深基坑工程中地下水處理方法

王治濱

摘 要：當地基埋深低于天然地下水位時，地基建設工程里經常會碰到地下水處理問題。在剖析深基坑地下水滲流破壞的基礎上，歸納了止水排水系統應關注的點，對深基坑項目在設計還有施工方面具有重要的借鑒意義。

關鍵詞：深基坑；地下水；處理方法

中圖分類號：TU463 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）15-0092-03

1 引言

在深基坑項目進程里，地下水的處理演變為一個重要板塊。就目前工程事故調查顯示，近70%的工程事故都是因為地下水或者降雨釀成的。因此，各種類型的土壤入滲規律的積極的認識，合理選擇適當的地下水降沉法，止水規劃的科學性，至終明確分離滲透效果的影響，此步驟成為地下水處理進程中的一個關鍵環節。

常規上來說，基坑開挖應符合以下條件：一是基坑要處于干燥的常態中，打造良好的施工環境。其次，要保障邊坡的穩定性，確保安全施工，假如忽視了諸類必要條件，后果嚴重。有些部分的基坑出現積水或土質松軟的狀況，工人無法站穩腳跟，不能施工；有些部分有“流沙現象”，致使邊坡發生坍塌，地質遭到嚴重損壞；有些部分的基坑內土壤則出現較大位移，對附近建筑物的安全帶來隱患。這些異常的原因是由地下水引起的。因此，重視在基礎施工階段對地下水的滲透規律的認識，正確識別土壤的各種降水方法的選擇是否合理，科學止水設計的選擇，保證隔離滲透的效果，是當前地下水處理的主要環節。

2 地下水基本類型

在中國南方，大部分的氣候類型為亞熱帶季風氣候，一小部分的熱帶季風氣候（云南南部、雷州半島和海南島），雨水充足的地方則會導致地下水較為豐富。

上層滯水、潛水：上層積水是深基坑中的地下水的第一含水層，一般處于深基坑的沙層里。開挖項目的場地，通常會出現填滿石灰石洞穴底部。上層停滯的雨水和融雪水進山的地方隔塊和形成、蒸發和入滲沿隔水層的邊緣。當接近表面，分布受限，上水層則會有著強烈的季節變化，通常情況下出現在雨水多發的季節，消失在冬季季初。棲息的水只能作為一個小季節性供水，而且很容易受到污染。潛水位于地表以下。這是第一個更穩定的含水層。有一個自由水面，從表面到潛水表面的距離是潛水深度。在潛水層里沒有隔水層，因此它不僅是地下水的內在水。軸承或軸承通過包氣帶的降水和地表水。潛水是給水源，通常埋藏淺，分布廣，容易開采，但很容易被污染。

承壓水：它是充滿兩個隔水層之間，含水層中的地下水。由于承壓水頂部的水層，補給一般小于分配區，動態變化不大，不易被污染。在適宜的地形條件下，天然氣鉆入含水層，水從地表排出，形成水。它也是自流水。這將是生命的自流水和灌溉水。

以上解析的是滯水層的概念，介紹了潛水和承壓水，主要的區別是：內核層水主要是與外面的世界，自由表面。受外界影響，潛水是第一個在穩定層以上的自由水面的水層；承壓水與水壓力區別于前兩種水，它是沒有水壓力。

3 土的透水性及滲透破壞

水通過土壤孔隙流動的性質稱為土壤的滲透性。土壤顆粒越粗，滲透率越大，礫石、礫石和礫石的滲透率最高，而粘土幾乎不透水。在相同條件下，土的滲透性越大，土的滲透速率越大。地下水的運動有兩種：土壤中的孔隙、微裂紋的層流和湍流，使水粒子是有序的，相互混合，稱為層流；在大孔隙水速度越大，粒子是水流量無秩序，相互混合，稱為湍流。

在開挖時，地下水的滲流力達到底部的土壤會產生嚴重的浮砂沸、土壤坑內成沸騰狀態類似于液體，然后如果繼續開挖，土將繼續在海灣，人們會落入底部的土。邊坡開挖時，基坑底部出現流沙，邊坡土體在滲流作用下易發生滑坡。當土壤是由不同的土壤顆粒組成的厚度，在滲流作用下，將細粒粗粒土中的孔隙水帶走，產生管涌（又稱潛蝕）。

基坑降水中易出現高水力坡降、紊。如果沒有水密封措施和外殼和縫隙，坑將繼續流入坑滲流，導致大量的泥沙突然涌出坑外地面沉降，周圍建筑物和市政設施被摧毀。

4 地下水治理的基本原則

在深基坑施工過程中，地下水處理的原則是“降”、“疏”、“堵”的結合。

降”是指施工時，在施工區采用威爾斯鉆孔的方法，這將在一定程度上降低地下水的用量，使水位下降。“疏”是指在施工過程中排除墓穴、地表水和地下水的范圍內的基坑或泵出的水，主要是進行及時的疏導。“堵”顧名思義則是“堵截”。它作為基坑止水的有效手段，工程當中進行“堵”的通常的方式在深基坑施工中注漿樁帷幕。

4.1 深基坑地下水處理

對于深基坑降水施工應充分探討，充分了解基坑工程施工區的含水量，制定相應的地下水處理措施。

4.1.1 降水施工措施分類

降水措施應充分考慮水文地質特征及應用范圍：氣候條件、地質條件、建設時間。目前，在深基坑降水過程中，主要的降水方法有重力降水（如水威爾斯、明渠等）和強制降水（如輕型井點、深井點、電滲井點等）。

4.1.2 降水措施的選取

降水措施應充分考慮水文地質特征及應用范圍：氣候條件、地質條件、建設時間。在施工過程中，地表水或地下水，由水泵或溝提取；地下水分布區豐富的地下水開采，地下水水位下降，采用這種方法提取地下水，既能起到降水的效果，又能大大節省施工時間。根據含水量的大小，設置不同直徑的降水井，在降水計劃開始之前，可以有效地避免地下水對基坑的影響。通過采取有效措施，及時減少基坑開挖過程中土體的含水量，將基坑位置降低到小于1m，滿足基坑開挖的要求。保證基坑開挖的穩定性，是保證基坑開挖安全的主要因素。

4.2 對地下水處理的基本要求

為了對施工區的水位進行詳細的測量，有必要了解深基坑設計的有關資料。地質條件、設計結構尺寸、支護類型、基坑周邊環境、施工期及施工期間氣象資料等。

除了對周圍環境有充分了解外，還需為主要建筑結構、地下管線和地面控制點設置相應的變形觀測點。觀察水位變化，定期觀測全過程，采用信息化建設的方法，提供相應的應急措施。endprint

地下水處理必須考慮環境、變形和技術經濟指標。坑區與水頭落差（或滲流阻塞承壓水頭高度）的產品分為水或滲流的投資資金，收入是基坑在單位面積的每一個下（或滲流）LM，壓頭成本。據統計結果表明，深井降水量為1448元，滲透率為186元，入滲與降水的組合為1元，約為101元。

5 地下水處理措施

在基坑工程中，常用的地下水處理方法有：排水、降水、止水。

主要排水集水明渠排水法，解決上部土壤排水和降水。降水一般適用于淺層地下水位的砂質土和粉質土層。通過降低地下水位，在地下水位以上基坑施工，消除或減少靜水壓力和滲透壓力的基坑支護結構，提高邊坡的穩定性和防止地下水滲流引起流砂、管涌破壞。常用的降水方法有：光井點法、電滲井點法、注水井點法、管井井點法和降壓井點法。基坑降水引起的工程事故主要是由于地下水位的降低和地下水位的增加。即使接近飽和，使水位在地面降水范圍的影響，包括施工（結構）建筑會產生額外的沉降，將嚴重影響周邊居民的正常生活乃至生命財產安全。

本工程通過設置止水帷幕達到止水的目的。水幕垂直與水平點，豎止水帷幕設置在坑壁外緣，用于防止坑外水位進出坑外的深水水層內的水進入坑內。水平止水帷幕布置在基坑底部，通過四周墻體滲水的坑趾透水層防止坑水；如果一個承壓含水層的存在，設置水平止水帷幕也可以防止限制造成突破土壤破壞突水。目前，深基坑常用止水帷幕有三種：深層攪拌水泥土止水帷幕、高壓噴射灌漿水泥土止水帷幕、平原混凝土地下連續墻止水帷幕。

水幕通常是由于施工質量差，工具損壞，或設計場地不考慮現場水文地質條件，設計錯誤，使坑內嚴重滲漏。

5.1 輕型井點降水法

（1）輕型井點抽油系統抽真空，除管路系統外，很大程度上取決于抽油設備。目前常用的真空泵、隔膜泵。

輕型井點管、過濾管、集水總管，負責和閥門等管道系統和抽水設備啟動，形成井點系統的真空和真空成形在油井周圍的地區在一定程度上，真空面積擴大到一定范圍內。在真空力作用下，井點附近的地下水通過砂井，濾點附近的地下水位降低。在運行過程中，井點附近的地下水水位與真空區外的地下水位存在著水頭差。所以常說的光井點降水是真空強迫水提取法。只有在這兩種力作用下，基坑地下水才會減少，并形成一定范圍的降水漏斗狀。

井點管與主管之間的連接可以設置鋼管和透明塑料管。由于真空力的作用，在塑料管內設有彈簧，以增強外張阻力，保證地下水的暢通。有兩種方式連接主井和主管道，法蘭和箍。

（2）施工時應注意的問題：

地下水位降低后，土體會被固結，會造成水泵在半徑范圍內對地面沉降的影響，有時給周圍建筑物帶來一定的危害。為了避免地下水位，周圍建筑物沉降過大是一種有效的措施。該方法是在泵半徑受影響之前在建筑物附近鉆一排孔。

流程清楚，及時記錄。目的是保證當水位降低時，現有建筑物下面的地下水位下降，水注入井眼。為了確保原有的水位不改變，以防止地面沉降造成的損壞現有建筑物。

5.2 深井井點降水法

（1）深井點降水是在深基坑周圍埋在深部的威爾斯管中，或依靠深井泵潛水泵深井地下水從地下上升到地下的地下水位以下的坑。深井井點降水具有排量大、降水深、無吸力限大、井距大等優點。然而，一次性投資大，孔質量要求高。深井井點降水適用于滲透系數較大（10—250m/s D）；土壤是沙土、碎石、等；地下水豐富，降水深（10—50m），面積大。

（2）施工時應注意的問題：①井內井點應同時抽放，使水位差控制在要求范圍內。②為了加強對水位的監測，特別是對接近于現有建筑物（結構）的深井，有必要在建筑物（建筑物）附近設置觀測井。水位差異過大，應立即采取補救措施。③防止地下水滲漏入坑。④潛水泵在運行中應注意檢查電纜與墻體是否發生碰撞，防止水沿電纜芯等水滲入電機后磨損。⑤在深井井點的基坑內，由于井管較長，開挖到一定深度后，管道應在支護結構附近，如支護或柱連接，待固定。⑥當坑底不透水，排除上部地下水時，可采用砂威爾斯深井降水。⑦井管使用完畢拔出。

6 地下水處理中應注意的幾個問題

在項目進程里，地下水引發了許多工程事故，比如濟南的一座建筑物，基地下充滿了淤泥和素回填土開。在進行基地處理還有開挖之時，打60威爾斯泵，由于水文資料缺乏，盲目的降水，基坑開挖引起的地面沉降，相鄰房屋開裂，最后在基坑周邊做高壓懸噴止水帷幕。由于程序的變化，造成較大的經濟損失，并延誤了月數。

因此，通過對一些工程事故的分析，得出以下結論：在設計和施工中應注意基坑工程設計與施工提供參考。

（1）基坑工程是一項復雜的系統工程、設計，對周邊環境建設從數據采集到鏈的影響、相互作用、相互制約，使得優化設計，為了用最經濟的方式達到降水效果最好。

（2）數據采集，數據應包括基坑設計；開挖方法及工期；現場水文、地質條件及相關參數；基坑周邊環境；建設條件等。

（3）降水，為了使建筑物均勻沉降，可以增加建筑物側的井點降水間距，并調整小泵，盡量避免間歇和反復抽取。

（4）止水帷幕成本高，特別是在深層透水層，不僅成本太大，而且施工難度大。因此，有必要分析和考慮降水方案與設計方案相結合的可行性。如果場地有以下深層水，對地面沉降沒有更敏感的建筑物（結構）建筑物，降水引起的小地面沉降，只能考慮位于上方的垂直帷幕和降水方案的底部。

（5）水幕的設計，要照顧環境的影響，考慮項目的地理方位和周邊狀況、支撐方法和施工時節。常規來說，粘性土的滲透系數遠小于砂土，粘性土是抗水層。然而，如果粘土在管道附近遭受強降雨或滲漏，粘性土的含水量增加，甚至飽和。因此，當樁體飽和時，飽和土受到嚴重擾動，在側壓力作用下會在基坑的方向上受到擠壓。

（6）在粉砂地質里，有水泥攪拌樁以及懸噴樁，其兩者的連接未必牢固，當基坑很深的情況下，它們間的連接就變得很不牢固。所以，這種止水帷幕如果要做到真正的止水，仍舊要添加噴網。endprint

（7）利用信息技術，觀測井的布設和沉降、位移、傾斜等觀測點，做相關按時按量的觀測、記錄、分析工作。能及時的控制水位以及圍巖基礎（結構）的動態變化，對泵送流量和含砂量的認知更熟悉。項目建成后，還應連續觀測周圍建筑物一段時間，重點是其沉降方面的觀測工作，保障降水對環境安全不帶來影響。

7 結語

綜上所述，地下水的處理成為深基坑工程成敗的一個重要環節。所以，在深基坑施工過程中，我們務必使用一些降低地下水對基坑的影響措施甚至消除，具體措施包括了解各類地質條件的正確的降水方式，選擇合適止水設計。在施工過程中，不僅應保證深基坑施工的安全，還要防止其對水環境的損害。做到這個程度，對社會的可持續發展才更有促進作用。經過對深基坑工程中地下水滲透破壞能力的剖析，歸納出在進行降水以及止水措施中值得留意的的相關要點。旨在給未來深基坑工程的設計還有施工方面帶來有益思考，以此降低因方法選擇不當導致降水工程事故的概率。

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