關(guān)于建筑工程中深基坑降水設(shè)計的幾點(diǎn)思考

韋垚飛

摘要：降水設(shè)計屬于施工設(shè)計中的一個組成部分。降水設(shè)計是否可行、可靠會直接影響施工。而深基坑本身與周邊關(guān)系緊密，加上地下設(shè)施錯綜復(fù)雜、多種多樣。造成降水施工存在一定的困難。因此，降水設(shè)計應(yīng)考慮降水施工的可行性、安全性等。本文針對深基坑降水設(shè)計進(jìn)行思考和分析，對同行業(yè)的降水設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：建筑工程；深基坑；降水設(shè)計；思考

地下水是妨礙工程施工的重要原因。深基坑中的水位如果過高而不處理，將會影響施工安全。另外，水位過高也會影響到工程質(zhì)量。在深基坑的施工中，要對深基坑中的地下水進(jìn)行降水處理處理。但由于深基坑本身受到周邊建筑物、地下管道設(shè)施等影響，降水方面需要考慮的因素較多。降水設(shè)計的合理與否將會影響到降水的效果以及降水施工的安全性。還會直接影響到工程的質(zhì)量。因此，在降水設(shè)計方面，應(yīng)對方案的可行性、安全性等進(jìn)行分析。

1深基坑降水的必要性

深基坑一般會開挖到地下水位以下。如果不預(yù)先降低水位，將會造成地下水流入坑內(nèi)，并產(chǎn)生較大的滲透力。從而造成基底、坡面不穩(wěn)固，出現(xiàn)土層流失情況。在基坑降水后，可以減少土層中的含水量，在開挖基坑時，保證土層干燥，方便采用機(jī)械化施工方法，并能夠避免在開挖時基底、坡面滲水，保證施工安全。土層干燥也能夠提高坡面、基底的穩(wěn)定性，避免土層流失。另外，干燥的土層比較穩(wěn)固，有利于保證支護(hù)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。從而避免支護(hù)發(fā)生變形情況，保證施工安全。土體的物理力學(xué)性能是影響支護(hù)及基坑安全的重要因素。基坑降水可以降低土層中的水含量，有效提升土層的固結(jié)度，進(jìn)而有利于改善土層的物理力學(xué)性能，并提高土層的應(yīng)力，同時能夠使邊坡更加穩(wěn)定，減少土層對支護(hù)的側(cè)壓力，增加支護(hù)的穩(wěn)定性。

2深基坑降水方法

2.1基坑降水支護(hù)設(shè)計

深基坑支護(hù)類型有地下連續(xù)墻、土釘墻支護(hù)等。支護(hù)的具體方案需要結(jié)合降水方法、水文地質(zhì)等進(jìn)行設(shè)計。因此，在降水設(shè)計中，要先對地質(zhì)條件、土層特點(diǎn)等進(jìn)行分析。主要是對土壓力進(jìn)行計算，并選擇適當(dāng)?shù)耐翉?qiáng)度指標(biāo)。土強(qiáng)度指標(biāo)和土體實(shí)時的固結(jié)度相關(guān)。在計算時，應(yīng)考慮到排水對土強(qiáng)度的影響。設(shè)計中建議使用三軸剪切試驗(yàn)的方法，提高土強(qiáng)度選擇的準(zhǔn)確性。另外，支護(hù)設(shè)計中應(yīng)結(jié)合深基坑開挖的形狀特點(diǎn)、周圍建（構(gòu)）筑物特點(diǎn)進(jìn)行選擇適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)類型。同時，在設(shè)計支護(hù)方案后，應(yīng)進(jìn)行模擬分析潛在的隱患和問題。并以此進(jìn)行分析解決的措施與預(yù)防的方法。

2.2擋水帷幕-排水法

目前該排水方法在很多的工程中使用，尤其適用于滲透性較強(qiáng)的深基坑、臨近水域的深基坑等。在深基坑設(shè)置帷幕可以避免帷幕外的地下水滲流到坑內(nèi)，導(dǎo)致降水效果不佳。另外，帷幕本身具有支護(hù)的作用，因此對深基坑的側(cè)壁起到防護(hù)的效果。除此以外，在深基坑排水時，可能會出現(xiàn)地面下陷的情況，而帷幕的設(shè)置可以預(yù)防此類事件的發(fā)生。一般情況下，帷幕的設(shè)置主要在基底的周邊，從而保證深基坑的降水效果。另外，擋水帷幕設(shè)計深度要低于基底以及井點(diǎn)管底部，才能有效防止周邊地下水滲流到基坑內(nèi)。但擋水帷幕的設(shè)計時，還應(yīng)該考慮到地下水的水位變化、運(yùn)動規(guī)律等，設(shè)計時才能保證其起到擋水的作用。

2.3截水法

深基坑的降水一般會造成周邊地下水位的改變，因此會影響到周邊的環(huán)境。嚴(yán)重則可能引起地面下陷，造成周邊建筑物及管道設(shè)施等的破壞，影響到周邊居民的安全。因此，對于建筑、地下管道設(shè)施等密集的區(qū)域，基坑的降水可以采用截水法進(jìn)行降水。截水方法較多，如夾心墻、鋼板樁、地下連續(xù)墻、冷凍法等。其中地下連續(xù)墻主要是由混凝土構(gòu)成的墻體，因此其剛度大，且具有較好的防滲作用。地下連續(xù)墻適用范圍廣，包括位于地下水平面以下的多種土層類型以及施工環(huán)境復(fù)雜等情況。目前，該方法已經(jīng)在多種大型深基坑的支護(hù)中使用。鋼板樁剛度差，容易變形，但操作相對簡單、成本低。一般適用于支護(hù)深度小于7m的工程。如果支護(hù)深度超過7m且需要使用鋼板樁，應(yīng)設(shè)計錨拉桿方法，或可以采用多層支撐方法。另外，鋼板樁的拔除會影響到周邊的地表，因此建議少用。

2.4降水法

該方法主要使用井點(diǎn)進(jìn)行降水。操作方法主要是在深基坑的周邊設(shè)置一個或多個井點(diǎn)管，并使用抽水設(shè)備經(jīng)井點(diǎn)管抽出地下水。該降水方法不受深基坑形狀的限制，并具有提高邊坡穩(wěn)定性的優(yōu)勢。在深基坑的降水中，常設(shè)置多個井點(diǎn)進(jìn)行降水，形成群井降水。該方法降水效率高，操作簡單，因此常用于深基坑的降水。但需要注意的是，并非井管點(diǎn)設(shè)置的越多，設(shè)置的深度越深，降水就越快，而應(yīng)該結(jié)合水文地質(zhì)、自然地質(zhì)等進(jìn)行分析設(shè)置的井的數(shù)量、位置等。單井的直徑、安放深度、結(jié)構(gòu)需要結(jié)合降水的要求、工程地質(zhì)、成井技術(shù)等進(jìn)行分析。井的直徑一般在40- 70cm范圍內(nèi)。為能夠保證水位降低到預(yù)期的目標(biāo)，井的安放深度應(yīng)超過降水深度以下2- 4m左右。在不設(shè)置支護(hù)樁的情況下，井的位置應(yīng)設(shè)置在坡度上緣約150cm。在設(shè)置護(hù)坡樁的情況下，井的位置應(yīng)與坡樁外間距100- 150cm。

3深基坑降水方案的比選

深基坑地質(zhì)環(huán)境、水文地質(zhì)條件等多種多樣，而深基坑降水是基坑開挖的必要環(huán)節(jié)，因而衍生出多種降水方案，但在實(shí)際的應(yīng)用中，降水法應(yīng)用較普遍，降水法主要有明排井（溝）降水、噴射井降水、輕型井點(diǎn)降水、電滲井降水、管井降水、大口井降水、輻射井降水、引滲井降水、埋藏井降水等。各降水法之間的優(yōu)劣、適用范圍等有所不同，具體的降水方案要結(jié)合場地環(huán)境、降水深度要求等進(jìn)行選擇。明排井（溝）主要使適用砂土、粘性土的降水，降水深度低于20cm。該降水方案費(fèi)用較低，施工操作簡單。但該降水方案滲水較多，容易造成坡面失穩(wěn)。噴射井適用的土質(zhì)較多，包括粉土、填土、砂土等。該降水方案的降水深度最高可達(dá)20m，降水深度有一定優(yōu)勢，但該方案降水速度較慢，降水效率低、施工成本高。輕型井點(diǎn)的適用土質(zhì)與噴射井相同，該降水方案單級降水深度最高6m，多級降水深度最高20m。在施工操作方面，該降水方案所使用的設(shè)備輕巧、實(shí)用，不受場地的限制，但如果降水時間較長，耗費(fèi)電力多，對抽水設(shè)備要求相對較高。電滲井方案可適用于粉土及粘性土類。降水深度與井的設(shè)置類型有關(guān)，降水效率高，時間短，但該降水方案也有不足之處，其對電力的供應(yīng)要求較高，耗電多。管井、大口井、輻射井均能夠進(jìn)行大面積降水。其中管井降水深度最低為5米，大口井、輻射井的降水深度最高達(dá)20m，尤其適用于承壓水、潛水、裂隙水的降水。管井降水方案適用包括砂土、碎石土、粉土、可溶巖等土類。引滲井能夠縮短降水時間，提高降水效率，且成本較低，但適用范圍窄，一般在弱透水層下游厚強(qiáng)導(dǎo)水含水層的水文地質(zhì)條件方可使用，且該降水方案僅可以用于砂土和粘性土質(zhì)的深基坑。埋藏井降水深度低于2m，該方案主要用于基坑降水后殘留水體的降水，因此，該方案主要用于其他降水方案的補(bǔ)充。總的來說，降水方案的設(shè)計要根據(jù)土質(zhì)、降水深度要求等進(jìn)行分析。深基坑的場地環(huán)境、土質(zhì)、水文地質(zhì)等差異較大，方案的選擇應(yīng)根據(jù)適用范圍、條件要求等選用，可能保證降水效果。

總結(jié)：地下水對深基坑的施工影響較大，因此，基坑降水設(shè)計是深基坑支護(hù)設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。在深基坑的降水中，由于地下水是廣泛分布的，降低水位必然影響到周邊的環(huán)境。因此，降水設(shè)計應(yīng)考慮降水對基坑周邊的建筑物、設(shè)施等的影響。降水設(shè)計方面應(yīng)結(jié)合降水的目標(biāo)、地質(zhì)條件等，選用合理的降水方案，在保證降水效果的同時，確保周邊建筑、設(shè)施的安全。

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