基于明挖基坑降水對周圍環(huán)境沉降影響的分析

寇江濤薛 猛

（1.鄭州市軌道交通設(shè)計研究院有限公司 河南 鄭州 450000 2.河南省 鄭州市 450000）

基于明挖基坑降水對周圍環(huán)境沉降影響的分析

寇江濤1薛 猛2

（1.鄭州市軌道交通設(shè)計研究院有限公司 河南 鄭州 450000 2.河南省 鄭州市 450000）

在城市的工程建設(shè)中，建筑物基礎(chǔ)明挖基坑降水是土建施工中的關(guān)鍵步驟，也是深基坑施工安全的重要保障?；咏邓畬又車h(huán)境的地表沉降影響，甚至?xí)斐膳R近構(gòu)筑物的破壞。本文就以明挖基坑降水對周圍環(huán)境的沉降影響為課題，進行研究。

基礎(chǔ)明挖；基坑降水；地表沉降

引言

在城市的建筑當(dāng)中，由于施工場地相對有限，又加上地下工程都是深基坑開挖，邊坡穩(wěn)定、基坑降水已成為施工中的重要環(huán)節(jié)。但是考慮到基坑降水對周圍環(huán)境沉降的安全影響，引起設(shè)計人員和施工人員對此高度的重視，但是要想解決沉降帶來的影響就需要對基坑開挖及基坑沉降帶來的影響進行深入的探析。

1 明挖基坑開挖方式及基坑降水對周圍環(huán)境的影響

1.1 基坑開挖方式及支護

基坑開挖的技術(shù)形式是多種多樣的，在基坑開挖前應(yīng)該先根據(jù)施工建筑的要求、對基坑工程的地質(zhì)勘察情況及基坑工程現(xiàn)場的地理環(huán)境進行綜合的分析，決定采用哪種類型的基坑開挖技術(shù)進行施工。基坑開挖的方式主要為以下幾種：

1.1.1 放坡開挖施工的技術(shù)方式

放坡開挖時基坑施工過程中經(jīng)常使用的一種施工方式，若是施工周圍環(huán)境條件符合放坡開挖技術(shù)實施的時候，放坡開挖是最快捷和最經(jīng)濟的基坑開挖方式，只是滿足于開挖條件比較的嚴格，首先在土質(zhì)上它適用于一般的粘土、密實碎石土等類型的土質(zhì)，除此之外要求地下水的水位低，最后就是需要有足夠放坡的空間[1]。

1.1.2 支護開挖

在城市的建筑物中，基礎(chǔ)埋深會對建筑施工帶來一定的施工困難，基礎(chǔ)明挖會牽扯到基坑降水、邊坡穩(wěn)定以及城市地下的管線方面的問題，這無形間給基坑開挖增添了很多的阻礙因素。施工場地相對有限，邊坡較陡，又加降水，必然對邊坡安全及周邊環(huán)境帶來極大安全隱患，為了能使基坑施工更加安全，所以采用土釘墻、連續(xù)墻、圍護樁等基坑支護方式進行開挖施工。

1.2 基坑降水對周圍環(huán)境的影響

地下水位的降低對土體強度、應(yīng)變和變形都會產(chǎn)生很大的影響。降水會引起土體強度的增長，增長主要表現(xiàn)在兩個方面上：①地下水位的降低；②內(nèi)聚力的提高。對于粘性土來講，自身內(nèi)聚力的提高是前期固結(jié)壓力增長的原因?qū)е拢驗檎惩磷陨淼耐临|(zhì)特點，導(dǎo)致其排水不暢，而且固結(jié)度較小。基坑降水會使土體前期固結(jié)壓力增長，改變土體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在改變其結(jié)構(gòu)后會在一段時間之后才會達到穩(wěn)定的狀態(tài)[2]，而這段降水對側(cè)壓力系數(shù)的影響在逐漸減小，可能會造成邊坡塌方、甚至周圍建筑沉降。

2 明挖基坑降水技術(shù)

基坑降水的方法主要分為表面排水法和井點降水法兩大類，這兩種方法技術(shù)的簡單介紹如下：

2.1 表面排水法

如圖1所示，為表面排水法的示意圖，通過圖表顯示可看出，一般是在基坑坡腳的地方做成集水溝，這樣能使集水溝中的水，流淌到集水坑中，采用這種技術(shù)方法的缺點就是，地下水可能會沿著坡面或是坡腳冒出，不能按照固定的軌道流向集水坑，容易造成坑底泥濘的現(xiàn)象發(fā)生。另一種表面排水法則是周圍截滲墻和明排水的方式；這種開挖方式是讓截滲墻內(nèi)的水位快速降落，而墻外水由于滲徑增加，無法進入的方式。這種技術(shù)的方法會給滲流水在截滲墻壁或底產(chǎn)生巨大的壓力。若是出現(xiàn)水位差非常大的情況下，可能邊坡塌方，造成基坑破壞。所以在進行截滲墻的設(shè)計中，要充分的考慮滲透壓力和喪失抗剪強度的問題，采用截滲墻和明排水配合的方法能有效的控制地下水，此外設(shè)計當(dāng)中若在坡腳加一層適當(dāng)?shù)牡[石的反濾層，就能防止管涌，更能保證施工的安全[3]。

圖1

2.2 土中降水法

土中降水法主要是將帶有濾管的有關(guān)降水工具沉設(shè)到明挖基坑四周的土中，在不改變土質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將地下水抽出，常見的方法分別是井點系統(tǒng)、深井點和噴射井點這三種技術(shù)方法。

井點系統(tǒng)的優(yōu)勢是可以采用自射式的技術(shù)方法，在進行井點沉設(shè)過程中，可以將高壓水關(guān)小，然后在進行填砂工作，這樣做的好處就是不容易造成井點的堵塞。但是缺點就是橡皮球閥容易受到嚴重的磨損。深井點就是采用的水量大、降水深的長絲，適當(dāng)土質(zhì)的顆粒較大、透水層的厚度較深、滲透系數(shù)過大的情況下使用。其自身的優(yōu)點就是降水的深度大和范圍廣。噴射井點降水是在井點管內(nèi)部裝設(shè)特制的噴射器，用高壓水泵或空氣壓縮機通過井點管中的內(nèi)管向噴射器輸入高壓水或壓縮空氣形成水氣射流，將地下水經(jīng)井點外管與內(nèi)管之間的縫隙抽出排走。

3 明挖基坑降水對周圍環(huán)境的沉降影響分析

基坑明挖，有水位高，只有采用強降水的方式降低地下水位，才能施工，這種方式必然改變周圍土體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，會對周圍的環(huán)境造成沉降的影響，而基坑降水引起的地表沉降主要分為三個方面。

3.1 有效應(yīng)力增加的原理

在基坑降水對周圍環(huán)境的沉降影響上，第一個方面表現(xiàn)在有效應(yīng)力的增加，在此原因中對土質(zhì)顆粒本身的壓縮變形先忽略不計，降落漏斗曲線范圍內(nèi)，孔隙水壓力隨著降水進行逐漸的減弱、消散，有效應(yīng)力的增加使得壓縮變形增大，土地就會自然而然的產(chǎn)生固結(jié)和沉降。

3.2 滲透動水壓力作用

滲透動水的壓力作用主要表現(xiàn)在地下水的流動會給土體施加一個滲透力。采用人工技術(shù)降低地下水位后，水的坡度會增大，滲透能力也會加強，又因為滲透力是作用在土體之上，所以會出現(xiàn)土體的變形增大，基坑降水就會對周圍的環(huán)境沉降結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響[4]。

3.3 井點的真空作用

在基坑降水開始之后，在井點周圍會形成一個范圍內(nèi)的真空，并且沿著基坑方向，會形成一道真空影響的帷幕，它會在重力作用的影響之下，土質(zhì)顆粒沿著負壓力的方向進行移動，并且出現(xiàn)土質(zhì)壓縮變形的情況，這就是明挖基坑降水對周圍環(huán)境的沉降影響的第三個方面。

4 結(jié)語

綜上所述，結(jié)合明挖基坑常見的降水方式，通過對明挖基坑降水對周圍環(huán)境的沉降影響分析，可以得知明挖基坑降水對周圍環(huán)境的影響方面有很多，這就需要工程技術(shù)人員對基坑降水技術(shù)的方法進行不斷的優(yōu)化和加強，對于其缺點進行修正，并且在基坑降水中可以嘗試多種方法結(jié)合的方式，以此減少明挖基坑降水對周圍環(huán)境的沉降影響。

[1]裴紅星，李紀云，王學(xué)武，等.基坑降水引起地表沉降過程數(shù)值模擬[J].鄭州大學(xué)學(xué)報（理學(xué)版），2009，41（3）：89～92.

[2]張鐵民.淺析某深基坑降水對周圍環(huán)境的影響[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2009（15）：183.

[3]蔣蒙賓.基坑工程降水引發(fā)的環(huán)境問題及對策[J].河南科學(xué)，2007，25 （4）：630～633.

[4]王守慧.鄰近江河深基坑降水對周圍環(huán)境的影響及防治[J].山西建筑，2008，34（22）：27～29.

TU753.66

A

1673-0038（2015）37-0084-02

2015-8-26

寇江濤（1981-），男，河南上蔡人，碩士學(xué)位，畢業(yè)于河海大學(xué)，工程力學(xué)專業(yè)，主要從事水工隧洞和地鐵隧道等相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究工作。

薛猛（1986-），男，河南西峽人。