深基坑減壓降水引發(fā)的地面沉降效應(yīng)分析

李孔旺

摘要：目前，地面沉降效應(yīng)儼然成為威脅工程建設(shè)質(zhì)量安全的主導(dǎo)因素。究其原因，主要是因?yàn)樯罨咏邓裙こ袒顒?dòng)在一定程度上干擾了工程運(yùn)行質(zhì)量。針對于此，本文主要結(jié)合某地鐵工程深基坑工程運(yùn)行實(shí)況，重點(diǎn)分析造成深基坑工程地面沉降效應(yīng)的具體原因。并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合深基坑工程減壓降水與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，說明深基坑減壓降水引發(fā)的地面沉降效應(yīng)及帶來的影響。希望通過本文的相關(guān)敘述，可以為工程性地面沉降問題的防治工作提供一定的借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：深基坑工程;減壓降水;地面沉降效應(yīng)

1?深基坑工程實(shí)例分析

1.1工程實(shí)況

某地鐵車站基坑工程總長度約為193m，與規(guī)劃地鐵線之間呈現(xiàn)T型交互換乘特點(diǎn)。其中，主基坑地下連續(xù)墻多以東端頭井標(biāo)準(zhǔn)段、北端頭井換乘段以及西端頭標(biāo)準(zhǔn)段為主。在開挖深度方面，介于各個(gè)端頭及標(biāo)準(zhǔn)段規(guī)格不同的影響，因此在開挖深度方面存在較大區(qū)別。根據(jù)案例工程的實(shí)況分析來看，開挖深度分別為19.501m、17.442m以及19.116m。另外，在換乘段與北端頭井的開挖深度設(shè)置方面，多設(shè)置成為26.253m、24.482m[1]。

根據(jù)現(xiàn)場施工情況來看，基坑施工方式主要以明挖順作法為主。基坑主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工方面主張優(yōu)先采取現(xiàn)澆鋼筋混凝土地下連續(xù)墻施工方式，目的在于進(jìn)一步深化基坑主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的運(yùn)行安全，防止出現(xiàn)隱患問題。除此之外，在基坑施工深度的設(shè)定方面，東西端頭主要以34.20m（標(biāo)高為-31.24m）為基準(zhǔn)，而標(biāo)準(zhǔn)段主要以30.80m（標(biāo)高-27.84m）為基準(zhǔn)。在含水層的處理方面，為完全阻斷減壓降水措施。而在換乘段以及北端頭井位置處已經(jīng)完全阻斷，防止后續(xù)施工出現(xiàn)隱患問題。

1.2現(xiàn)場地質(zhì)條件及施工工況

該地鐵車站深基坑工程場地內(nèi)的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，集中以粘性土、粉性土以及砂性土為主?，F(xiàn)場施工過程需要根據(jù)基坑開挖深度合理安排施工步驟，其中，在施工步驟安排方面應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注基坑范圍內(nèi)的地下水問題，尤其是潛水與承壓水問題，盡量確保基坑范圍內(nèi)的地下水運(yùn)行安全[2]。

2?關(guān)于基坑減壓降水設(shè)計(jì)方案的相關(guān)分析

2.1?減壓降水設(shè)計(jì)方案

案例工程中的主體基坑被施工人員按照三個(gè)區(qū)域劃分方式進(jìn)行了封堵。因此，在設(shè)計(jì)基坑降壓方案時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該立足于不同區(qū)域基坑開挖深度情況，針對單獨(dú)抗突涌問題進(jìn)行反復(fù)驗(yàn)算，并得出有效數(shù)據(jù)結(jié)果。案例工程安全系數(shù)選取1.10，實(shí)行地下水降壓驗(yàn)算工作[3]。

根據(jù)實(shí)際驗(yàn)算結(jié)果可知，案例工程主體基坑需要適當(dāng)降低承壓水水頭，因此案例工程基坑施工現(xiàn)場及時(shí)設(shè)置了降壓井設(shè)施。另外，在東區(qū)基坑降壓井的布設(shè)方面，優(yōu)先采取備用井監(jiān)測井方式，加強(qiáng)對基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系的觀測力度。

2.2?減壓降水運(yùn)行情況

案例工程東區(qū)基坑主要以坑內(nèi)降水范圍為主，目的在于強(qiáng)化止水帷幕未完全阻斷降水功能，確保含水層滲流效果得以達(dá)到預(yù)期。在正式運(yùn)行過程中，基坑降壓降水運(yùn)行工作需要嚴(yán)格按照一定原則進(jìn)行合理實(shí)施，即“按需降壓”原則。

最重要的是，降壓過程需要嚴(yán)格控制好抽水量問題，確?；臃€(wěn)定效果得以達(dá)到預(yù)期。必要時(shí)，可以在基坑開挖期間與降水期間實(shí)行地下水人工回灌方式，及時(shí)確保承壓含水層安全運(yùn)行。需要注意的是，實(shí)行相關(guān)施工工作時(shí)，現(xiàn)場技術(shù)人員必須具備良好的職業(yè)素質(zhì)，確保降壓過程科學(xué)、合理[4]。

3?深基坑工程現(xiàn)場施工地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測問題

現(xiàn)場管理人員針對案例工程施工情況，構(gòu)建了一個(gè)具備深基坑工程降水與回灌于一體的綜合地面沉降體系，在具體應(yīng)用過程中，主要集中以地面沉降監(jiān)測剖面、承壓水位觀測井、地下水位觀測井等地面沉降體系內(nèi)容為主。在布設(shè)監(jiān)測剖面的過程中，最好嚴(yán)格按照基坑方向進(jìn)行合理布設(shè)，即東、南、北三個(gè)方向。

其中，監(jiān)測點(diǎn)間隔位置點(diǎn)最好滿足一定要求，最好在距離基坑60m范圍內(nèi)進(jìn)行合理布設(shè)，在基坑開挖深度的布置方面應(yīng)該超過預(yù)期。除此之外，基坑北側(cè)及東側(cè)應(yīng)該布設(shè)相關(guān)設(shè)施，如承壓水位觀測井、回灌井等設(shè)施，進(jìn)一步確?，F(xiàn)場地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作得以順利貫徹與落實(shí)[5]。

4?深基坑工程土地變形特征分析

案例工程基坑減壓降水期間涉及到的土體變形問題主要集中表現(xiàn)為以下三種：

第一種：根據(jù)FS39-1～FS39-3標(biāo)反映出，第一承壓含水層及以上的淺部土層變形問題受到距離遠(yuǎn)近的影響，在變形方面并未發(fā)生顯著變化，且承壓水位波動(dòng)情況也并未發(fā)生顯著變化。

第二種：根據(jù)FS39-4標(biāo)反映出，承壓含水層頂板上覆隔水層出現(xiàn)一定變形現(xiàn)象。且隨著承壓水位的不斷下降，上覆隔水層出現(xiàn)明顯壓縮現(xiàn)象。在壓縮量的表現(xiàn)方面，遠(yuǎn)比其他土層含量大得多。即便承壓水位恢復(fù)到正常數(shù)值，但是其變形量也難以恢復(fù)[6]。

第三種：FS39-5標(biāo)監(jiān)測反映出，承壓含水層所存在的變形問題在一定程度上與水位變化情況基本可以保持一致，也就是說會出現(xiàn)明顯的彈性變形情況。當(dāng)降水問題停止之后，承壓水位會逐漸恢復(fù)到正常狀態(tài)，其中，土層也會緩慢出現(xiàn)回彈現(xiàn)象。

5?深基坑減壓降水引發(fā)的地面沉降效應(yīng)研究

大量的工程建設(shè)活動(dòng)給地下空間帶來了一定作用影響，尤其是地下空間開發(fā)的深基坑降水排水工作，給淺部地層帶來了嚴(yán)重的壓縮影響。如果深基坑減壓降水引發(fā)的地面沉降效應(yīng)始終存在，那么地面上的建筑物以及周邊環(huán)境勢必會受到不良問題的影響，而出現(xiàn)較多風(fēng)險(xiǎn)隱患問題。根據(jù)案例工程基坑施工過程來看，深基坑減壓降水引發(fā)的地面沉降效應(yīng)及影響可以集中體現(xiàn)為下述幾點(diǎn)當(dāng)中：

（1）基坑開挖初期處于未減壓降水階段，因此基坑開挖過程對于土層造成的實(shí)際影響較大。但是如果土層沉降量沒有達(dá)到1㎜要求，基本上不會產(chǎn)生較大作用影響。

（2）基坑實(shí)行減壓降水操作之后，3倍基坑開挖深度以及相關(guān)土層所表現(xiàn)出的沉降速率十分明顯，且影響作用范圍也十分寬闊。可以說，減壓降水引發(fā)的土層沉降現(xiàn)象帶來的實(shí)際影響較大，必須加以嚴(yán)格注意。

（3）基坑減壓降水對于地面沉降所產(chǎn)生的影響普遍較大，且多與距離基坑邊界的距離有關(guān)。如果距離越近時(shí)，地面沉降現(xiàn)象就愈加明顯。關(guān)于這一點(diǎn)，必須加以嚴(yán)格控制。

6結(jié)束語

總而言之，面對深基坑減壓降水引發(fā)的地面沉降效應(yīng)問題，建議相關(guān)負(fù)責(zé)人員應(yīng)該明確地面沉降效應(yīng)帶來的危害影響，最好從多個(gè)方面采取統(tǒng)籌規(guī)劃、合理部署措施，力求將各類隱患問題及時(shí)消除于萌芽當(dāng)中。在具體實(shí)踐過程中，建議負(fù)責(zé)人員最好針對基坑開挖與減壓降水期間涉及到的地面沉降問題進(jìn)行重點(diǎn)管理。可以通過抬升坑外承壓水位達(dá)到促進(jìn)土體回彈的效果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地面沉降控制目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃鑫磊，何曄，占光輝.?深基坑減壓降水設(shè)計(jì)優(yōu)化與止水帷幕隔水效應(yīng)分析[J].?上海國土資源，2014，35（02）：25-27+61

（作者單位：中鐵隧道局集團(tuán)有限公司）