地下水處理方法在城市軌道交通深基坑工程中的應用

蘇宏偉

【摘要】隨著社會現代化進程和交通運輸多樣化的發展，城市地下鐵路應運而生，成為了帶動城市經濟發展有力保障之一。城市地下交通軌道也會越來越多，深大基坑施工越來越受關注。通過對近年來國內城市軌道交通深大基坑施工實例進行分析和總結，對影響深大基坑施工的因素進行研究、探討，地下水含水量和處理措施是影響基坑成敗的關鍵因素之一。

【關鍵詞】深基坑；地下水；影響；降水控制方法

城市軌道交通作為交通工具不僅可以減緩城市的交通壓力，在城市客運交通中發揮骨干作用，而且對于引導城市規劃建設，促進土地開發利用，帶動地域城市溝通聯系有顯著的優勢。由于軌道交通的特殊性，在施工期間，深基坑工程的地下水問題引起了廣泛的關注。因此，在城市軌道交通施工過程中，深基坑地下水作為評價重點，被列為重大安全風險源，它是城市軌道深基坑施工的關鍵點。

1 地下水對深基坑工程的影響和治理原則

1.1 地下水基本類型

在我國南方，氣候類型大部分是亞熱帶季風氣候和一小部分熱帶季風氣候（云南南部、雷州半島和海南島）。雨水量的充足導致地下水含量豐富，長江中下游、江浙地帶、珠江三角洲等地區作為我國經濟發展的先鋒軍，城市軌道交通發展迅猛，但在地下軌道交通發展的同時，深基坑地下水的防治工作也成為了重中之重。

1.1.1 上層滯水、潛水

上層滯水是深基坑中地下水的第一含水層，常分布于砂層中的黏土夾層之上和石灰巖中溶洞底部有黏性土充填的部位。上層滯水由雨水、融雪水等滲入時被局部隔水層阻滯而形成，消耗于蒸發和沿隔水層邊緣下滲。由于接近地表和分布局限，上層滯水的季節性變化強烈，一般發生于在雨季，消失在旱季。上層滯水僅能用作季節性的小型供水，而且很容易受到污染。潛水存在于地表以下，它是第一種穩定隔水層以上，具有自由水面的地下水。潛水有自由水面，地表至潛水面間的距離為潛水埋藏深度。由于潛水層以上沒有連續的隔水層，所以它不承壓或僅局部承壓。降水和地表水通過包氣帶下滲、補給。潛水是重要的供水水源，通常埋藏較淺、分布較廣、開采方便，但很容易受到污染，所以，需要注意保護。

1.1.2 承壓水

它是充滿兩個隔水層之間，含水層中的地下水。承壓水由于頂部有隔水層，補給區小于分布區，動態變化不大，不容易受到污染，同時，它還承受靜水壓力。在適宜的地形條件下，當鉆孔打到含水層時，水便噴出地表，形成自噴水流，所以又稱自流水。人們將這種自流水作為生活用水和農田灌溉。

以上是對上層滯水、潛水、承壓水的概念介紹，它們的主要區別是：上層滯水主要是與外界相通，具有自由水面，受外界影響大；潛水是第一種在穩定的隔水層之上，具有自由水面的水層；承壓水具有水壓力，它屬于自流水，不容易受到污染。而前兩種水沒有水壓力。

1.2 地下水對深基坑的影響和相關分析

在深基坑施工過程中，地下水的處理措施不當，可能會導致基坑險情不斷，還會嚴重影響基坑的施工安全和進度。地下水對基坑施工的危害主要表現為地下水突涌，造成基坑圍護結構失穩，基面侵蝕，污染嚴重，地基承載力降低。降低地下水位引起的地面沉降和周圍建筑物傾斜、開裂，基坑開裂、坍塌等現象，會造成人員傷亡和財產損失等。事實證明，通過對事故原因進行分析發現，導致事故發生的基本原因主要包括勘查設計、施工過程和氣候變化三個方面。地勘設計人員在勘查過程中，對氣候變化、水文地質的原理理解不透徹，對開挖前后水文地質的變化和地下水的運動規律不重視等，可能會導致設計出現偏差，使降水系統出現漏洞，防水體系不足等。在施工過程中，施工單位對設計意圖的理解出現偏差或者施工材料以次充好，都會導致降水系統質量差，達不到止水效果。施工過程中氣候的變化也是影響深基坑地下水的主要因素，尤其是我國沿海地區臺風較多，降雨量大，雨水匯聚對基坑的沖刷、浸泡十分嚴重。

1.3 地下水治理的基本原則

在深基坑施工過程中，地下水的治理原則為降、疏、堵相結合。“降”是指施工前，在施工區域采用布點打井的方法抽取地下水，這會在一定程度上降低地下水的含量，使其水位下降； “疏”是指在排除基坑施工過程中，將基坑范圍內的地表水和地下水采用明溝或水泵將積水引出；“堵”是指通過有效手段將地下水止于深基坑之外 ，一般做法是在深基坑周圍施工地連墻、旋噴樁帷幕等。

2 深基坑地下水處理

對施工范圍內的深基坑地下水降水施工應進行充分的勘探調查，充分了解施工區域內的基坑含水量，制訂出相應的地下水處理措施。

2.1 降水施工措施分類

在施工過程中，需根據相應的水文地質特征和氣候類型等采取相應的降水措施。目前，在深基坑降水過程中，主要采取的降水方法有重力降水（比如積水井、明渠等）和強制降水（比如輕型井點、深井點、電滲井點等）。

2.2 降水措施的選取

降水措施的選取應充分考慮施工區域的水文地質特征、氣候類項、施工時間和地質條件等。在施工過程中，在地表水或地下水含量匱乏地區多采用明溝或水泵將積水引出；地下水含量豐富的地區多采用布點打井的方法抽取地下水，使地下水含量降低、水位下降。采用這樣的方法抽取地下水，不但可以起到降水效果，還可以極大地節省施工時間。根據含水量的大小，設置不同口徑的降水井，在開工前進行降水規劃，可以有效地規避地下水對基坑施工帶來的影響。通過采取有效的降水措施，及時降低基坑開挖范圍內土層的含水量，將基坑內潛水位降至基坑開挖面以下，不小于1.00 m，以滿足基坑開挖施工的要求。確?；娱_挖后基坑底的穩定，是保證基坑開挖安全的首要因素。

3 對地下水處理的基本要求

對施工區域進行詳細的水位地址勘查，必須要有深基坑地下水處理設計的全部資料，包括地層含水量、地下水水位、地質條件、設計結構尺寸、支護類型、基坑周邊環境、施工周期和施工期間的氣象資料，等等。

地下水處理設計時，除了要對周邊環境有足夠認識外，還要對各主要建（構）筑物、地下管線和地面控制點設放適量的變形觀測點、水位變化觀測井，進行全過程的定期觀測，以便采用信息法施工，并配備相應的應急應變措施。

地下水處理時，必須綜合考慮環境、變形和技術經濟指標?；用娣e與承壓水頭降幅（或隔滲所阻擋的承壓水頭高度）的乘積除以水或隔滲投入的經費，所得的就是基坑中在單位面積上每降低（或隔滲）1 m，承壓水頭所需的費用。通過統計計算可知，其結果是深井降水為14～48元；隔滲為186～223元；隔滲與降水相結合為41～101元。

4 結束語

綜上所述，在深基坑工程中，地下水的處理是深基坑成敗的關鍵因素之一。通過對現有的深基坑施工事故的調查發現，有70%的工程事故是由于地下水處理不當或自然條件造成的。因此，在深基坑施工過程中，必須要采取一系列的措施減小甚至排除地下水對深基坑的影響，具體措施包括正確認識各種地質條件、選擇恰當合理的降水方法、科學設計止水結構等。施工時，既要確保深基坑的施工安全，又要盡量避免對水環境的影響。只有這樣，才能促進社會的可持續發展。

參考文獻：

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