深基坑支護中降水設計的運用淺析

（遼寧省有色地質一〇五隊有限責任公司，遼寧 葫蘆島 125000）

1 基坑降水的類型

基坑工程施工中，為增加邊坡和坑底的穩定性，減少被開挖土體含水量，便于挖土，或防止突涌發生，需要對基坑進行降水，其分為疏干降水和減壓降水。

1.1 疏干降水

1.1.1 疏干降水目的

為了提高邊坡穩定性，增加基坑中土壤的固結強度，便于機械開挖等基坑內干作業施工條件，需要對開挖深度范圍內的地下水位標高和被開挖土體含水量進行降低。

1.1.2 疏干降水運行控制

1）在正式開始降水之前，為確保整個降水系統的正常運行，應先對抽水排水系統及電路進行檢查，并準確測量每個井口和地面高度，測定靜止水位后進行試運行。

2）對于基坑周圍環保要求嚴格，基坑周圍含水層與基坑外部地下水之間水源連接牢固的基坑工程，應嚴格執行“按需排水”原則，避免過度降低地下水位。

3）降水作業應與基坑開挖協調進行。通常，在開挖前必須保證約2 周的預降水時間。在基坑開挖過程中，由于降雨或其他因素造成的坑內積水應及時排出坑外，以最大程度減少大氣降水和坑內積水的滲透。

4）基坑內外均應對地下水位進行監測。在條件允許的情況下，建議采用自動監測地下水位的方法對地下水位進行全程跟蹤和監測。

5）為避免抽出的地下水就地回滲影響降水效果，應降剛抽出的地下水接入場地外的市政管道或其他排水設施中。

6）在降水運行階段，應及時更換損壞的抽水泵。隨著挖掘的進行，可以逐漸將疏干井管割除。

7）基坑開挖至設計深度后，應根據地下水的補給條件或基坑的水位恢復特性，采用適當的封閉措施，有效地封閉疏干排水井。

1.2 減壓降水

1.2.1 減壓降水目的

及時降低承壓含水層承壓水頭的高度，防止基坑底部涌動突發，確保施工期間基坑底板的穩定性。

1.2.2 減壓降水運行控制方法

1）應制定詳細的減壓降水作業計劃，嚴格遵守“按需減壓降水”的原則，綜合考慮環境因素，安全承壓水位埋深與基坑施工條件之間的關系，確定各施工階段的承壓水位分階段控制標準。

2）減壓井建設完成，現場排水系統安裝完畢后，應進行群井抽水試驗或減壓降水試驗作業。對電力系統（包括備用電源），排水系統，井中的抽水泵，測量系統以及自動監控系統進行全面檢查等。

3）在降水作業運行過程中，應按照減壓降水運行方案嚴格執行。若遇基坑施工條件發生變化，應及時對降水運行方案進行調整。

4）應對每個減壓井的水泵出口安裝水量計量裝置和單向閥，從減壓井抽取的所有水都應排到基坑影響區域之外或附近的天然水體中。計算現場排水能力時應當考慮到所有減壓井（包括備用井）完全啟用時的排水量。

5）在降水運行過程中應進行不間斷的連續監測。對于大型深基坑工程，應考慮采用水位自動監測系統來實現對承壓水位的全過程跟蹤監測，以保證降水過程中基坑內外承壓水位的變化隨時受到監控。

6）環境背景值應在正式開始降水作業之前的1 周內確定。監測內容包括基坑內部和外部的初始承壓水位，基坑周圍地面沉降的初始值，保護對象的初始變形和基坑圍護結構的變形等。在降水過程中，應及時對監測數據進行整理，繪制相關曲線，并及時預測和處理可能出現的問題。

7）當環境條件復雜且降水引起的基坑外地面沉降量大于環境控制標準時，可以采取人工補給地下水回灌或其他有效的環境保護措施以控制降水幅度。

2 常用基坑降水方法

2.1 集水明排

通過在基坑外部挖集水井，讓潛水，建筑用水，降水等進入集水井，然后使用泵將其泵出基坑。

2.2 輕型井點

用直徑較小的井管沿著基坑或圍繞基坑沉入基坑底下含水層中，井管的上部與鏈接抽水設備的主管連接，使地下水通過管網不斷地從井管中抽出，從而降低地下水位。

2.3 噴射井點

噴射井點降水是在井點管內安裝專用的噴射器，并使用高壓水泵或空氣壓縮機通過內管輸入高壓水（噴水井點）或壓縮空氣（噴氣井點）形成水氣射流，使地下水通過井點外管和內管之間的間隙抽出。

2.4 電滲井點

使用井點管（輕型或噴射井點管）作為陰極，并沿基坑的外圍排列，以鋼管（φ50-75mm）或鋼筋（φ25mm 或以上）為陽極，垂直埋在井點內部，陰極和陽極分別使用導線連接成一條路徑，并向陽極施加強大的直流電。

2.5 管井（深井）

通過成孔將管井埋置要設計深度，再在管井內放置抽水泵，將地下水排出坑外的降水方法。

3 案例分析

3.1 本案背景

受中國石油錦州石化公司委托，遼寧有色基礎工程公司承擔了錦州石化公司水體污染應急事故池-01 基坑支護抗拔樁及降水工程的施工任務。事故池-01 位于錦州石化公司院內，占地4800 平方米，容積3 萬立方米，開挖深度7.3 米（墊層底）。

3.2 本案工程地質及水文地質條件

根據遼寧工程勘察院提供的《巖土工程勘察報告》（2006.4.29），本場地地層主要由雜填土0.5～2.1 米，粉土0.7～6.7 米，細砂0.4～3.0 米，圓礫0.4～5.4米，礫巖7.2～10.5 米等組成。該場地地下水類型為第四系松散巖類孔隙潛水，主要賦存在圓礫層中，勘察期間測得地下穩定水位埋深5.57～5.95 米。主要受大氣降水、廠區管道污水滲入補給、小凌河水側向徑流補給，以地下徑流方式排泄，地下水總體由北東向南西徑流。本區地下水位年變化幅度為1～2米。本區主要含水層的圓礫，厚度變化較大，總體上北部最厚，向南漸薄，東南角最薄。滲透系數44～156m/d，單井出水量267～766 m3/d。

3.3 本案降水方案

3.3.1 降水方案

1）通過計算基坑總涌水量為：9696m3/d，在基坑四周設計28 眼降水管井，井間距按12～15 米均勻布設，由于地下水由北東向南西徑流，所以在北東側降水井間距適當加密，設計井深為11 米，如遇見巖石進入基巖不少于2 米。設計成孔直徑600mm，成井直徑400mm，采用沖積方式成孔，成孔過程采用清水鉆進。

2）施工時由于降水井進入基巖早，局部形不成降水漏斗，基坑開挖時個別段應采用管井降水和盲溝排水相結合的措施。

3）井壁管采用內徑為400mm 鋼筋濾水管，外包60 目濾網二層，濾管制成下井后，外填6-8mm 碎石或卵石濾料。

3.3.2 排水系統

1）采用揚程35 米，排量40～80m3/h 的潛水泵。

2）降水井的排水管路采用Φ219 鋼管做匯水總管向排水溝排放。

3）排水管沿基坑放坡坡頂布設，北東側沿排洪溝布設或直接排入排洪溝。

3.4 降水效果評估

基坑原始靜止水位在22.82～23.29 之間(J10 由于上部有上層滯水水位在25.65 左右)，基坑開挖后顯示基坑內水位在-7.3 m(20.63m)左右，整體降深在2.5 左右，降水效果明顯，達到了井點降水的目的。

設計降水標高約為-7.9 m，與實際降水標高相差0.6 m，分析原因如下：

1)根據現場工程水文地質條件，含水層主要為第四系沖洪積的卵石層，粘性土含量在25～30%之間，地下水連通性較差。

2)場地基巖面較高，南側半部在-7.0 m ～-8.0 m，北側約在-8.0 m ～-10.0 m 之間，含水層厚度南半部約2.0m 左右，北側半部約在3.0～4.0 m 左右。這樣導致井內水位已經低于隔水底板，使井點降水影響半徑較小，無法形成大的降落漏斗。因此采取了井點降水與坑內明排相結合的方法。

本次基坑降水獲得圓滿成功，保證了工程順利施工，并且在井點降水效果不佳的情況下，采用井點降水與坑內明排相結合的方法解決了基巖面（相對隔水底板）較高而開挖深度較大的問題，是具有實際的推廣意義的寶貴經驗。