深基坑減壓降水引發的地面沉降效應分析

李孔旺

摘要：目前，地面沉降效應儼然成為威脅工程建設質量安全的主導因素。究其原因，主要是因為深基坑降水等工程活動在一定程度上干擾了工程運行質量。針對于此，本文主要結合某地鐵工程深基坑工程運行實況，重點分析造成深基坑工程地面沉降效應的具體原因。并在此基礎上，結合深基坑工程減壓降水與地質環境監測數據，說明深基坑減壓降水引發的地面沉降效應及帶來的影響。希望通過本文的相關敘述，可以為工程性地面沉降問題的防治工作提供一定的借鑒價值。

關鍵詞：深基坑工程;減壓降水;地面沉降效應

1?深基坑工程實例分析

1.1工程實況

某地鐵車站基坑工程總長度約為193m，與規劃地鐵線之間呈現T型交互換乘特點。其中，主基坑地下連續墻多以東端頭井標準段、北端頭井換乘段以及西端頭標準段為主。在開挖深度方面，介于各個端頭及標準段規格不同的影響，因此在開挖深度方面存在較大區別。根據案例工程的實況分析來看，開挖深度分別為19.501m、17.442m以及19.116m。另外，在換乘段與北端頭井的開挖深度設置方面，多設置成為26.253m、24.482m[1]。

根據現場施工情況來看，基坑施工方式主要以明挖順作法為主。基坑主體圍護結構施工方面主張優先采取現澆鋼筋混凝土地下連續墻施工方式，目的在于進一步深化基坑主體圍護結構的運行安全，防止出現隱患問題。除此之外，在基坑施工深度的設定方面，東西端頭主要以34.20m（標高為-31.24m）為基準，而標準段主要以30.80m（標高-27.84m）為基準。在含水層的處理方面，為完全阻斷減壓降水措施。而在換乘段以及北端頭井位置處已經完全阻斷，防止后續施工出現隱患問題。

1.2現場地質條件及施工工況

該地鐵車站深基坑工程場地內的地質條件較為復雜，集中以粘性土、粉性土以及砂性土為主。現場施工過程需要根據基坑開挖深度合理安排施工步驟，其中，在施工步驟安排方面應該重點關注基坑范圍內的地下水問題，尤其是潛水與承壓水問題，盡量確保基坑范圍內的地下水運行安全[2]。

2?關于基坑減壓降水設計方案的相關分析

2.1?減壓降水設計方案

案例工程中的主體基坑被施工人員按照三個區域劃分方式進行了封堵。因此，在設計基坑降壓方案時，設計人員應該立足于不同區域基坑開挖深度情況，針對單獨抗突涌問題進行反復驗算，并得出有效數據結果。案例工程安全系數選取1.10，實行地下水降壓驗算工作[3]。

根據實際驗算結果可知，案例工程主體基坑需要適當降低承壓水水頭，因此案例工程基坑施工現場及時設置了降壓井設施。另外，在東區基坑降壓井的布設方面，優先采取備用井監測井方式，加強對基坑內部結構體系的觀測力度。

2.2?減壓降水運行情況

案例工程東區基坑主要以坑內降水范圍為主，目的在于強化止水帷幕未完全阻斷降水功能，確保含水層滲流效果得以達到預期。在正式運行過程中，基坑降壓降水運行工作需要嚴格按照一定原則進行合理實施，即“按需降壓”原則。

最重要的是，降壓過程需要嚴格控制好抽水量問題，確保基坑穩定效果得以達到預期。必要時，可以在基坑開挖期間與降水期間實行地下水人工回灌方式，及時確保承壓含水層安全運行。需要注意的是，實行相關施工工作時，現場技術人員必須具備良好的職業素質，確保降壓過程科學、合理[4]。

3?深基坑工程現場施工地質環境監測問題

現場管理人員針對案例工程施工情況，構建了一個具備深基坑工程降水與回灌于一體的綜合地面沉降體系，在具體應用過程中，主要集中以地面沉降監測剖面、承壓水位觀測井、地下水位觀測井等地面沉降體系內容為主。在布設監測剖面的過程中，最好嚴格按照基坑方向進行合理布設，即東、南、北三個方向。

其中，監測點間隔位置點最好滿足一定要求，最好在距離基坑60m范圍內進行合理布設，在基坑開挖深度的布置方面應該超過預期。除此之外，基坑北側及東側應該布設相關設施，如承壓水位觀測井、回灌井等設施，進一步確保現場地質環境監測工作得以順利貫徹與落實[5]。

4?深基坑工程土地變形特征分析

案例工程基坑減壓降水期間涉及到的土體變形問題主要集中表現為以下三種：

第一種：根據FS39-1～FS39-3標反映出，第一承壓含水層及以上的淺部土層變形問題受到距離遠近的影響，在變形方面并未發生顯著變化，且承壓水位波動情況也并未發生顯著變化。

第二種：根據FS39-4標反映出，承壓含水層頂板上覆隔水層出現一定變形現象。且隨著承壓水位的不斷下降，上覆隔水層出現明顯壓縮現象。在壓縮量的表現方面，遠比其他土層含量大得多。即便承壓水位恢復到正常數值，但是其變形量也難以恢復[6]。

第三種：FS39-5標監測反映出，承壓含水層所存在的變形問題在一定程度上與水位變化情況基本可以保持一致，也就是說會出現明顯的彈性變形情況。當降水問題停止之后，承壓水位會逐漸恢復到正常狀態，其中，土層也會緩慢出現回彈現象。

5?深基坑減壓降水引發的地面沉降效應研究

大量的工程建設活動給地下空間帶來了一定作用影響，尤其是地下空間開發的深基坑降水排水工作，給淺部地層帶來了嚴重的壓縮影響。如果深基坑減壓降水引發的地面沉降效應始終存在，那么地面上的建筑物以及周邊環境勢必會受到不良問題的影響，而出現較多風險隱患問題。根據案例工程基坑施工過程來看，深基坑減壓降水引發的地面沉降效應及影響可以集中體現為下述幾點當中：

（1）基坑開挖初期處于未減壓降水階段，因此基坑開挖過程對于土層造成的實際影響較大。但是如果土層沉降量沒有達到1㎜要求，基本上不會產生較大作用影響。

（2）基坑實行減壓降水操作之后，3倍基坑開挖深度以及相關土層所表現出的沉降速率十分明顯，且影響作用范圍也十分寬闊。可以說，減壓降水引發的土層沉降現象帶來的實際影響較大，必須加以嚴格注意。

（3）基坑減壓降水對于地面沉降所產生的影響普遍較大，且多與距離基坑邊界的距離有關。如果距離越近時，地面沉降現象就愈加明顯。關于這一點，必須加以嚴格控制。

6結束語

總而言之，面對深基坑減壓降水引發的地面沉降效應問題，建議相關負責人員應該明確地面沉降效應帶來的危害影響，最好從多個方面采取統籌規劃、合理部署措施，力求將各類隱患問題及時消除于萌芽當中。在具體實踐過程中，建議負責人員最好針對基坑開挖與減壓降水期間涉及到的地面沉降問題進行重點管理。可以通過抬升坑外承壓水位達到促進土體回彈的效果，進而實現地面沉降控制目的。

參考文獻：

[1]黃鑫磊，何曄，占光輝.?深基坑減壓降水設計優化與止水帷幕隔水效應分析[J].?上海國土資源，2014，35（02）：25-27+61

（作者單位：中鐵隧道局集團有限公司）