深基坑支護(hù)施工中降水設(shè)計(jì)的運(yùn)用

翟超眾

（中鐵一局城市軌道交通工程有限公司，江蘇 無錫 214000）

近年來，深基坑施工呈現(xiàn)基坑深度逐步增大、施工日益復(fù)雜的特征。在城市現(xiàn)代化的發(fā)展中，深基坑工程基本上是所有城市建筑施工的重要環(huán)節(jié)，其在實(shí)際的施工過程中，包含基坑開挖、降水與排水、基坑支護(hù)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等諸多環(huán)節(jié)，每個(gè)施工環(huán)節(jié)都可能面臨一定的風(fēng)險(xiǎn)。而支護(hù)與降水是提高深基坑穩(wěn)定性、避免地下水等水體對(duì)基坑不利應(yīng)用的有效途徑，因此各工程項(xiàng)目都需要從實(shí)際情況著手，選用科學(xué)的支護(hù)與排水技術(shù)。

1 工程概況

南通市軌道交通系統(tǒng)內(nèi)的易家橋站位于青年中路與城市路交叉路口下方，沿青年中路敷設(shè)，橫跨寶塔河，車站為地下兩層島式車站，站臺(tái)末端帶渡線車站。車站有效站臺(tái)中心線的里程為右ZK10+668.000，起點(diǎn)里程為右CK10+592.2，終點(diǎn)里程為右CK10+860.1；車站全長267.9m，有效站臺(tái)長度為120m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑寬度為19.7m，基坑深度為18.5m，盾構(gòu)段基坑深度為20.72m。該站基坑采用明挖法施工，河下局部逆作頂板，局部半蓋挖施工。車站相鄰區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，小里程端盾構(gòu)均提供雙線始發(fā)，大里程端左線盾構(gòu)始發(fā)，右線盾構(gòu)平移始發(fā)。綜合該工程的區(qū)域環(huán)境，采用地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)。

車站周邊道路下方有污水、給水、燃?xì)?、通信、雨水、排水等管線，寶塔河從場地中部南北向穿過，且該區(qū)域內(nèi)的地下水豐富，在深基坑支護(hù)施工過程中，需采用必要的措施進(jìn)行基坑降水處理，否則會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的施工事故。該工程的降水復(fù)雜性如表1所示。

2 深基坑降水施工的方法與作用

2.1 深基坑降水施工的主要方法

在深基坑降水處理上，主要包含了以下的處理方式。（1）截水。對(duì)城市內(nèi)部的基礎(chǔ)工程建設(shè)而言，如果深基坑工程處于城市管網(wǎng)密集的區(qū)域內(nèi)，在施工過程中，施工人員需充分考慮降水處理對(duì)周邊環(huán)境、建筑物等造成的影響。如果降水處理會(huì)造成土壤沉降、建筑物穩(wěn)定性不足，需采用必要的截水手段，將地下水控制在深基坑施工影響范圍以外。（2）降水法。降水法的應(yīng)用主要是對(duì)地下水位實(shí)施井點(diǎn)控制，將地下水水位控制在安全范圍內(nèi)。在實(shí)際的應(yīng)用中，在深基坑施工現(xiàn)場進(jìn)行井點(diǎn)管的埋設(shè)，并配置相應(yīng)的抽水泵等抽水設(shè)備，使得在保障基坑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、土壤結(jié)構(gòu)安全性的基礎(chǔ)上，抽走基坑內(nèi)多的地下水，將深基坑地下水水位控制在合理的范圍內(nèi)。這種降水處理方式在管涌、流砂問題的處理上極為有效。

2.2 深基坑支護(hù)中降水的作用

在深基坑工程中，降水設(shè)計(jì)與施工具有重要的作用。（1）有效實(shí)現(xiàn)了深基坑底部與坡面滲水現(xiàn)象的預(yù)防，為深基坑開挖創(chuàng)造了相對(duì)干燥的環(huán)境，避免了基坑開挖過程中土層流失情況的發(fā)生。當(dāng)深基坑開挖深度達(dá)到地下水位以下時(shí)，地下水會(huì)隨著開挖作業(yè)的進(jìn)行逐步滲流入基坑內(nèi)部，進(jìn)而影響深基坑總體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。（2）深基坑施工中的降水處理，有效降低了基坑周邊、內(nèi)部土體的含水量指標(biāo)，優(yōu)化了土層的力學(xué)性能，使得支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠發(fā)揮其作用，保障土體的強(qiáng)度。

3 深基坑支護(hù)中的降水設(shè)計(jì)

3.1 降水方案選擇

結(jié)合易家橋站的工程特點(diǎn)，在該工程深基坑施工范圍內(nèi)包含潛水含水層，開挖面以下存在承壓水。綜合分析，該工程的潛水采用坑內(nèi)疏干降水、承壓水采用坑內(nèi)減壓降水的處理方式。在疏干降水處理上，主要包含了以下降水井類型。（1）疏干深井。這種管井的施工工藝發(fā)展相對(duì)成熟，在很多城市深基坑潛水處理上最為常用，在具體的抽水過程中，疏干深井將基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊，有效避免了抽水對(duì)周邊環(huán)境的影響，在降水處理上，可以依據(jù)開挖的深度來實(shí)現(xiàn)降水水位的靈活調(diào)整。（2）疏干減壓混合深井。這種深井形式相對(duì)特殊，在兩個(gè)或者兩個(gè)以上含水層的處理上更為有效，在布設(shè)過程中需結(jié)合含水層的厚度來進(jìn)行實(shí)管與濾管的交替布置。

3.2 降水井布置

在該工程中，結(jié)合深基坑工程區(qū)域內(nèi)地質(zhì)地形情況的分析，為保障降水效果，相關(guān)人員需進(jìn)行疏干井與降壓井的科學(xué)布置。在疏干井的布置過程中，相關(guān)人員需結(jié)合工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求，降水井布設(shè)時(shí)，避開基坑主體結(jié)構(gòu)，需始終維持均勻布設(shè)。疏干降水井的布置數(shù)量確定需結(jié)合疏干降水面積與單井有效疏干面積二者的比值來確定。而在降壓井的布置過程中，由于其主要布置在承壓含水層，存在基坑突涌的威脅，為保障布置的科學(xué)性，需做好專門的水文地質(zhì)滲流計(jì)算、突涌穩(wěn)定性計(jì)算?；咏邓^程中，坑內(nèi)坑外的地下水水位始終保持同步狀態(tài)，而坑內(nèi)降水將同樣引起坑外水位的降低，坑外可能存在地面沉降威脅。因此，在降水處理時(shí)，同樣需要進(jìn)行坑外水位的實(shí)時(shí)監(jiān)測，如可以在坑外布置水位觀測井、回灌井。

在深基坑降水處理上，疏干深井的降水處理往往需要在深基坑開挖之前的一周進(jìn)行，有時(shí)甚至在開挖之前的一周以上時(shí)間進(jìn)行。只有提前進(jìn)行降水處理，才能夠最大程度上將基坑土體中的含水量控制在合理的范圍內(nèi)，為后期的基坑開挖與支護(hù)創(chuàng)造更為安全的環(huán)境。在疏干井降水處理上，需嚴(yán)格根據(jù)開挖進(jìn)度來實(shí)施降水，始終保持疏干井內(nèi)的水位處于基坑開挖深度以下。疏干井實(shí)施抽水之前，工程單位需設(shè)置坑外潛水位干測控，保持疏干深井的不間斷抽水。減壓深井的運(yùn)行過程中，工程人員需結(jié)合基坑開挖深度、承壓水埋深情況，確定最佳的抽水井個(gè)數(shù)與抽水量大小，其降水保持間斷性，當(dāng)?shù)叵聵?gòu)筑物施工達(dá)到上覆壓力與地下水頭頂托力相同的情況下，要立即停止降水作業(yè)。由此可見，其降水時(shí)間具有不確定性，上覆壓力與頂托力平衡的時(shí)間就是停止降水的時(shí)間，而在減壓深井的運(yùn)行中，坑內(nèi)外觀測井都實(shí)施人工作業(yè)。

4 深基坑降水施工的技術(shù)要點(diǎn)控制

4.1 采用回灌技術(shù)

在市政工程建設(shè)中，為保障深基坑降水與排水工作的順利進(jìn)行、提高建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，常常會(huì)應(yīng)用回灌技術(shù)，以應(yīng)對(duì)一些安全隱患。深基坑地下水管井回灌主要是將回灌井設(shè)置在抽水井與被保護(hù)建筑物之間，一般回灌井需設(shè)置一排，當(dāng)在抽水處理的過程中坑外的地下水水位發(fā)生急劇的變化時(shí)，回灌井可以發(fā)揮其向地下灌水的作用，從而將深基坑周邊區(qū)域內(nèi)的地下水水位恢復(fù)到正常狀態(tài)。在井點(diǎn)的抽水過程中，回灌井逐步向土層中灌入了一定量的水，這種水形成了穩(wěn)定帷幕，最大程度上避免了被保護(hù)建筑物地下水的流失，將地下水水位與水量始終控制在相對(duì)安全的狀態(tài)下，維持了建筑物的穩(wěn)定性。當(dāng)水注入回灌井時(shí)，井周圍的地下水水位呈現(xiàn)逐步上升的狀態(tài)，而此上升水位就是回灌水位。在回灌水位與地下水位之間，存在著明顯的水頭差，這種水頭差的存在使得注入回灌井中的水可以逐步向含水層滲流。如果滲流量與注入量相同，此時(shí)的回灌水位將處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)?；毓嗑毓嗔渴怯珊畬拥臐B透性來決定的，滲透性的差異會(huì)造成極大的回灌量差異，因此在降水處理中，需根據(jù)含水層的滲透性科學(xué)控制回灌量。

4.2 采用砂溝或砂井回灌技術(shù)

雖然回灌技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑物地下水量的科學(xué)控制，但應(yīng)用回灌技術(shù)并不能完全保持建筑物的穩(wěn)定狀態(tài)，而利用砂溝與砂井技術(shù)，能夠有效改善深基坑降水處理中周邊建筑不穩(wěn)定的問題。在很多工程中，砂溝與砂井技術(shù)得到了有效的應(yīng)用，取得了理想的應(yīng)用效果。在具體應(yīng)用中，需在各個(gè)建筑物、降水井點(diǎn)之間進(jìn)行砂井的布設(shè)，這些砂井可以在降水處理中發(fā)揮巨大的保護(hù)作用，而在砂井周邊進(jìn)行砂溝的布置，可以發(fā)揮砂井與砂溝的作用，及時(shí)將降水井內(nèi)排出的水引入砂溝中。最終進(jìn)入砂溝內(nèi)的水將經(jīng)由砂井進(jìn)入地下，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物地下水的補(bǔ)給，保持建筑物地下空間內(nèi)水量的合理性。

4.3 保證井點(diǎn)管周圍的施工質(zhì)量

深基坑工程是工程建筑的基礎(chǔ)性結(jié)構(gòu)，在實(shí)際的施工過程中，降水處理極為重要，要實(shí)現(xiàn)良好的降水與排水效果，施工人員還需要保障井點(diǎn)管周邊的工程質(zhì)量，在維持降水正常進(jìn)行的過程中，保持其他施工工序的順利進(jìn)行。此外，井點(diǎn)管周邊工程質(zhì)量的控制還能夠起到良好的防水作用，將建筑物地下空間的地下水水位、水量始終保持在合理的范圍內(nèi)。比如，施工人員如果是在建筑物周邊進(jìn)行的井點(diǎn)修筑，需嚴(yán)格遵守相應(yīng)的施工規(guī)范，在建筑物周邊設(shè)置多個(gè)井點(diǎn)，而在中間需盡量少設(shè)。

5 結(jié)束語

降水是深基坑施工的難點(diǎn)，由于不同的深基坑工程中常常存在著工程地質(zhì)條件、水文條件的差異性，在降水設(shè)計(jì)與處理上，所采用的降水方式也有所區(qū)別。工程施工人員需結(jié)合工程現(xiàn)場的地下水分布情況，應(yīng)用科學(xué)的降水技術(shù)，保障降水處理的效果，提高深基坑施工的安全性。