地下水對(duì)深基坑的影響及合理控制

盧洪雷

摘要：深基坑在開(kāi)挖的過(guò)程中一個(gè)非常重要的前提條件就是基坑干槽施工，這樣才能形成良好的施工條件。但是很多工程項(xiàng)目都存在地下水現(xiàn)象，如果地下水得不到有效的處理與控制，不僅會(huì)直接影響到深基坑工程的展開(kāi)，還會(huì)讓整個(gè)項(xiàng)目受到影響。因此，深基坑作業(yè)時(shí)很有必要對(duì)于地下水做有效處理，要結(jié)合項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和地下水的存在狀況，有針對(duì)性的采取相應(yīng)措施，給深基坑作業(yè)提供良好的實(shí)施環(huán)境。

關(guān)鍵詞：地下水;深基坑;影響;合理;控制

1地下水對(duì)深基坑的不良影響

在粉細(xì)砂層或粉土場(chǎng)地，地基土在地下水動(dòng)水壓力作用下，基底往往會(huì)發(fā)生翻泡、冒水、土體顆粒上浮等現(xiàn)象，稱(chēng)為“砂沸”，由于“砂沸”發(fā)生的面積一般較大，影響深度也較深，故一但發(fā)生整個(gè)地基就會(huì)受到擾動(dòng)，原始結(jié)構(gòu)遭到破壞，影響地基強(qiáng)度。

當(dāng)滲流水在基坑坡面溢出時(shí)，土體顆粒在動(dòng)水壓力和自重下滑力的雙重作用下，先將坡腳附近土粒浮起，使其失去支撐，然后迅速發(fā)展到土體流動(dòng)或坑壁塌滑，稱(chēng)之為“流土”，這種現(xiàn)象往往是突發(fā)性的，對(duì)地基的破壞十分嚴(yán)重。如某建筑物建在河流沖擊的粉砂、細(xì)砂層上，基坑開(kāi)挖中采用深溝降水，當(dāng)挖深到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，由于局部排水段失效，地下水從坡面逸流，使該段坑壁發(fā)生流砂，繼而塌滑。使工期延誤，損失慘重。

如果基坑下部積累了承壓水，開(kāi)挖基坑機(jī)會(huì)很大程度減少含水層上透明水層的水量，這種狀況下，當(dāng)透明水層繼續(xù)減少時(shí)，承壓水水頭的壓力會(huì)進(jìn)一步增加，增加到一定程度后會(huì)頂裂甚至擊穿基坑底板，突涌現(xiàn)象隨之產(chǎn)生。底板產(chǎn)生的裂縫會(huì)造成地基整體性破壞，隨著土體逐漸被帶出，下層會(huì)逐漸被掏空，直接影響到臥層的整體強(qiáng)度。

當(dāng)滲透水流具備一定水力梯度后隨之產(chǎn)生的動(dòng)水壓力會(huì)增大，在這種壓力的沖刷下可以將很多細(xì)小顆粒及巖土帶走，孔隙進(jìn)一步增大，嚴(yán)重情況下甚至?xí)a(chǎn)生洞穴，這會(huì)直接造成土體的松動(dòng)，讓地表裂縫逐漸形成，甚至?xí)斐傻乇淼乃?，極大程度影響了工程質(zhì)量。

1.2深基坑抗?jié)B流穩(wěn)定性問(wèn)題

在基坑工程中，由于基坑開(kāi)挖預(yù)降水，基坑側(cè)壁內(nèi)外常形成一定的水頭差，一般容易發(fā)生流土破壞，基坑工程設(shè)計(jì)中通常采用設(shè)置基坑止水帷幕，通過(guò)設(shè)置一定深度止水帷幕，達(dá)到滿足抗流土破壞的目的。

在基坑工程中，管道現(xiàn)象有時(shí)也會(huì)發(fā)生。例如，基坑的止水帷幕漏水，甚至整個(gè)止水帷幕都失效。然后，基坑外的地下水通過(guò)水封帷幕的孔隙泄漏，水流帶動(dòng)基坑周?chē)募?xì)顆粒進(jìn)入基坑，挖空周?chē)馏w，引起基坑周?chē)乇淼拇竺娣e沉降和基坑周?chē)课莸拈_(kāi)裂。針對(duì)不同的水文地質(zhì)條件，常采用不同插入深度的止水帷幕。止水帷幕一般按其末端是否進(jìn)入相對(duì)隔水層分為懸掛式止水帷幕和封閉式止水帷幕。

1.3深基坑抗突涌穩(wěn)定性問(wèn)題

在基坑開(kāi)挖深度存在承壓含水層時(shí)，由于承壓水頭往往比基坑開(kāi)挖土體的開(kāi)挖面高，當(dāng)開(kāi)挖深度中土體自重不足以平衡承壓水頭的壓力時(shí)，基坑內(nèi)承壓水含水層將在基坑底板的土下在水頭向上的壓力下沖破，造成突然的破壞，同時(shí)還會(huì)發(fā)生噴水和砂涌的現(xiàn)象。

2地下水位控制的有效方法

2.1采取降水的處理模式

降水措施有井點(diǎn)降水和明排兩種。井點(diǎn)降水最常用的方法是使用帶有濾管的工具將其放置在基坑周?chē)耐寥乐?，并利用抽水方法抽出地下水而不影響土壤顆粒結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到脫水效果。該方法具有一定的穩(wěn)定性，實(shí)施條件和設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，在實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用。排水明渠是重力降水的一種方法。這種排水方式通常是開(kāi)挖基坑周?chē)拈_(kāi)溝，并在一定距離內(nèi)設(shè)置集水井，使地下水在重力的作用下逐漸排出。這種方法施工相對(duì)簡(jiǎn)單，但容易產(chǎn)生坑底軟化問(wèn)題。

2.2采取截水的處理模式

深基坑作業(yè)時(shí)還會(huì)設(shè)置截水帷幕，這也是一種排水的常用方法。在開(kāi)挖基坑前可以相應(yīng)在基坑周?chē)O(shè)置水圍護(hù)壁，達(dá)到排出地下水的效果。截水帷幕有多種形態(tài)，不同的工程類(lèi)型可以有針對(duì)性進(jìn)行選擇。當(dāng)截水一段時(shí)間后，基坑內(nèi)部水壓會(huì)逐漸增大，這時(shí)可以考慮在基坑內(nèi)設(shè)置井點(diǎn)來(lái)降水。這不僅有助于保護(hù)施工環(huán)境，能夠讓施工作業(yè)條件得到維護(hù)，也可以起到很好的穩(wěn)固基底的效果。

2.3采取回灌的處理模式

在進(jìn)行地下水的處理時(shí)并不是一味的進(jìn)行水量排出。水量不斷降低會(huì)對(duì)于周?chē)ㄖ锂a(chǎn)生影響，最直接的效果就是使周?chē)ㄖw地下水快速流失。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的回灌措施，不能讓坑外水位的降低過(guò)多過(guò)快，要靈活處理。一旦水位降低過(guò)多時(shí)需及時(shí)進(jìn)行回灌處理，讓地下水位的變化在合理的范圍內(nèi)。

3基礎(chǔ)工程施工常見(jiàn)問(wèn)題與控制策略

3.1基坑降水設(shè)計(jì)

基坑降水設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際水文地質(zhì)條件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，根據(jù)需要進(jìn)行降水深度，保證基坑周?chē)h(huán)境變形在允許范圍內(nèi)。對(duì)于一些具有復(fù)雜基坑周?chē)h(huán)境的大型工程，可以利用地下水三維數(shù)值模擬建立水文地質(zhì)數(shù)值模型，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。地下水可以聯(lián)合使用，必要時(shí)再注水系統(tǒng)使基坑周?chē)淖冃卧谠试S范圍內(nèi)，從而保證基坑周?chē)h(huán)境的安全。

3.2設(shè)置回灌井點(diǎn)

在地下水處理中，易使周?chē)孛娉两担a(chǎn)生一定的負(fù)面影響。因此，應(yīng)對(duì)這種情況進(jìn)行靈活的處理。首先，可以在工程基坑和待保護(hù)建筑物之間設(shè)置相應(yīng)的補(bǔ)給井點(diǎn)，這是保持建筑物合理地下水位的方法。這可以很大程度上避免周?chē)ㄖ锏牡叵滤魇?，并且可以將地下水水位保持在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，以保持土壤壓力平衡，避免由于地基重力的迅速增加而產(chǎn)生的沉降效應(yīng)。

3.3降低水流速度

在進(jìn)行深基坑排水操作時(shí)如果水流降低速度過(guò)快，這并不是合理的操作方式。因此，對(duì)于這種狀況也要做相應(yīng)處理。讓降水速度減緩有一些不同的操作方法，首先可以就設(shè)備做調(diào)整，比如將離心泵閥調(diào)低，讓抽水速度放緩，這時(shí)最直接的操作。如果是一些較為復(fù)雜的工程現(xiàn)場(chǎng)，還可以在需要保護(hù)的建筑物的一側(cè)增大排水井的距離，需要的時(shí)候甚至可以停止排水操作，這可以立刻減緩水流速度，待其回到正常范圍內(nèi)再繼續(xù)操作。

3.4防止土粒帶出

在深基坑地下水排出的過(guò)程中，使用最為普遍的工具為井管慮管，尤其是其中的濾層，是人工降水操作中非常重要的媒介。高質(zhì)量的慮管及配備的濾層可以很好的組織土粒被帶出，這是深基坑排水時(shí)一定要保障的要點(diǎn)。

4結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合相關(guān)工程規(guī)范，在深基坑工程中的設(shè)計(jì)施工中，必須對(duì)水的問(wèn)題有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，才能確?；庸こ瘫旧砑爸苓吔ㄖ锏陌踩?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1]仝廣霞.建筑工程中的深基坑支護(hù)施工關(guān)鍵技術(shù)分析[J].建材與裝飾，2018（43）.

（作者單位：北京市地質(zhì)工程公司）