基坑支護(hù)與降水設(shè)計(jì)在工程中的應(yīng)用分析

樊昊斌

江西省地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)局贛西北大隊(duì)

1 引言

工程產(chǎn)業(yè)作為我國社會經(jīng)濟(jì)的重要支柱，在新時(shí)期的城市化建設(shè)中更是得到了巨大的發(fā)展機(jī)遇，但是隨著人們對工程質(zhì)量要求的不斷提升，工程施工中基坑深度也在逐漸增加，在施工實(shí)踐中就必須通過坑支護(hù)和降水設(shè)計(jì)來保證工程基坑施工的整體質(zhì)量，并且保證基坑施工的安全性?，F(xiàn)代工程施工中坑支護(hù)與降水設(shè)計(jì)應(yīng)用已經(jīng)成為施工重點(diǎn)內(nèi)容，對于工程產(chǎn)業(yè)施工發(fā)展具有重要的推動(dòng)和保障意義。

2 工程概況

某工程項(xiàng)目基礎(chǔ)埋深設(shè)計(jì)為16.2m，在工程施工實(shí)際中，基坑開挖深度為16.1m，該項(xiàng)目的地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況主要分為7 層，第一層主要為雜填土層，土質(zhì)結(jié)構(gòu)松軟，并且土壤結(jié)構(gòu)的密實(shí)度分布也并不均勻，結(jié)構(gòu)層厚度最薄處為0.9m，最后處為4.9m；第二層結(jié)構(gòu)為粉質(zhì)黏土，整體呈現(xiàn)為軟質(zhì)狀態(tài)，具有可塑性特征，具有中壓縮性，層厚為0m～2.6m；第三層結(jié)構(gòu)為灰黑色粉質(zhì)黏土，呈現(xiàn)為軟塑狀態(tài)，具有高壓縮性特點(diǎn)，層厚區(qū)間為0m～3.2m；第四層為砂質(zhì)土層，呈稍密的土質(zhì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)，層厚為0m～2.1m；第五層為粗砂層，地質(zhì)結(jié)構(gòu)羅米度相對較大，達(dá)到了中密狀態(tài)，層厚為0.4m～5.1m；第六層為全風(fēng)化泥巖結(jié)構(gòu)，硬度極低，巖芯強(qiáng)度較低，層厚為0.8m～3.6m；第七層為強(qiáng)風(fēng)化泥巖，硬度相較于全風(fēng)化泥巖較高，巖體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)為破碎狀，質(zhì)量等級分類為V 類，層厚0.6m～4.8m。該項(xiàng)目地下水屬于微承壓水類型，主要流存于黏性土和砂土層之中，在工程施工的勘察期間發(fā)現(xiàn)，地下水位存在變化情況，初探水位深度為1.5m～4.7m.復(fù)探時(shí)水位深度增加了的0.3m左右。經(jīng)過技術(shù)人員的全面研究，擬采用坑支護(hù)和降水設(shè)計(jì)的方式，來提升施工質(zhì)量，保證施工安全性。

3 基坑支護(hù)降水設(shè)計(jì)概念

基坑降水就是指在基坑開挖的過程中，開挖地點(diǎn)的地下水位高于基坑開挖深度，地下水不斷滲透到基坑內(nèi)部，容易導(dǎo)致基坑出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)、基礎(chǔ)流沙、坑底隆起、坑底管涌和地基承載力下降的問題，就需要通過降水工作，來為基坑施工創(chuàng)造干燥的條件，保證基坑施工的安全性和基坑的承載力。在基坑支護(hù)降水技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過程中，需要綜合考慮三方面因素。

第一，施工現(xiàn)場的條件及建筑物設(shè)計(jì)施工資料。場地條件是影響基坑支護(hù)降水方案的直接因素，主要包含了建筑物的高度、分布、結(jié)構(gòu)和離擬建工程的距離；地基四周的地下設(shè)施（包括給排水管道、光纖電纜、供氣管道等）；向外抽水排水通道以及供電情況等。有關(guān)設(shè)計(jì)施工資料包括基坑開挖尺寸和分布；地下建筑物施工的有關(guān)要求等。這些條件決定了所采用降水方法和具體的設(shè)計(jì)施工方案，也決定了具體保證周邊建筑物和地下設(shè)施安全的實(shí)施措施[1]。

第二，地質(zhì)情況因素。地質(zhì)結(jié)構(gòu)直接決定了地質(zhì)巖層及涂層的物理力學(xué)性質(zhì)和承載力情況，尤其是土層的滲透性因素，更是基坑支護(hù)降水施工的決定性影響因素。滲透系數(shù)計(jì)算結(jié)果的真實(shí)性，勢必直接影響降水方案的選擇。由于影響滲透系數(shù)的因數(shù)復(fù)雜，一般勘察報(bào)告提供的數(shù)值多是室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，誤差往往較大，只能供降水設(shè)計(jì)時(shí)參考，對重要工程應(yīng)做現(xiàn)場抽水試驗(yàn)加以確定。

第三，場地地下水情況。地下水一般分為潛水和承壓水兩種，潛水主要是流存于地表與第一層不透水層之間，是無壓力的重力水，流動(dòng)特性為四周擴(kuò)散。承壓水儲存于兩個(gè)不透水層之間含水層中，若水充滿此含水層，則水具有壓力[2]。在工程基坑支護(hù)降水施工實(shí)際中，需要對地下水的連接情況進(jìn)行深入了解，確認(rèn)地下水是否與地表流動(dòng)水相連接，例如江、河、湖、海等，如果存在連通情況，都會大大增加降水難度，甚至導(dǎo)致基坑支護(hù)降水失敗的情況發(fā)生。

4 基坑支護(hù)降水的主要方法分析

基坑支護(hù)降水的主要技術(shù)方法包含五種方法，如下所示。

第一，明溝加集水井降水。明溝加集水井降水方法就是在場地中央和四周進(jìn)行排水明溝的構(gòu)建，然后在場地周邊進(jìn)行集水井設(shè)置，是基坑內(nèi)的滲透水通過排水明溝匯集到集水井內(nèi)部，然后通過水泵將之排出基坑。明溝加集水井降水技術(shù)應(yīng)用中，需要在施工現(xiàn)場采用兩路供電下路的方式，以保證的供電的穩(wěn)定性，并且需要定期對電纜進(jìn)行檢查，避免線纜結(jié)構(gòu)受損而導(dǎo)致水泵的運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性受到威脅。

第二，輕型井點(diǎn)降水。輕型井點(diǎn)降水是利用真空技術(shù)進(jìn)行基坑滲透水排出的一種方式，在其技術(shù)的應(yīng)用過程中，需要將土壤中的水分進(jìn)行吸干，然后將之轉(zhuǎn)化為一紅水汽化合物，然后經(jīng)由排水管道系統(tǒng)將之分離出去，在分離的過程中，需要采用真空分離的技術(shù)方式，保證其中水分處理的科學(xué)性和整體質(zhì)量。

第三，噴射井點(diǎn)降水。噴射井點(diǎn)降水技術(shù)是記住高壓水泵才能夠完成的基坑降水技術(shù)方式，其技術(shù)流程主要是通過在一定空間內(nèi)構(gòu)建一個(gè)適宜的區(qū)域，然后對基坑的側(cè)孔進(jìn)行調(diào)整，形成噴射井點(diǎn)降水技術(shù)[3]。由于高壓水泵設(shè)備的噴嘴較小，在基坑降水的過程中存在的水分流失方面的不利影響，容易導(dǎo)致以下系統(tǒng)性問題的產(chǎn)生，需要在其應(yīng)用中高度重視，一旦水流加速，就需要根據(jù)水流速度對高壓水泵結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制與操作，充分保證其技術(shù)應(yīng)用的質(zhì)量，避免其問題的發(fā)生。

第四，電滲井點(diǎn)降水。電滲井點(diǎn)降水是通過井點(diǎn)管作為陰極，以鋼管或者鋼筋作為陽極，將井點(diǎn)管沿基坑進(jìn)行補(bǔ)植，將鋼管或者鋼筋垂直埋設(shè)在井點(diǎn)內(nèi)側(cè)，然后將陰極、陽極分別用電線連接，形成通路結(jié)構(gòu)，然后對陽極施加強(qiáng)直流電電流，使基坑內(nèi)滲水產(chǎn)生電泳作用。進(jìn)而使帶有正電荷的孔隙水向著已經(jīng)方面集中電滲，達(dá)到基坑降水的目的。

第五，深井井點(diǎn)降水。深井井點(diǎn)降水是一種人工降低基坑地下水位的技術(shù)方式，也成為井點(diǎn)降水法，其技術(shù)方式就是在基坑開挖前，在基坑四周設(shè)置一定數(shù)量的濾水管或井，利用抽水設(shè)備抽水使所挖的土始終保持干燥狀態(tài)的方法。深井井點(diǎn)降水法主要適用于地下水為比較高的施工環(huán)境中，是現(xiàn)代工程基坑支護(hù)降水的主要技術(shù)方式，能夠有效疏于基土中的水分，保證基坑土體結(jié)構(gòu)的干燥性，促進(jìn)土體結(jié)構(gòu)固結(jié)，進(jìn)而提升地基的強(qiáng)度，降低基坑坡體側(cè)向位移或者沉降的發(fā)生概率。

5 基坑支護(hù)技術(shù)要點(diǎn)

在該工程的基坑支護(hù)施工中，技術(shù)人員為了保證基坑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免基坑坡體出現(xiàn)位移或者沉降的現(xiàn)實(shí)問題，技術(shù)人員根據(jù)我國《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 120—2012）的要求，對基坑支護(hù)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了深入挖掘，以保證施工的順利進(jìn)行。根據(jù)基坑支護(hù)施工的技術(shù)流程，技術(shù)人員總結(jié)了如下的坑支護(hù)技術(shù)要點(diǎn)。

第一，支護(hù)結(jié)構(gòu)選擇要點(diǎn)?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)主要包含了高壓旋噴樁、槽鋼鋼板樁、鋼筋混凝土板樁以及鉆孔灌注樁等，不同支護(hù)結(jié)構(gòu)具有不同特點(diǎn)。高壓旋噴樁是以水泥漿作為支護(hù)材料，通過高壓噴涂，將之噴入土層，形成水泥加固體，通過相互之間的搭接形成排樁，進(jìn)而起到支護(hù)作用。但其實(shí)際應(yīng)用中會產(chǎn)生大量的泥漿，會給場地的生態(tài)環(huán)境造成較大壓力，與現(xiàn)代綠色化施工要求相悖。槽鋼鋼板樁多用于較淺的基坑施工中，是一種簡易的鋼板樁圍護(hù)墻,由槽鋼正反扣搭接或并排組成，因此并不適用于該工程的施工中。而鋼筋混凝土板樁需要工廠提前預(yù)預(yù)制，并且具有運(yùn)輸成本，實(shí)際應(yīng)用中成本較高，不具經(jīng)濟(jì)性。而鉆孔灌注樁則是當(dāng)前我國基坑支護(hù)工程應(yīng)用較為廣泛地技術(shù)方式，并且施工過程中有無振動(dòng)、無噪聲，不會產(chǎn)生環(huán)境污染情況，支護(hù)強(qiáng)度高，變形小的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，因此在本次工程的基坑支護(hù)中，選擇了鉆孔灌注樁的支護(hù)結(jié)構(gòu)。

第二，施工安全管理要點(diǎn)。在該項(xiàng)目的基坑支護(hù)施工中，技術(shù)人員對場地的地質(zhì)情況進(jìn)行了多次勘察，為基坑開挖及支護(hù)工程施工奠定了重要的勘察數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在基坑開挖的過程中，為了充分保證開挖的安全性，采用了多臺挖土機(jī)共同開挖的方式，挖土機(jī)之間的間距控制在10m以上，并采用由上而下逐層挖掘的方式，對開挖深度進(jìn)行嚴(yán)格控制，以避免出現(xiàn)深挖情況造成施工風(fēng)險(xiǎn)。在進(jìn)行土方吊運(yùn)時(shí)，也提出了嚴(yán)格地安全施工要求，在吊運(yùn)前全面確定起吊工具的牢靠性，吊斗下方嚴(yán)禁人員穿行，并且在深基坑邊上側(cè)堆放材料及移動(dòng)施工機(jī)械時(shí)，與基坑邊緣保持安全距離，距離需要控制在0.8m以上，高度不得超過1.5m，以避免材料堆疊風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。

6 基坑降水應(yīng)用措施

基坑降水作為提升土層黏結(jié)力和平整度的重要施工流程，能夠有效提升基坑的牢固性，避免基坑出現(xiàn)涌水、翻砂等情況，對于現(xiàn)代工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。在該工程的基坑降水設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員提出了以下基坑降水應(yīng)用措施，以保證基坑施工的整體質(zhì)量。

第一，全面監(jiān)管基坑降水效果。在工程的基坑降水技術(shù)應(yīng)用中，必須對基坑的降水情況及效果進(jìn)行全面監(jiān)管，以保證基坑降水應(yīng)用的實(shí)效性。在工程的施工實(shí)際監(jiān)管中，需要對基坑井點(diǎn)的水位變化情況進(jìn)行測量，并不斷記錄出水量和基坑水位高度變化情況，并根據(jù)記錄的水位變化數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)基坑水位變化數(shù)據(jù)情況對降水趨勢進(jìn)行深入研究，確保降水過程中處于均衡裝填，以避免對工程周邊環(huán)境產(chǎn)生影響，增加施工風(fēng)險(xiǎn)。

第二，注重對周邊建筑物保護(hù)。在基坑降水設(shè)計(jì)應(yīng)用中，需要對周邊環(huán)境進(jìn)行全面思考，注重對周邊建筑物的保護(hù)。在基坑降水應(yīng)用的實(shí)際過程中，需要對施工進(jìn)度情況進(jìn)行全面監(jiān)管，加強(qiáng)信息反饋與處理，盡可能降低基坑降水對周邊地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響，避免因?yàn)榛咏邓畬?dǎo)致周邊的土地結(jié)構(gòu)承載力遭到破壞，給后續(xù)施工造成不利影響。

第三，注重施工安全監(jiān)管。安全作為現(xiàn)代工程施工的首要原則要求，基坑降水設(shè)計(jì)作為工程施工安全保證的重要環(huán)節(jié)，需要在基坑降水過程中落實(shí)嚴(yán)格地安全監(jiān)管措施，以保證施工安全。首先，加強(qiáng)材料監(jiān)管。材料作為基坑降水施工的重要基礎(chǔ)，在進(jìn)行材料采購時(shí)，需要保證材料的質(zhì)量滿足施工質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)，并對材料進(jìn)行多層次、多環(huán)節(jié)的質(zhì)量檢驗(yàn)，考察材料廠家的相關(guān)資質(zhì)，避免材料中存在以次充好的情況對施工產(chǎn)生影響。其次，加強(qiáng)施工監(jiān)管。施工流程監(jiān)管不僅是保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵途徑，更是保證施工安全的必然過程。在基坑降水的實(shí)際過程中，需要落實(shí)嚴(yán)格地安全監(jiān)管要求，對施工進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管，充分保證施工流程的規(guī)范化進(jìn)行，對施工中存在的問題及時(shí)予以糾正，避免施工問題的積累，最終導(dǎo)致施工問題的產(chǎn)生。最后，加強(qiáng)施工人員培訓(xùn)。施工人員作為工程基坑降水施工的重要基礎(chǔ)，其專業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)直接決定了基坑降水施工的整體質(zhì)量[4]。因此，在基坑降水的實(shí)際應(yīng)用中，也必須注重對施工人員的強(qiáng)化，為基坑降水應(yīng)用奠定人員基礎(chǔ)。

7 結(jié)束語

基坑支護(hù)和降水技術(shù)應(yīng)用是現(xiàn)代工程施工中的重要環(huán)節(jié)，是提升工程施工質(zhì)量和施工安全的必然途徑。在工程基坑支護(hù)和降水技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過程中，必須對其應(yīng)用要點(diǎn)和具體應(yīng)用措施進(jìn)行全面把握，充分保證基坑支護(hù)方式和基坑降水技術(shù)方法應(yīng)用的科學(xué)性，推動(dòng)我國工程產(chǎn)業(yè)的安全化發(fā)展。