淺析基坑降水

張小剛

摘要：在施工中基坑工程事故常有發生，大部分基坑事故都與地下水有關，所以要選擇合適的降水方法。基坑工程中對場區地下水處理最大缺陷是會引起鄰近建筑物的不均勻沉降。可以從以下幾方面制定減少不均勻沉降的措施：不要提出過高的降水深度：要建筑物之間設置回灌井、回灌溝；減緩降水速度，使建筑物沉降均勻：嚴格控制出水的含砂土量；隨時掌握水位降低和基坑周圍建筑物變化動態。在采取上述處理方法對基坑進行降水處理時，對選擇的降水方法還應該考慮以下因素：建筑物設計施工資料；地質情況；場地地下水情況選擇合適的降水方法，以減少基坑工程施工中的事故。

關鍵詞：降水方法；缺陷；防護措施；考慮因素

近年來由于各種復雜原因，我國基坑工程事故常有發生，這些基坑工程事故主要表現為支護結構產生較大位移，支護結構破壞，基坑塌方及大面積滑坡，基坑周圍道路開裂和塌陷，與基坑相臨的地下設施變位以至于破壞，導致臨近的建筑物開裂甚至倒塌等等。大部分基坑事故都與地下水有關，因此，在基坑工程施工中必須對地下水進行有效治理。

一、降水方法及比較

地下水治理，主要有降水和截水兩種方式。本文主要探討基坑降水的治理辦法。基坑降水方法主要有：明溝加集水井降水、輕型井點降水、噴射井點降水、電滲井點降水、深井井點降水等等。各種降水方法有其特點和適用情況，比較如下：

(一)明溝加桑水井降水

明溝加集水井降水是一種人工排降法。它具有施工方便，用具簡單，費用低廉的特點，在施工現場應用的最為普遍。在高水位地區基坑邊坡支護工程中，這種方法往往作為阻擋法或其他降水方法的輔助排降水措施，它主要掃除地下潛水、施工用水和天降雨水。

在地下水較豐富地區，若僅單獨采用這種方法降水，由于基坑邊坡滲水較多，錨噴網支護時使混凝土噴射難度加大(噴不上)，有時加排水管也很難湊效，并且作業面泥濘不堪阻礙施工操作。因此，這種降水方法一般不單獨應用于高水位地區基坑邊坡支護中，但在低水位地區或土層滲透系數很小及允許放坡的工程中可單獨應用。

(二)輕型井點降水

輕型井點降水(一級輕型井點)是國內應用很廣的降水方法，它比其他井點系統施工簡單、安全、經濟，特別適用于基坑面積不大，降低水位不深的場合。該方法降低水位深度一般在3－6m之間，若要求降水深度大于6m，理論上可以采用多級井點系統，但要求基坑四周外需要足夠的空間，以便于放坡或挖槽，這對于場地受限的基坑支護工程一般是不允許的，故常用的是一級輕型井點系統。輕型井點適用的土層滲透系數位0.1－50m／d，當土層滲透系數偏小時，需要采用在井點管頂部用粘土封填和保證井點系統各連接部位的氣密性等措施，以提高整個井點系統的真空度，才能達到良好的效果。

(三)噴射井點降水

噴射井點系統能在井點底部產生250mm水銀柱的真空度，其降低水位深度大，一般在8－20m范圍。

它適用的土層滲透系數與輕型井點一樣，一般為0.1－50m／d。但其抽水系統和噴射井管很復雜，運行故障率較高，且能量損耗很大，所需費用比其他井點法要高。

(四)電滲井點降水

電滲井點適用于滲透系數很小的細顆粒土，如粘土、亞粘土、淤泥和淤泥質粘土等。這些土的滲透系數小于0.1m／d，用一般井點很難達到降水目的。

利用電滲現象能有效地把細粒土中的水抽吸排出。它需要與輕型井點或噴射井點結合應用，其降低水位深度決定于輕型井點尉噴射井點。在電滲井點降水過程中，應對電壓、電流密度和耗電量等進行量測和必要的調整，并做好記錄，因此比較繁瑣。

(五)管井井點降水

管井井點適用于滲透系數大的砂礫層，地下水豐富的地層，以及輕型井點不易解決的場合。每口管井出水流量可達到50－100m3／h，土的滲透系數在20－200m／d范圍內，降低地下水位深度約3－5m。這種方法一般用于潛水層降水。

(六)深井井點降水

深井井點是基坑支護中應用較多的降水方法，它的優點是排水量大、降水深度大、降水范圍大等。

對于砂礫層等滲透系數很大且透水屢厚度大的場合，一般用輕型井點和噴射井點等方法不能湊效，采用此法最為適宜。深井井點適用的土層滲透系數為10－250m／d、降低水位深度可大于15m，常用于降低承壓水。它可以布置在基坑四周外圍，必要時也可布置在基坑內。有時這方法與其他井點系統組合應用降低水位效果更好。

對于基坑底部有可能發生突涌、流砂、隆起的危險場合，深井點降低承壓水位，有助于減除壓力、保證基坑的安全性。深井點的缺點是：由于降水深度大、出水量大和水位降落曲線陡等原因，勢必造成降水的影響范圍和影響程度大，因此基坑周圍建筑物的不均勻沉降要足夠重視、慎重對待、定時觀察，及時處理。

二、基坑降水的缺陷及防護措施

基坑工程中對場區地下水處理采用排降法較阻擋法的最大缺陷是會引起鄰近建筑物的不均勻沉降。

由于每個井點周圍的水位降低是呈漏斗狀分布，整個基坑周圍的水位降落必然是近大遠小呈曲面分布。水位降低一方面減小了土中地下水對地上建筑物的浮托力，使軟弱土層受壓縮而沉降；另一方面空隙水從土中排出，土體固結變形，本身就是壓縮沉降過程。地面沉降量與地下水位降落量是對應的，地下水位降落的曲面分布必然引起鄰近建筑物的不均勻沉降。

當不均勻沉降達到一定程度時，鄰近建筑物就會裂縫、傾斜甚至于倒塌。因此配合基坑邊坡支護進行降水設計和施工，必須高度重視降水對鄰近建筑物的影響，把不均勻沉降限制在允許的范圍內，以確保基坑及周圍建筑物的安全。為此，可以從以下幾方面制定減少不均勻沉降的措施。

由于基坑周圍的水位降落曲線隨降水要求、降水方法和具體方案的不同而差別較大，因此不要提出過高的降水深度，在滿足基本降水要求的前提下，對各種降水方法應分析和比較，篩選最佳的降水方案。

在降水井點與重要建筑物之間設置回灌井、回灌溝，降水的同時降水回灌其中，使靠近基坑的建筑物一側地下水位降落大大減小，從而控制地面沉降。

減緩降水速度，使建筑物沉降均。在鄰近建筑物一側將井點間距加大以及調小抽水設備的閥門等，減小出水量以達到降水速度減緩的目的。

提高降水工程施工質量，嚴格控制出水的含砂土量，以防止地下砂土流失掏空，導致地面建筑物開裂。

布設觀測井和沉降、位移、傾斜等觀測點，進行定時觀察、記錄、分析，隨時掌

握水位降低和基坑周圍建筑物變化動態。同時，還要了解抽水量和含砂量。做到心中有數，發現問題及時采取措施，預防事故發生。

三、基坑降水須考慮的因素

在采取上述處理方法對基坑進行降水處理時，對選擇的降水方法還應該考慮以下因素：

(一)場地條件及該建筑物設計施工資料

場地條件制約著降水方案的制定，它主要包括場地四周已有建筑物的高度、分布、結構和離擬建工程的距離；地基四周的地下設施(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。有關設計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要求等。這些條件決定了所采用降水方法和具體的設計施工方案，也決定了具體保證周邊建筑物和地下設施安全的實施措施。

(二)地質情況

了解地基土分層地質柱狀圖及地質剖面圖，各層巖土的物理力學性質，地下水類型及埋藏情況，水文地址情況，水質分析結果，特別是土層的滲透性。土的滲透系數取決土的形成條件、顆粒級配、膠體顆粒含量和土的結構等因素，因此場區土層的不同深度和不同方位的滲透系數是不同的。滲透系數計算結果的真實性，勢必直接影響降水方案的選擇。由于影響滲透系數的因數復雜，一般勘察報告提供的數值多是室內試驗數據，誤差往往較大，只能供降水設計時參考，對重要工程應做現場抽水試驗加以確定。

(三)場地地下水情況

地下水分潛水和承壓水兩種。潛水儲存于地表與第一層不透水層之間，是無壓力重力水，可向四周滲透。從工程實踐來看，潛水大多來源于大氣降水和地下埋設的上下水管道破裂漏水，主要積存于地表下雜填土和老建筑物被沖刷掏空的地基中。承壓水儲存于兩個不透水層之間含水層中，若水充滿此含水層，則水具有壓力。所以，要根據地質和水文資料，搞清楚場區各處透水層和不透水層向下沿深度的分布厚度和變化情況；掌握場區各處承壓靜止水位埋深，混合靜止水位埋深和他們的年變化幅度及水位標高；查明場地地下水補給源的方位、距離和透水層的聯系情況；搞清楚地下水層是否與江、河、湖、海等無限水源連通；不論潛水或承壓水若與無限水源連通，都會造成降水困難甚至于降水無效。

綜上所述，在基坑工程降水存在許多缺陷如會引起鄰近建筑物的不均勻沉降，施工時要采取措施防止不均勻沉降；根據場地條件及該建筑物設計施工資料；地質情況；場地地下水情況選擇合適的降水方法，以減少基坑工程施工中的事故。