淺談深基坑施工地下水異常補給的降水施工技術

熊兵

【摘 要】針對深基坑開挖過程中，降水出現異常后進行的原因分析及采取的相應措施

【關鍵詞】基坑；按需降水；水源補給；措施

近年來，隨著我國經濟的建設的飛速發展，國家對基礎建設設施的投資加大以及房地產市場的蓬勃發展，上海正經歷著史無前例的城市工程建設。其中，深基坑的實施，在諸多工程領域大量出現，建筑工程、市政工程、水利工程，尤其是城市軌道交通工程中無不遇到。由于上海地區地下水豐富，水位較高，在深基坑實施的過程中，降水施工尤為重要。

1.降水目的

開挖深基坑過程中，由于含水層被圍護結構阻斷，基坑內外產生壓差，地下水會向基坑方向滲流，對圍護結構進行滲透，同時坑底由于土體移除卸荷，底部在水力作用下產生上浮力。為保證基坑在開挖過程中的安全，通過采取基坑降排水，以期到達如下目的：

1）疏干開挖范圍內土體中的地下水，方便挖掘機和工人在坑內施工作業。

2）降低坑內土體含水量，提高坑內土體強度，減少坑底隆起和圍護結構的變形量，防止坑外地表過量沉降。

3）提高邊坡穩定性，防止土層開挖過程中產生滑坡。

4）及時降低下部承壓含水層的承壓水水頭高度，防止基坑底部突涌的發生，確保施工時基坑底板的穩定性。

2.降水方法

降水在工程實踐中，運用十分廣泛，在選用降水方法時，應綜合考慮工程地點水文地質情況、地下水蘊藏條件、周邊水系補給情況、降水對周圍建構筑物的影響等。

目前上海地區深基坑施工降水通常采用的是管井法降水。

3.降水井設置

深基坑的施工，通常采用明挖順做法，管井設置考慮既要疏干開挖范圍內土層含水，又要降低承壓水層對坑底的影響，所以管井設計時根據降水對象的不同，分為疏干和降壓兩種類型，前者的對象主要為潛水，后者則為承壓水。

3.1 管井的作用

疏干井為基坑開挖創造干地施工條件，降壓井為減小承壓水對基坑底板的影響。

3.2 管井結構型式

降壓井的布置事先往往根據經驗參數法進行計算，為了能更能符合工程需要，除了先期完成降壓水井后實測承壓含水層的水頭高度和實際出水量外，另需要在現場做抽水試驗，以獲得場地內的實際水文地質參數，來驗證計算的合理性和井結構設計的準確性，必要時需調整井數量和結構。

3.3 管井運行

根據基坑位置水文地質情況和前期降水試驗數據分析結果，確定疏干井的運行時間；一般在基坑開挖前一個月左右就開始運行。

降壓井是否需要運行，要結合工程實際情況進行確定，例如是否存在地下水較快補給，承壓水（非承壓水）層與其它含水層是否有水力聯系等，但首先要判定基坑底板穩定性。

基坑底板的穩定條件：基坑底板至承壓含水層頂板間的土壓力應大于安全系數下承壓水的頂托力。即：ΣH·γs ≥ Fs·γw·h，其中：

H - 基坑底至承壓含水層頂板間距離（m）；

γs - 基坑底至承壓含水層頂板間的土的重度（kN/m3）；

h - 承壓水頭高度至承壓含水層頂板的距離；

γw - 水的重度（kN/m3），取10kN/m3；

Fs - 安全系數，一般為1.0～1.2。

進行降壓除了考慮基坑底部承壓水的水壓力，按照計算及觀測水位按需降水外，又要密切關注降壓對周圍環境的影響，不致引起地表不均勻沉降和影響建（構）筑物安全。

4.降水過程異常補給及應對措施

4.1 異常問題

工程實踐中，基坑內的井點出水量在正常情況下后期要呈減緩趨勢，如果日出水量沒有變化，則表明出現了異常情況。這個時候，盲目繼續開挖，可能會導致基坑底部失穩的嚴重后果，必須停止繼續向下開挖，分析情況后再行施工。

在無法判斷是基坑本身的含水量，還是存在坑外的水源補給，可采取如下措施進行驗證：統一泵的功率、泵的位置（地面下深度）、出水管的管徑做抽水試驗，建立抽水試驗數據報表。如果出水量并未出現減緩的趨勢，停抽后水位回彈速度較快的話，可以確定坑內存在地下水的補給。

同時，根據井點位置水位下降速度、回升速度的快慢，可以初步判斷確定某區域內的水源補給豐富程度。結合工程水文地質情況、實施過程中施工記錄進行各種可能性的判別：

1）各土層之間是否存在垂直水源補給，具體結合地質勘探報告。

2）地質情況突變，維護結構未將含水層隔斷，在底部形成水源補充。

3）維護結構的施工過程中是否出現過特殊狀況，從而影響到維護結構形成止水帷幕。

4.2 針對性措施

1）維護結構接縫加固

對維護結構（地下連續墻）接縫處采用取高壓旋噴加固。

2）維護結構疑問段加固

對維護結構施工中存在疑問的地方進行補強加固。

3）在坑外布置承（微）承壓水觀測井（必要時作為應急搶險回灌用）。

4）應急預案

①現場準備足夠的應急材料、機械（雙液注漿機、阿特拉斯鉆機、備用發電機、挖機、吊機等）、人員等。

②建立應急搶險組織機構，落實搶險的工作程序及各人員的責任分工。

5）有針對性的對各專業作業隊伍進行交底，實現多工種，多渠道預警，以便及時發現險情，迅速排除險情。

6）完善所有措施后繼續開挖，在滿足開挖需要的前提下按需降水，如開挖過程中水位上升速率過快則開啟坑外降壓井，同時加強對周邊環境的監測。

5.結語

降水施工作為深基坑實施的重要措施，經常會出現很多意想不到的情況，這樣就要求施工單位對異常情況引起足夠重視、認真分析，積極采取應對措施，通過采取以上工作程序，將可能的風險降低，確保基坑安全和工程效益。

參考資料：

1.《建筑基坑工程監測技術規范》（GB50497-2009）

2.《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-99）

3.《建筑基坑工程技術規程》（JGJ120-2012）