淺談基坑降水對周邊環境的影響

■李亮亮 王群策 靳曉明

（山東正元建設工程有限責任公司 山東濟南 250101）

淺談基坑降水對周邊環境的影響

■李亮亮 王群策 靳曉明

（山東正元建設工程有限責任公司 山東濟南 250101）

在降水設計時，應根據含水層的特性、降深、周邊建筑物的距離、地下水位等因素，對周邊建筑物地基沉降量及差異沉降、傾斜進行計算分析，定量評價基坑降水對周邊建筑物的影響程度，以此作為判定基坑降水方案可行性的重要依據。

深基坑基坑降水水位降深附加應力地基沉降量傾斜

1 前言

隨著城市建設的發展，深基坑工程越來越多，地下水控制措施對整個深基坑工程的安全起到了決定性的作用，目前深基坑工程中普遍采取的地下水控制措施主要有基坑止水和基坑降水兩種方案，基坑降水因經濟性合理往往成為首選方案，但基坑降水對周邊環境勢必會產生一定的影響，所以在進行基坑降水設計前應先分析基坑降水的影響的程度，以確定降水方案的可行性。

基坑降水主要有兩個目的，一是可以在基坑開挖過程中保持干燥的作業環境，二是可以增加基坑側壁土體的穩定性。而進行基坑降水的同時使基坑周邊地下水位下降，根據有效應力原理，地層中的孔隙水壓力減小，對地基土產生了附加應力，從而導致土體壓縮變形，這種變形影響到地面上就表現為地面沉降。因此在基坑降水過程中應控制降水造成臨近建筑物地基下沉和傾斜等不利影響。在降水設計時，應根據含水層的特性、降深、周邊建筑物的距離、地下水位等因素，對周邊建筑物地基沉降量及差異沉降、傾斜進行計算分析，確保建筑物地基的穩定性。

2 理論計算公式

砂性土最終沉降量計算公式：

粘性土及粉土最終沉降量計算公式：

式中：S∞—計算沉降量 （mm）；Δp—降水引起的附加應力（kPa）；h—壓縮層計算厚度（m）；E—變形模量（MPa）；a—壓縮系數（MPa-1）；e0—孔隙比。

基坑降水過程中地下水位線將形成漏斗狀曲面，并逐漸趨于穩定，距離基坑不同位置的建筑物各個部位的水位降深是不同的，假定計算點處的水位降深為Δh，則有：

式中：Δh—計算點處的水位降深 （m）；H—含水層厚度（m）；hw—降水井穩定水頭 （m）；R—影響半徑 （m）；r0—基坑等效半徑（m）；r—計算點至基坑邊的距離（m）；S—基坑水位降深（m）S=H-hw

3 工程實例

以某基坑工程為例，基坑大體呈矩形，長100m，寬40m，基坑挖深7m，采用樁錨支護體系，基坑降水方案。

根據勘察報告，影響基坑支護的地層分為3層：（1）層雜填土；（2）層卵石；（3）層花崗片麻巖。

（1）層雜填土：黃褐色，松散。土質不均勻，主要由建筑垃圾組成，含大量磚渣、碎石、混凝土碎塊，含少量粉質粘土、中粗砂。

（2）層卵石：褐黃色，中密。顆粒不均勻，級配較好，卵石母巖成分主要為花崗片麻巖，亞圓形，粒徑一般30～150mm，含量約70%，由粗礫砂及少量粘性土充填，層厚10.0m，E=25Mpa。

（3）層強風化花崗片麻巖：黃褐色，棕黃色，粒狀結構，片麻狀構造，主要礦物成分為石英及長石，風化裂隙較發育，E=40Mpa。

地下水位埋深4.5m，屬第四系孔隙潛水，主要含水層為卵石層，含水層厚度7.5m，綜合滲透系數20m/d。

基坑附近有居民樓，距離基坑降水井最近距離7.0m，具體位置及基坑降水對建筑物引起的影響分析如下：

圖1 降水影響示意圖

根據式③：

（3）壓縮層計算厚度取含水層厚度，即h=7.5m，變形模量取（2）層卵石變形模量E=25Mpa。

根據《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）第5.3.5條：

式中：S—地基最終沉降量（mm）；S∞—計算沉降量（mm）；Ψs—沉降計算經驗系數，根據 《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）表5.3.5，取0.2；根據式①、④代入計算得：

則該居民樓距離基坑最近點與最遠點間的差異沉降量為0.64mm，兩點間水平距離為10.0m，傾斜率為6.4×10-5。建筑物的沉降量及傾斜均在《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）表5.3.4規定的建筑物地基變形允許值范圍之內，可不考慮降水引起的附加沉降對該建筑物的影響。

4 結語

基坑降水過程中地下水位線將形成漏斗狀曲面，距離基坑不同位置的建筑物各個部位的水位降深是不同的，選擇基坑降水方案前應首先根據基坑影響半徑內不同計算點的水位降深來計算各點的地基最終沉降量，定量評價基坑降水方案對周邊建筑物的影響程度，做為判定基坑降水方案可行性的重要依據。

[1]巖土工程勘察規范.GB50021-2001（2009年版）.中華人民共和國國家標準,2002.3

[2]工程地質手冊 （第四版）.

[3]建筑地基基礎設計規范.GB50007-2011.中華人民共和國國家標準,2002.4

[4]巖土工程試驗監測手冊.

X[文獻碼]B

1000-405X（2015）-10-299-1

李亮亮（1982～），男，畢業于山東農業大學水利土木工程學院，工程碩士，工程師，國家注冊土木工程師（巖土）。