淺析深基坑降水方案設計

文/陳葆紅　杭州西湖高科技發展有限公司　浙江杭州　310000

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淺析深基坑降水方案設計

文/陳葆紅杭州西湖高科技發展有限公司浙江杭州310000

【摘要】水對基坑設施的質量影響非常大，水的控制不當容易造成基坑事故，因此，合理的水位控制和降水措施是深基坑設施建設的重要點，在深基坑的施工作業中，降水方案設計將是一個關鍵，本文將對深基坑降水方案的設計進行了淺要的分析，對現實施工具有一定的指導意義。

【關鍵詞】深基坑降水；支護施工；問題對策

我國城市發展日新月異，建設水平在不斷提升的同時，深基坑作業和深基坑工程的開展也已經成為了工程建設和發展的必然趨勢之一，但在現實的項目建設當中，基坑事故偶爾也有發生，給城市發展造成嚴重影響，其中受地下水影響嚴重的沿海或者臨江區域，其深基坑工程設計更是需要得到安全保障，為了滿足基坑工程安全穩定及施工工期的要求，必須正確地分析和設計基坑支護與降水方案，強化施工工藝和水平。

一、深基坑降水設計原則

地下工程作業中，深基坑是一個無法逃避的重要工程，基坑降水往往是決定深基坑工程成敗的一個重要因素，基坑降水的方法很多，大多數都會采用坑外大直徑井管降水，這種施工技術和方案的優點在于能夠保證在工程施工中不會出現明水，但是，這項工藝技術需要及時降低基坑下部承壓含水層的承壓水水頭，防止基坑底部突涌的發生。

對深基坑降水進行具體設計時，可以根據地質勘查結果對含水層進行劃分，通常可以按照40m的深度范圍將其劃成兩個部分：第一層含水成分主要是由潛水構成，地層主要由粉砂和粉土組成；第二層則主要來自大氣降水和生活用水的滲漏補給，這一層的水量不大，但是承壓水含水層厚度大，水量大，具體施工中可以通過使用截水和堵水的方法能夠對降水進行有效處理，并且根據不同降水方法的適用范圍進行降水設計。

深基坑降水的設計中，地質勘查報告將直接影響到鉆孔位置，選取控制性鉆孔進行坑底的抗突涌驗算，并對降水井的井點涌水量加以計算，其計算公式如下：

其中：Hw為承壓水頭高度；gw為水的重度；D為基坑開挖底部至含水層頂板的距離；gw為地基土的重度；該計算公式可以進行坑底抗突涌驗算。

其中，s位含水層水頭降深值；R位井點系統的影響半徑；M為含水層厚度。通過該公式可以計算不同含水層的基坑出水量。

通過理論上的演算，在相關規范的前提下，結合工程實際情況，對不同地質和水文進行分析，可以在工程的不同階段對基坑降水進行不同的要求。

二、全封閉深基坑降水模式

2.1全封閉深基坑

全封閉深基坑降水方案可以采取在基坑周圍添加封閉結構的方式防止地下水位向基坑內部滲透，此時選用的封閉結構應當具有較小的滲透系數，這種封閉降水工藝設計對施工環境的影響比較小，作業中只需對開挖范圍內的少量水進行抽取，具有造價低、環保好的優點，具有較強的綠色特點。通常情況下，基坑的封閉降水一般分為以下兩種方式，即如圖1左側所示的隔水層插入止水樁方案，以及如圖1右側所示的止水樁沒有插入隔水層，前者可以被稱為全封閉降水，后者則被稱為非全封閉降水。

圖1　全封閉降水與非全封閉降水

在上述的封閉降水技術中，截水措施是一個非常重要的設計，通常采用基坑側壁帷幕或基坑側壁帷幕+基坑底封底的截水措施對地下水進行阻擋，并且同時采用抽取或引滲對基坑開挖范圍內的現存地下水進行降水。而側壁上的止水帷幕可以選擇深層攪拌樁、旋噴樁、地下連續墻、高壓擺噴墻等，基坑封閉降水的一個明顯優勢是地下水還可回收利用，用于現場文明施工、沖刷廁所等場所。

2.2降水量公式建立

在全封閉深基坑降水模式的具體設計中，結合工程實際的土壤性質和土層深度，對基坑的開挖深度和基坑內井深度進行設計，該過程中尤其要注意公式的選擇以及全封閉深基坑降水的計算，使用時注意疏干基坑內一定深度的靜態水，不應套用常規降水設計中的涌水量計算公式，全封閉的降水量應結合止水樁內土體的給水度計算，但是采用止水樁內部整個土體的給水量計算又無必要。

全封閉基坑降水量公式為：

其中：Q為基坑內降水量；A為基坑的平面面積；S為水位降低值；i為降水的坡度；r為降水半徑；gw為基坑內土體的給水度。

結合實際應用，天津某工程的平面尺寸為90*90m，使用深層攪拌樁的止水帷幕方案，工程地質的滲透系數k為5.2m/d，而工程的基坑深度5m，潛水水位離地面1m，含水層厚12m，施工要求降水深度在基坑底以下1m，基坑內土層給水度為0.08，則水位降水量S為6-1+1=6m

基坑的假設半徑

基坑內降水量為

假設過濾器半徑rs=0.2m，其進水部分長度為l=2m，則一口井的出水量可得：

由此可得，如果提前4天進行降水，則

提前挖6口井進行降水即可梳干基坑內靜態水。

2.3全封閉降水的注意事項

采用全封閉降水的施工方案，需要防止基坑周邊地下水向基坑內的滲入，應當隨時減少基坑內排水量，并且對由于基坑內降水引起的基坑周邊地面沉降進行有效控制，一方面是為了有效杜絕對地下水的浪費，另一方面，也是放置重大事故的發生，此外，在全封閉降水方案中還需要注意降水井深度必須小于帷幕深度，這樣帷幕降水井才能起到應有的作用。

通常情況3下，在降水井抽水的初期，水位下降并不是很明顯，但隨著抽水時間不斷增加，水位會迅速下降，并在最后觀測井中的水位區域平滑并逐漸穩定。此外，有止水帷幕存在的時候，基坑內外水位差較大，基坑內部水位較低，實踐發現，一般以降水井深度為帷幕深度的0.8-0.9為宜。

三、結語

首先在深基坑降水方案的設計上需要結合工程項目的實際地表及地底情況，設計出科學合理的降水策略，此外，為倡導綠色施工，在選擇降水方案的時候，應該選擇對環境較為友好的設計方案，最后，深基坑降水工程需要處理較多的工程數據，因此扎實的理論基礎和豐富的實踐經驗是處理好深基坑降水的必要保障。

參考文獻

[1]段愷,趙文海，等.《建筑業10項新技術》( 2010版) 之綠色施工技術[J].施工技術，2011，40 (3): 38-42.

[2]劉國彬,王衛東.基坑工程手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,2009.

[3]胡平,深基坑降水施工設計[J].鐵道標準設計,2010.

[4] 閆繼龍.下穿河道和橋梁基礎的某地鐵車站設計方案探討[J]. 鐵道標準設計，2016，(05) .

[5] 潘玨.淺析國內地鐵車站空間設計[J]. 東方企業文化，2014，(19).