基于逆作法施工的深基坑降水控制研究

陳禮飛

(揚州工業職業技術學院，江蘇 揚州 225127)

0 前 言

逆作法施工涉及深基坑的開挖、支護、加載以及二次支護等很多問題，在施工的過程中，需具備足夠經驗的工程技術人員來進行施工作業。由于這種工藝的復雜性以及特殊性，在深基坑的施工過程中，不僅需要對開挖、支護等加以高度重視，同時也應該做好降水控制。在應用逆作法進行深基坑的施工過程中，如果不能做好降水控制，就會使深基坑出現突涌等情況，進而造成十分嚴重的后果。所以，在采用逆作法對深基坑進行施工的過程中，相關單位以及工作人員一定要做好降水控制，這樣才可以有效保障深基坑的施工質量及其使用質量，并提升深基坑的安全性。

1 逆作法深基坑施工過程中應該注意的問題

1.1 深基坑開挖以及地基加固設計

在應用逆作法進行深基坑土方的開挖以及對地上的結構進行施工的過程中，為了保障地上結構的順利施工，在將深基坑開挖到基底之前，通常就已經開始了地面層梁板的施工，在后續的深基坑開挖過程中，就只可以通過蓋挖的方法進行施工。但是因為蓋挖施工效率比較低，首層的土體通常會通過機械明挖法來施工，此時首層梁板還沒有施工，連續墻之間也沒有水平的支撐力存在，所以開挖的時候，連續墻就很容易出現側向變形的情況。為了有效減輕側向變形，在施工的過程中，經常會應用到首層的盆式開挖方法，并對連續墻的內側邊緣進行加固，通過盆式開挖的方法對邊坡土進行科學預留，就可以讓連續墻的變形情況得以有效避免。因此，在施工之前，一定要對首層的盆式開挖深度以及邊坡的預留寬度進行全面分析，并做好地基的加固處理，進而有效降低其對連續墻的影響。這樣才可以為深基坑的后續開挖工作奠定堅實基礎。

1.2 深基坑土體和支護結構的變形

在應用傳統的順作法進行深基坑施工之前，首先應該完成的就是地下支護結構的構建，即使是在基坑的開挖和降水等作用之下，支護結構也不會發生過大的變形情況。但是在應用逆作法進行深基坑的施工過程中卻存在著明顯的不同，深基坑的開挖工作、地下水平梁板施工以及地上結構的施工是同時進行的，在施工的過程中，深基坑外圍的土體結構及其支護結構都會在工況的變化之中不斷發生著變化[1]。因此，在應用逆作法進行深基坑施工的過程中，應該按照更加嚴格的標準對土體結構以及支護結構進行控制和深入分析。

1.3 深基坑施工中的工程降水設計

在傳統的深基坑施工過程中，最為常用的降水方法就是坑外井點降水，就是把深基坑周邊的地下水都降低到深基坑的開挖面之下，但是這種降水方式會浪費大量的城市地下水資源，同時降水過程中，會讓地面沉降的范圍進一步擴大，這樣的情況就會給深基坑周邊的建筑帶來更大的風險。在通過逆作法進行深基坑的施工過程中，通常是在深基坑的外圍插入較大深度的連續墻，連續墻不僅可以對深基坑起到支護作用，同時也可以起到止水作用。所以，在深基坑的降水設計之中，可以通過分層動態的方法進行降水，在深基坑內布置比較少的疏干井和深層的承壓水減壓井來進行降水，不僅可以滿足施工需求，也可以減少抽水量，并有效避免對環境的不利影響。

2 基于逆作法施工的深基坑降水控制方案

2.1 無止水深基坑外降水控制

如果在深基坑的周圍沒有止水的帷幕，就可以在深基坑的外圍周邊設置降水井。這種降水的方式在有著開闊的地形以及足夠空間的施工條件之下比較適用，同時應該保障深基坑的周圍沒有建筑物以及其他環境方面的約束，深基坑之中的地下水滲流僅僅受到施工當地水文條件的影響作用。這種降水控制方案屬于平面滲流，降水井的附近屬于三維空間流[2]。通過這樣的方式，就可以讓深基坑得到良好的降水效果。

2.2 完全止水的深基坑內降水控制

如果在深基坑的周圍進行了止水帷幕的結構設置，而且止水帷幕已經深入到了深基坑含水層之中的隔水底板，就可以對有待開挖的深基坑土層之中的地下水進行疏干處理，在這種情況下，一般會采用到的降水控制技術是井點降水。這種圍護結構應該設置在潛水含水層里面，讓深基坑內外的地下水被分離開。此時，圍護結構會起到隔水的作用，深基坑之中的地下水不能與其他地下水產生聯系，在降水的過程中，也不會對深基坑外部的地下水造成影響。通過這種降水控制方案的應用，深基坑內部的地下水呈現出二維的流態，通過隔水的邊界實現平面滲流。

2.3 承壓含水層與止水結構的深基坑外部減壓降水控制

如果在深基坑的周圍有止水帷幕的設置，但是帷幕并沒有深入到深基坑的承壓水層之中，而降水井已經深入承壓含水層里面，此時的深基坑降水目的就是將底部承壓含水層的水頭降低，避免深基坑突涌產生流砂或底板隆起等情況發生。在這樣的情況下，因為止水帷幕不會對降水造成影響，基坑的底部承壓水處于內外連續的狀態，屬于二維流態的無界基坑平面滲流，在臨近降水井的濾管位置屬于三維空間流。這種降水控制的方法影響范圍比較大，但因為其降落漏斗比較平緩，所以抽水過程中所引起的沉降和均勻沉降十分接近[3]。在應用這種降水控制方法的時候，因為尚未開挖的土層之下依然有承壓含水層存在，所以一定要進行管涌和抗浮驗算，必要的時候需做減壓處理。

2.4 承壓含水層與完全止水層結構的深基坑內部降水控制

如果在深基坑的周圍設置了止水帷幕，并且帷幕也深入到了承壓水層之中，井點降水的前期主要目的是將深基坑底部的承壓含水層水頭降低，后期主要目的是將承壓含水層疏干。這種圍護結構設立在降水含水層的中部和上部，在深基坑內部和外部，大部分的承壓含水層都被這個結構分隔開，僅僅沒有分隔開含水層的底部。地下水流的上部是潛水含水層，深基坑內部和外部地下水是斷開的，沒有水力聯系，止水帷幕擋住了底部承壓水層的上半部分，但是其下半部分依然是連通的，含水層之上的地下水會繞流到止水帷幕之中，呈現出三維流態[4]。

3 基于逆作法施工的深基坑降水控制應用實例

3.1 工程概況

某商務辦公樓在上海市浦東新區，有2棟對稱的塔樓，屋面的主要高度為91.5 m，兩棟南北的裙樓，最大的高度為16.35 m。在2座塔樓之中，5層以上的主要功能是辦公，4層及4層以下主要功能是商用。在2棟裙樓之中，地下一共有4層，1層和2層是地下的商場，3層和4層是車庫，地下4層局部進行了人防設置。本次工程之中，深基坑的開挖面積是15 162 m2，周長是526 m。在深基坑的開挖層之下，有著高承壓的含水層，而且分布比較淺，在局部的深基坑施工之中，基本可以將承壓含水層的頂部揭穿，且含水層有著很大的厚度，不能夠通過止水帷幕將外承壓水阻斷，有著很大的降壓風險。這樣的情況如果得不到有效的處理，將會造成十分嚴重的后果，甚至可能讓周邊的路面出現坍塌現象[5]。土層參數見表1。

表1 土層參數 單位：m

3.2 現場抽水試驗

3.2.1 承壓水頭的高度

在本次工程的擬建場地之中，第⑦1層屬于承壓含水層，因此在工程建設當年的11月1日到12月31日，施工單位就在現場進行了抽水試驗，根據實際的試驗結果，承壓水頭的深度在7.0～7.2 m。試驗結果如表2所示。

表2 抽水試驗之中承壓水頭的高度試驗結果

3.2.2 主要的實驗結果

1)通過試驗得出，在第⑦層的之中，平均滲透系數為2.12 m/d，貯水率為1.76×10-3m-1，在第⑦2層的之中，平均滲透系數為2.39 m/d，貯水率是1.69×10-3m-1。

2)按照本次抽水試驗的結果對第⑦層之中抽水井進行影響范圍的計算，其影響范圍的半徑可以達到121.98 m。

3)根據本次抽水試驗的結果可以看出單井的抽水試驗的出水量為18～28 m3/h。

4)根據本次抽水試驗的結果可以看出，在承壓水的第⑦1層和第⑦2層，水力有著直接的聯系。

3.2.3 本次逆作法深基坑工程降水施工的對策

在本次逆作法深基坑工程的施工之中，因為第③層和第④層都屬于淤泥質的黏土結構，土質比較軟弱，滲透性也比較

差，所以很容易出現流變或者是彈簧土情況，特別是在第③夾層之中有著砂質粉土的土質，其含水量十分豐富，很容易出現液化現象，加之水頭差作用，就很容易出現流砂情況，這對于深基坑的開挖施工十分不利。所以在進行降水控制的過程中，首先應該將第⑦1層的降壓井按照實際的施工深度逐漸開啟，因為這一層有著比較差的滲透性，所以深基坑的降水處理不會對外部造成很大影響。其次，在對電梯井等進行開挖的過程中，應該將第⑦2層降壓井逐漸開啟，對承壓水頭的降低起到輔助作用，因為這一層有著比較強的滲透性，會對基坑外部的環境造成比較大的影響，因此，這一層的降壓井應該按照實際的需求進行降水處理，并盡可能少抽水。

4 結束語

綜上所述，在應用逆作法進行深基坑的施工過程中，我們不僅應該對土方的開挖以及深基坑的支護加以重視，同時也應該對降水處理做到足夠的重視。通過良好的降水處理，不僅可以保障深基坑施工的質量，同時也可以有效避免一系列安全隱患的存在。這對于深基坑的安全性以及周邊建筑的安全性都可以起到良好的保護作用。

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