淺談深基坑施工地下水異常補(bǔ)給的降水施工技術(shù)

熊兵

【摘 要】針對深基坑開挖過程中，降水出現(xiàn)異常后進(jìn)行的原因分析及采取的相應(yīng)措施

【關(guān)鍵詞】基坑；按需降水；水源補(bǔ)給；措施

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的建設(shè)的飛速發(fā)展，國家對基礎(chǔ)建設(shè)設(shè)施的投資加大以及房地產(chǎn)市場的蓬勃發(fā)展，上海正經(jīng)歷著史無前例的城市工程建設(shè)。其中，深基坑的實施，在諸多工程領(lǐng)域大量出現(xiàn)，建筑工程、市政工程、水利工程，尤其是城市軌道交通工程中無不遇到。由于上海地區(qū)地下水豐富，水位較高，在深基坑實施的過程中，降水施工尤為重要。

1.降水目的

開挖深基坑過程中，由于含水層被圍護(hù)結(jié)構(gòu)阻斷，基坑內(nèi)外產(chǎn)生壓差，地下水會向基坑方向滲流，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行滲透，同時坑底由于土體移除卸荷，底部在水力作用下產(chǎn)生上浮力。為保證基坑在開挖過程中的安全，通過采取基坑降排水，以期到達(dá)如下目的：

1）疏干開挖范圍內(nèi)土體中的地下水，方便挖掘機(jī)和工人在坑內(nèi)施工作業(yè)。

2）降低坑內(nèi)土體含水量，提高坑內(nèi)土體強(qiáng)度，減少坑底隆起和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形量，防止坑外地表過量沉降。

3）提高邊坡穩(wěn)定性，防止土層開挖過程中產(chǎn)生滑坡。

4）及時降低下部承壓含水層的承壓水水頭高度，防止基坑底部突涌的發(fā)生，確保施工時基坑底板的穩(wěn)定性。

2.降水方法

降水在工程實踐中，運用十分廣泛，在選用降水方法時，應(yīng)綜合考慮工程地點水文地質(zhì)情況、地下水蘊藏條件、周邊水系補(bǔ)給情況、降水對周圍建構(gòu)筑物的影響等。

目前上海地區(qū)深基坑施工降水通常采用的是管井法降水。

3.降水井設(shè)置

深基坑的施工，通常采用明挖順做法，管井設(shè)置考慮既要疏干開挖范圍內(nèi)土層含水，又要降低承壓水層對坑底的影響，所以管井設(shè)計時根據(jù)降水對象的不同，分為疏干和降壓兩種類型，前者的對象主要為潛水，后者則為承壓水。

3.1 管井的作用

疏干井為基坑開挖創(chuàng)造干地施工條件，降壓井為減小承壓水對基坑底板的影響。

3.2 管井結(jié)構(gòu)型式

降壓井的布置事先往往根據(jù)經(jīng)驗參數(shù)法進(jìn)行計算，為了能更能符合工程需要，除了先期完成降壓水井后實測承壓含水層的水頭高度和實際出水量外，另需要在現(xiàn)場做抽水試驗，以獲得場地內(nèi)的實際水文地質(zhì)參數(shù)，來驗證計算的合理性和井結(jié)構(gòu)設(shè)計的準(zhǔn)確性，必要時需調(diào)整井?dāng)?shù)量和結(jié)構(gòu)。

3.3 管井運行

根據(jù)基坑位置水文地質(zhì)情況和前期降水試驗數(shù)據(jù)分析結(jié)果，確定疏干井的運行時間；一般在基坑開挖前一個月左右就開始運行。

降壓井是否需要運行，要結(jié)合工程實際情況進(jìn)行確定，例如是否存在地下水較快補(bǔ)給，承壓水（非承壓水）層與其它含水層是否有水力聯(lián)系等，但首先要判定基坑底板穩(wěn)定性。

基坑底板的穩(wěn)定條件：基坑底板至承壓含水層頂板間的土壓力應(yīng)大于安全系數(shù)下承壓水的頂托力。即：ΣH·γs ≥ Fs·γw·h，其中：

H - 基坑底至承壓含水層頂板間距離（m）；

γs - 基坑底至承壓含水層頂板間的土的重度（kN/m3）；

h - 承壓水頭高度至承壓含水層頂板的距離；

γw - 水的重度（kN/m3），取10kN/m3；

Fs - 安全系數(shù)，一般為1.0～1.2。

進(jìn)行降壓除了考慮基坑底部承壓水的水壓力，按照計算及觀測水位按需降水外，又要密切關(guān)注降壓對周圍環(huán)境的影響，不致引起地表不均勻沉降和影響建（構(gòu)）筑物安全。

4.降水過程異常補(bǔ)給及應(yīng)對措施

4.1 異常問題

工程實踐中，基坑內(nèi)的井點出水量在正常情況下后期要呈減緩趨勢，如果日出水量沒有變化，則表明出現(xiàn)了異常情況。這個時候，盲目繼續(xù)開挖，可能會導(dǎo)致基坑底部失穩(wěn)的嚴(yán)重后果，必須停止繼續(xù)向下開挖，分析情況后再行施工。

在無法判斷是基坑本身的含水量，還是存在坑外的水源補(bǔ)給，可采取如下措施進(jìn)行驗證：統(tǒng)一泵的功率、泵的位置（地面下深度）、出水管的管徑做抽水試驗，建立抽水試驗數(shù)據(jù)報表。如果出水量并未出現(xiàn)減緩的趨勢，停抽后水位回彈速度較快的話，可以確定坑內(nèi)存在地下水的補(bǔ)給。

同時，根據(jù)井點位置水位下降速度、回升速度的快慢，可以初步判斷確定某區(qū)域內(nèi)的水源補(bǔ)給豐富程度。結(jié)合工程水文地質(zhì)情況、實施過程中施工記錄進(jìn)行各種可能性的判別：

1）各土層之間是否存在垂直水源補(bǔ)給，具體結(jié)合地質(zhì)勘探報告。

2）地質(zhì)情況突變，維護(hù)結(jié)構(gòu)未將含水層隔斷，在底部形成水源補(bǔ)充。

3）維護(hù)結(jié)構(gòu)的施工過程中是否出現(xiàn)過特殊狀況，從而影響到維護(hù)結(jié)構(gòu)形成止水帷幕。

4.2 針對性措施

1）維護(hù)結(jié)構(gòu)接縫加固

對維護(hù)結(jié)構(gòu)（地下連續(xù)墻）接縫處采用取高壓旋噴加固。

2）維護(hù)結(jié)構(gòu)疑問段加固

對維護(hù)結(jié)構(gòu)施工中存在疑問的地方進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。

3）在坑外布置承（微）承壓水觀測井（必要時作為應(yīng)急搶險回灌用）。

4）應(yīng)急預(yù)案

①現(xiàn)場準(zhǔn)備足夠的應(yīng)急材料、機(jī)械（雙液注漿機(jī)、阿特拉斯鉆機(jī)、備用發(fā)電機(jī)、挖機(jī)、吊機(jī)等）、人員等。

②建立應(yīng)急搶險組織機(jī)構(gòu)，落實搶險的工作程序及各人員的責(zé)任分工。

5）有針對性的對各專業(yè)作業(yè)隊伍進(jìn)行交底，實現(xiàn)多工種，多渠道預(yù)警，以便及時發(fā)現(xiàn)險情，迅速排除險情。

6）完善所有措施后繼續(xù)開挖，在滿足開挖需要的前提下按需降水，如開挖過程中水位上升速率過快則開啟坑外降壓井，同時加強(qiáng)對周邊環(huán)境的監(jiān)測。

5.結(jié)語

降水施工作為深基坑實施的重要措施，經(jīng)常會出現(xiàn)很多意想不到的情況，這樣就要求施工單位對異常情況引起足夠重視、認(rèn)真分析，積極采取應(yīng)對措施，通過采取以上工作程序，將可能的風(fēng)險降低，確?；影踩凸こ绦б妗?/p>

參考資料：

1.《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（GB50497-2009）

2.《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）

3.《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）