外，為了更好的控制基坑和邊坡發(fā)生變形情況，工程方除了與監(jiān)測方聯(lián)系，觀察每日數(shù)據(jù)以外，還將會(huì)根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際狀況在基坑周邊管線或重要位置上設(shè)置獨(dú)立的變形和沉降觀測點(diǎn)。指定專人每天定時(shí)對(duì)基坑周邊地坪、擋墻開裂以及變形情況實(shí)施巡查，還要對(duì)開挖措施進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控基坑變形情況，基坑內(nèi)土方開挖必須堅(jiān)持原則，每層開挖必須要限定在1.5米以內(nèi)，開挖距離要限定在50米以內(nèi)，開挖后要主動(dòng)采取措施，對(duì)于樁身變形情況實(shí)施嚴(yán)密監(jiān)控。

三、關(guān)于基坑降水問題

根據(jù)圖紙的預(yù)先設(shè)計(jì)要求，基坑面積比較大，周邊環(huán)境狀況也十分復(fù)雜，因此降水施工操作是非常有必要的。

本項(xiàng)工程施工須在坑內(nèi)設(shè)置降水井，并且還要在鋼筋籠外裹尼龍絲布和鐵絲網(wǎng)，依照現(xiàn)場實(shí)際狀況進(jìn)行布置，相關(guān)布置工作要沿基坑周邊50米間距?；涌禹敽涂觾?nèi)都要設(shè)置排水溝，基坑底部每隔50米還要設(shè)置一個(gè)集水井，頂部設(shè)置若干沉淀池，現(xiàn)場產(chǎn)生的地下水經(jīng)沉淀池沉淀后再行排出。

1、基坑滲水產(chǎn)生的影響

（1）土體的強(qiáng)度會(huì)有所下降。土中水的增加降低了非飽和土的吸力，降低了吸附強(qiáng)度。土體的飽和，使得吸力及空隙壓力徹底消失，其凝聚力也因此喪失。水份還會(huì)讓巖土礦物發(fā)生軟化，這就使其結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。水份中所產(chǎn)生的超靜空隙壓力使土體內(nèi)的有效應(yīng)力下降，因此其強(qiáng)度也會(huì)降低。

（2）引發(fā)支護(hù)結(jié)構(gòu)荷載的不確定性。地下水的產(chǎn)生，在支護(hù)結(jié)構(gòu)上會(huì)增加水壓。當(dāng)水源從基坑外向內(nèi)部滲漏時(shí)，基坑的滲透力使得主動(dòng)土壓力變大，同時(shí)，基坑內(nèi)向上滲透力也就降低了被動(dòng)土壓力，所以，滲流影響也是我們要考慮的因素之一。

（3）水位降低使得正常施工和周邊環(huán)境安全受到較大影響。因?yàn)榈叵滤坏南陆?，使得土體發(fā)生壓縮變形的情況，從而使周邊建筑物、地下管線以及道路都有沉降現(xiàn)象發(fā)生。

土層滲透系數(shù)參考值

2、降水目的所在

據(jù)資料顯示，勘察期間測出地下水埋深度為2米。工程基坑底相對(duì)高程大概是9米，如果要把基坑水位將至坑底0.5米以下，那么就需要將水位下降8～10米?？睖y情況顯示，基坑開挖工程中多是以粘性土為主。

本項(xiàng)工程通過降水施工及時(shí)降低基坑開挖范圍內(nèi)土層的含水量，阻止了流砂等惡劣現(xiàn)象的發(fā)生，基本達(dá)到了基坑開挖的施工標(biāo)準(zhǔn)。

3、明確基坑抽水量

本項(xiàng)工程的基坑排水量較多，基本上是以地下水的儲(chǔ)存及降雨為主，因?yàn)楫?dāng)前形勢(shì)下，根本無法對(duì)降雨量實(shí)施預(yù)測工作，而且依照上部潛水含水層的透水性不強(qiáng)的特點(diǎn)，短期內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)大量降雨滲入地層內(nèi)的現(xiàn)象，因此，本次對(duì)基坑的抽水量確定、井?dāng)?shù)設(shè)計(jì)與抽水泵的選擇只考慮地下水的儲(chǔ)存量，對(duì)于降雨量的排出，必須采用明排水的施工方式來解決。

4、關(guān)于滲流地下水量的計(jì)算

現(xiàn)場基坑周邊無法做到封閉狀態(tài)，因此地下水就可以不斷滲入施工現(xiàn)場。我們將施工現(xiàn)場地表粘性土層加入考慮范圍，依據(jù)潛水井流公式來對(duì)滲流進(jìn)入基坑的地下水量進(jìn)行具體計(jì)算。

(2)每天對(duì)隧道洞內(nèi)、地表觀測點(diǎn)進(jìn)行量測，以準(zhǔn)確分析滑坡變形的趨勢(shì)，為變形破壞提供預(yù)警，為滑坡治理提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

四、關(guān)于基坑施工

1、降水運(yùn)行施工

施工現(xiàn)場通常是采取一口降水坑設(shè)置一臺(tái)污水泵，以此方式來降低潛水位，井內(nèi)單獨(dú)使用污水泵，污水泵抽水力不得小于井內(nèi)最大出水量。抽水水泵揚(yáng)程不能低于20米，流量要在15t/h以上。

（1）潛水井必須施工完一口運(yùn)行一口，這樣就能使地下潛水水位得到有效控制，以確保基坑施工工作的順利進(jìn)行。

（2）試運(yùn)行前，必須對(duì)每個(gè)井口與地面標(biāo)高、靜止水位進(jìn)行準(zhǔn)確的測量，確保所有設(shè)備以及抽水和排水系統(tǒng)都能夠達(dá)到降水標(biāo)準(zhǔn)。

（3）設(shè)備安裝之前，還要仔細(xì)檢查泵本身和控制系統(tǒng)。檢測電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，所有螺栓的牢固狀況，潤滑油夠不夠，電纜接頭封口是否有松動(dòng)跡象，在地面進(jìn)行空轉(zhuǎn)測試，如果沒有問題出現(xiàn)，才能投入使用。潛水電機(jī)與電纜接頭必須有絕緣隔離措施，而且水泵要配置獨(dú)立的控制開關(guān)，以確保每臺(tái)水泵都可以單獨(dú)工作。安裝后要預(yù)先進(jìn)行抽水實(shí)驗(yàn)，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后方可進(jìn)行正常工作。

（4）降水施工期間，施工現(xiàn)場必須采取全天候輪班制度，當(dāng)值人員還要做好施工記錄工作，并確保施工信息的準(zhǔn)確性。

2、集水坑施工

施工觸及風(fēng)化巖時(shí)，拆除降水井，基坑內(nèi)開挖集水坑，以此來對(duì)地下水實(shí)施抽取排出，可根據(jù)現(xiàn)場具體情況自行調(diào)整集水坑與集水井的設(shè)立位置?；铀佋O(shè)碎石，另設(shè)立直徑1米的鋼筋籠與外包濾網(wǎng)，將污水泵放置在鋼筋籠內(nèi)。

（1）風(fēng)化巖內(nèi)施工，須得使用大型機(jī)械來對(duì)集水坑實(shí)施挖掘工作，少部分細(xì)致工作可采取人工方式來完成，如風(fēng)鎬與機(jī)械炮機(jī)的配合工作。

（2）坑內(nèi)要鋪設(shè)較厚的碎石墊層，鋼筋籠周邊還要加以礫石反濾層，使用材料可與降水井類同。

（3）放置污水泵實(shí)施抽排水工作。

（4）每深入一層，須得在旁邊重新挖一個(gè)集水坑，并將過濾網(wǎng)與污水泵全都放進(jìn)集水坑內(nèi)，然后要挖除原先的集水坑。

（5）由淺入深依次開挖，施工達(dá)到坑底后，在坑底設(shè)置灰砂磚集水井，須每隔50米設(shè)立一個(gè)，并使用污水泵來實(shí)施抽排水工作。

五、關(guān)于降水所引發(fā)的地表沉降

在對(duì)建筑物附近以及地下管線減壓井進(jìn)行抽水時(shí)，必須盡可能縮短時(shí)間，并按施工需要實(shí)施降水。

采取信息化施工，實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測坑內(nèi)外觀測井，并及時(shí)調(diào)整抽水井?dāng)?shù)與抽水量，并按施工需要實(shí)施降水。

環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)必須及時(shí)上報(bào)，從而對(duì)圖表、曲線等進(jìn)行相關(guān)繪制工作，對(duì)于降水運(yùn)行程序?qū)嵤?zhǔn)確調(diào)整，以確保施工工作的安全運(yùn)行。

在降水井群施工完成后，必須預(yù)先實(shí)施運(yùn)行測試工作，然后再依據(jù)測試結(jié)果來制定降壓降水施工預(yù)案。

降水施工時(shí)，一定要保證隨開挖深度依次降低承壓水頭，然后再依據(jù)測試結(jié)果，按開挖深度確定井群的施工運(yùn)行工作。如果基坑達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，則應(yīng)避免承壓水位繼續(xù)降低，以減少降水對(duì)周邊環(huán)境的再次破壞。

須對(duì)坑外觀測井內(nèi)的水位進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測，一旦水位下降超過自然變化的最大值時(shí)，就必須增加監(jiān)測次數(shù)，以避免施工事故的發(fā)生。

充分考慮基坑外回灌應(yīng)急方案，在進(jìn)行降水施工時(shí)，如果因?yàn)槌樗斐煽油獾某两捣冗^大，那么就必須在適當(dāng)位置增加部分回灌井。

六、基坑壁的漏水修復(fù)工作

基坑樁之間的土層支護(hù)發(fā)生砼面脫落現(xiàn)象。

如果地質(zhì)情況相對(duì)復(fù)雜，有多層隔水層存在，給開挖和降水帶來諸多難點(diǎn)。具體施工措施如下：

（1）必要時(shí)對(duì)樁間土采用編網(wǎng)支護(hù)。

（2）對(duì)漏洞實(shí)施后壓漿封堵。

（3）對(duì)隔水層進(jìn)行大面積開挖表層，進(jìn)行自然蒸發(fā)，部分地方挖透隔水層，采用填料回填封堵。

做好基坑坡頂?shù)呐潘疁稀Ｊ┕み^程中，對(duì)于排水溝的管理工作必須加強(qiáng)，并確保排水溝的實(shí)時(shí)暢通。不可隨意挖溝，以避免造成排水通道與交通的阻塞。確實(shí)需要損壞這些設(shè)施時(shí)，要征得現(xiàn)場領(lǐng)導(dǎo)的同意，然后集中組織力量，突擊施工，并迅速采取措施恢復(fù)使用功能，管理人員要經(jīng)常檢查督促，及時(shí)解決問題。

七、結(jié)語：

我公司所承接的是深圳機(jī)場航站區(qū)擴(kuò)建工程交通市政工程第二合同段，本工程周期較長，施工難點(diǎn)眾多，其中尤以基坑開挖及降水所引發(fā)的地表沉降問題最為困難。這里面涉及到介質(zhì)、滲流以及土體固結(jié)壓密等相關(guān)施工理論，對(duì)于基坑開挖及降水施工起到了決定性意義，且具備很強(qiáng)的實(shí)用性。