软土地区基坑支护降水方案分析

摘要： 本文分析了各种基坑降水方法，比较其各有的特点和局限性，探讨了基坑降水对周边环境的影响和防护措施，对未来基坑降水的设计提出了研究方向。

关键词：基坑支护 降水分析

中图分类号：TV551.4文献标识码： A 文章编号：

1引言：

近年来，随着全国大规模建设的开展，由于各种复杂原因。我国基坑工程事故时有发生。其中大部分与基坑降水有关，因此，在基坑工程施工中必须对基坑降水进行额外重视。根据基坑的体量、深度、地质条件和水文特性，基坑可以采取多种降水手段。合理的设计、施工降水和减压系统，将为基坑工程带来益处[1]：保持坑底干燥，防止基坑渗水；增加边坡的稳定性，防止边坡土体发生过大的位移；降低土体含水量，有效提高土体物理力学指标；提高土体抗剪强度，加固地基土。

2降水方法及比较：

基坑降水主要有以下几种方法，下文详细进行分析比较。

2.1集水明排：

集水明排是一种人工排降法，它具有施工方便，用具简单，费用低廉的特点，在施工现场应用的最为普遍。它主要排除地下潜水、施工用水和天降雨水。其适用于基坑较小且坑深较浅的情况下。在地下水较丰富地区，若仅单独采用这种方法降水很难凑效，并且作业面泥泞堪有阻碍施工操作。因此，这种降水方法一般不单独应用于深大基坑降水中，但在低水位地区或土层渗透系数很小及允许放坡的工程中单独应用。

2.2轻型井点：

轻型井点比其它井点系统施工简单、安全、经济，特别适用于基坑面积不大，降低水位不深的场合。该方法降低水位深度一般在3～6m之间，若要求降水深度大于6m，理论上可以采用多级井点系统，但要求基坑四周外需要足够的空间，以便于放坡或挖槽，这对于场地受限的基坑支护工程一般是不允许的，故常用的是轻型井点系统。轻型井点适用的土层渗透系数位0.1～50m/d，当土层渗透系数偏小时，需要采用在井点管顶部用粘土封填和保证井点系统各连接部位的气密性等措施，以提高整个井点系统的真空度，才能达到良好的效果。

2.3喷射井点：

喷射井点系统能在井点底部产生250mm水银柱的真空度，其降低水位深度大，一般在8～20m范围。它适用的土层渗透系数与轻型井点一样，一般为0.1～50m/d。但其抽水系统和喷射井管见复杂，运行故障率较高，且能量损耗很大，所需费用比其它井点法要高。

2.4电渗井点：

电渗井点适用于渗透系数很小的细颗粒土，如粘土、亚粘土、淤泥和淤泥质粘土等。这些土的渗透系数小于0.1m/d，用一般井点很难达到降水目的。利用电渗现象能有效地把细粒土中的水抽吸排出。它需要与轻型井点或喷射井点结合应用，其降低水位深度决定于轻型井点或喷射井点，其施工费用较高。

2.5管井井点：

管井井点适用于渗透系数大的砂砾层，地下水丰富的地层，以及轻型井点不易解决的场合。每口管井出水流量可达到50～100m3/h，土的渗透系数在20～200m/d范围内，降低地下水位深度约3～5m。这种方法一般用于潜水层降水。

2.6深井井点：

深井井点是基坑支护中应用较多的降水方法，它的优点是排水量大、降水深度大、降水范围大等。对于砂砾层等渗透系数很大且透水层厚度大的场合，深井井点适用的土层渗透系数为10～250m/d、降低水位深度可大于15m，常用于降低潜水。有时这方法与其它井点系统组合应用降低水位效果更好。深井点的缺点是：由于降水深度大、出水量大和水位降落曲线陡等原因，势必造成降水的影响范围和影响程度大，因此基坑周围建筑物的不均匀沉降要足够重视、慎重对待、定时观察，及时处理。

2.7减压井

当大型基坑下部伏有不透水层或弱透水层，而其下又为承压水层时，尽管在边坡有井点降水，由于开挖后上覆压力的减小，下伏的承压水压力将会使基坑底隆起或产生流砂现象[2] [3]。若底部不透水层的静水压力流网大于上覆有效土重，则基坑底薄弱处或薄层处将发生局部隆起和涌砂，这将拖延施工或使拟建筑物基础不能使用。这种情况可事先考虑在基坑顶布设减压井来减除承压水的压力。

3、基坑降水的缺陷及防护措施

基坑工程中对场区地下水处理采用降水法较隔水法的最大缺陷是会引起邻近建筑物的不均匀沉降[4] [5]。由于每个井点周围的水位降低是呈漏斗状分布，整个基坑周围的水位降落必然是近大远小呈曲面分布。水位降低一方面减小了土中地下水对地上建筑物的浮托力，使软弱土层受压缩而沉降。可以从以下几方面制定减少不均匀沉降的措施。

3.1由于基坑周围的水位降落曲线随降水要求、降水方法和具体方案的不同而差别较大，因此不要提出过高的降水深度，在满足基本降水要求的前提下，对各种降水方法应分析和比较，筛选最佳的降水方案。

3.2在降水井点与重要建筑物之间设置回灌井、回灌沟，降水的同时降水回灌其中，使靠近基坑的建筑物一侧地下水位降落大大减小，从而控制地面沉降。

3.3减缓降水速度，使建筑物沉降均。在邻近建筑物一侧将井点间距加大以及调小抽水设备的阀门等，减小出水量以达到降水速度减缓的目的。

3.4提高降水工程施工质量，严格控制出水的含砂土量，以防止地下砂土流失掏空，导致地面建筑物开裂。

3.5布设观测井和沉降、位移、倾斜等观测点，进行定时观察、记录、分析，随时掌握水位降低和基坑周围建筑物变化动态。同时，还要了解抽水量和含砂量。做到心中有数，发现问题及时采取措施，预防事故发生。

4、基坑降水须考虑的因素

在采取上述处理方法对基坑进行降水处理时，对选择的降水方法还应该考虑以下因素：

4.1场地条件及该建筑物设计施工资料：

场地条件制约着降水方案的制定，它主要包括场地四周已有建筑物的高度、分布、结构和离拟建工程的距离；地基四周的地下设施（包括给排水管道、光纤电缆、供气管道等）；向外抽水排水通道以及供电情况等。有关设计施工资料包括基坑开挖尺寸和分布等。

4.2工程地质情况：

了解地基土分层地质柱状图及地质剖面图，各层岩土的物理力学性质，地下水类型及埋藏情况，水文地址情况，水质分析结果，特别是土层的渗透性。由于影响渗透系数的因数复杂，一般勘察报告提供的数值多是室内试验数据，误差往往较大，只能供降水设计时参考，对重要工程应做现场抽水试验加以确定。

4.3水文地质情况：

地下水分潜水和承压水两种。潜水储存于地表与第一层不透水层之间，是无压力重力水，可向四周渗透。从工程实践来看，潜水大多来源于大气降水和地下埋设的上下水管道破裂漏水，主要积存于地表下杂填土和老建筑物被冲刷掏空的地基中。承压水储存于两个不透水层之间含水层中，若水充满此含水层，则水具有压力。所以，要根据地质和水文资料，搞清楚场区各处透水层和不透水层向下沿深度的分布厚度和变化情况；不论潜水或承压水若与无限水源连通，都会造成降水困难甚至于降水无效。

5结束语：

软土地区大型深基坑的数量越来越多，传统的方法在应对规模较小，坑深较浅的基坑降水上有着比较完整的技术路线和技术实现方法，但是超大型或者坑深较深的大型基坑的降水设计，单纯依赖传统的设计思路和方法，往往不能十分客观的反应基坑降水对周边环境的实际影响，同时没有充分考虑超大、超深基坑的工程特点，也不能十分理想的实现基坑降水效果。在遇到这种情况的时候应该综合分析多种因素，全方位的进行基坑降水设计，这也是基坑工程未来十分重要的一个研究方向。

参考文献：

[1] 成守军 .富水软土地区深基坑降水施工技术[J]. 铁道建筑技术2009

[2] 抽降地下水引起地面沉降的计算与预测[J].岩土力学，2002年10月

[3] 超深基坑工程减压降水的实践，张志新.

[4] 某深基坑水文地质参数确定与降水方案设计，苏欢，施工技术，2008年11月

[5] 群坑降水的相互影响浅析，韩泽亮，施工技术，2009，1

作者简介：

刘金涛：天津市建筑设计院工程师

宋昭煌：天津市建筑设计院 正高级工程师 国家注册土木（岩土）工程师