浅谈建筑工程基坑降水技术的应用

袁琦

摘要：基坑降水的目的是为基础工程施工提供地下工程作业条件及保证基坑边坡的稳定。本文主要从建筑工程基坑降水的定义谈起，然后针对基坑降水的主要技术做了分析，并针对主要预防控制措施做一些探讨和阐述。

中图分类号：TU7文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1 建筑工程基坑降水

高层建筑和地下工程的构筑物中，几乎每年都有因流砂、管涌、坑底失稳、坑壁坍塌等引起的工程事故，造成周围地下管线和建筑物不同程度的损坏。因此在基坑工程中通常须降低地下水水位，以保证工程施工的顺利进行。

基坑开挖前首先保持基坑干燥状态，创造有利于施工的环境。其次是确保边坡稳定，做到安全施工，如果忽视这些必要条件，其后果是非常严重的。有的基坑积水或土质松软，工人难以立足，无法施工。有的出现“流砂现象导致边坡塌方，地质破坏。有的内部基坑土体发生较大的位移，影响邻近建筑物的安全。之所以会出现这些异常情况，都是由地下水引起的。

在基坑开挖施工中，为了避免上述的地下水对基坑产生的不良影响、防止坑壁土体坍塌、确保干作业下的施工环境、保证施工的安全和工程质量，必需降低地下水水位。基坑降水的作用，主要有截住基坑坡面及基底的渗水；增加边坡的稳定性，并防止基坑边坡或基底的土粒流失；减少板桩和支撑的压力，减少隧道内的空气压力；改善基坑和填土的特性；防止基底的隆起与破坏。

2 建筑工程基坑降水的技术分析

明沟排水是在基坑内设置排水沟和集水井，用抽水机械直接将地下水从集水井内排出，以达到疏干基坑内地下水的目的。

轻型井点抽水是利用真空原理，使土中的水分和空气受真空吸力作用而产生水气混合液，由管路系统向上被吸入到水气分离器中。空气从分离器上部真空排出，而水经离心泵由水管排出。轻型井点适用的土层渗透系数偏小时，需要采用在井点管顶部用粘土封顶和保证井点系统各连结部位的气密性等措施，以提高整个井点系统的真空度，才能达到良好的降水效果。管井井点降水方法是利用钻孔成井，围绕开挖的基坑每隔20~50m设置一管井，每个管井单独用一台水泵(离心泵或潜水泵)进行抽取地下水，以达到降低地下水位的方法。管井井点适用于用轻型井点不易解决的、一般用于渗透系数大于0.1，地下水丰富的砂土、砂质土、粉土与碎石土等土层。管井井点具有排水量大、排水效果好、设备简单、易于维护等特点，可代替多组轻型井点作用。喷射井点是采用高压水泵将压力工作水经水管压入井点内外之间形成空间，并经过喷射器两边的侧孔流向喷嘴。由于喷嘴截面的突然变小，喷射水流加快(一般流速达30m/s以上)，这股高速水流喷射之后，在喷嘴射出的水柱周围形成负压，从而将地下水和土中空气吸入并带至混合室。其主要优点是降水深度大，但由于需要双层井点管，喷射器设在井孔底部，有二根总管与各井点管相连，地面管网敷设复杂，工作效率低，管理困难。

当降水深度很大、管井深度大于15m，在管井内用一般的水泵不能满足时，可改用特制的深井泵，即深井井点降水法。深井井点适用于水量大、降水深的场合，当土粒较粗、渗透系数很大，而透水层厚度也大时，此时采用深井井点较为适宜。

3 建筑工程基坑降水施工技术控制措施

3.1 止水帷幕的设计

止水帷幕是在基坑开挖和地下构筑物施工时防止地下水横向渗流的竖向作业措施或防止基坑底地下水突涌的水平作业措施。目的是为了保证基坑基本干燥，使基坑开挖和地下构筑物施工得以顺利进行，基坑周边不因土体中地下水渗流而产生过大的位移变形。

合理的设计止水帷幕不仅可以提高基坑的安全度，降低降水费用，减少基坑抽水量，而且可以见少降水引起的沉降变形和不均匀沉降。在计算过程中，假定帷幕的渗透系数是零。设置止水帷幕可以大大减少基坑周围土体总沉降量和不均匀沉降，缩小降水的影响范围。在设置帷幕时基坑外地表的总沉降量比不设帷幕时减少了近70%。这说明根据实际情况合理的选用止水帷幕对减少基坑出水量，减少地表沉降和缩小降水的影响半径效果明显。

3.2 回灌井的设置

降水对周围环境的不利影响主要是由于漏斗形降水曲线引起周围建筑物和地下管线基础的不均匀沉降造成的。因此，在降水场地外缘设置回灌水系统保持需保护部位的地下水位，可以大大降低由于降水所产生的危害。回灌井点就是在降水井点和要保护的地区之间打一排回灌井点，在利用降水井点降水的同时利用回灌井点向土层内灌入一定数量的水，形成一道水幕，从而减少降水范围以外区域的地下水流失，使其地下水位保持基本不变，达到保护环境的目的。回灌井点的布置和管路设备等与抽水井点相似，仅增加回灌水箱、闸阀和水表等少量设备。抽水井点抽出的水通过储水箱后，用低压送到注水总管，多余的水用沟管排出。另外，回灌井点的滤管长度应大于抽水井点的滤管，通常为2m-2.5m，井管与井壁间应回填中粗沙作为过滤层。

由于回灌水时会有沉淀物、活动性的锈蚀，以及难溶解的物质积聚在注水管内，在注水期内需不断增加注水压力才能保持稳定的注水量。对注水期较长的大型工程可以采用涂料加阴极保护的方法，并在储水箱进出口处设置滤网，以减轻注水管被堵塞的对象。注水的过程中应保持回灌水的清洁。回灌保护区内应设置地下水位观测井，连续纪录地下水位的变化。通过调节注水系统的压力使地下水尽可能保持原始的天然地下水水位。

3.3 其他措施

合理设计降水井单井的结构，根据水文地质条件和含水层、弱透水层组合结构而定，对于透水性小、压缩性大的土层，如粘土层、亚枯土层或其相隔的粉土层，单井的结构宜用死管阻水，以减少地下水的排出量。

在降水的方式上，根据具体工程要求，合理控制各单井的降水时间、降水强度。着眼于在同样工程效果的前提下，使地下水水头降深的时空分布更有利于控制地面沉降的发生和发展。尤其是要利用透水性小、压缩性大的土层(如枯土层、亚粘土)其地下水流的滞后性效应，合理安排工程进度和各单井的降水时间、降水强度，达到控制地面沉降的目的。群井的布置上，不能简单的等间距、几何规则的设置降水井点。应视水文地质条件和含水层、弱透水层厚薄、渗透性强弱、相互结合以及工程降水和地面变形要求具体布设。基坑降水引起坑周地面沉降致灾的，大多是因井水中含砂量高。实践表明，井水中的含砂量以小于十万分之一为宜。若有降水井超标，必须及时调整，甚至关停。精心设计，精心施工，保证成井质量，及时调整降水强度，缩短降水延续时间，可有效控制其沉降量。及时进行监测，尽量缩短工期.尤其在排水比较滞后的枯土层比较厚的地区，效果更好。

4结语

降水引起的地表沉降包含了土的固结过程，在一定时间内是随时间的增加而逐渐增加的，最后趋于稳定。因此，为了控制沉降的发展，不仅应该尽量减少抽水量，减小最大降水深度;还应该尽量减少抽水时间。在降水期间，提高施工进度，抓紧挖土和主体结构的施工，以达到既保证施工质量又保证了安全的效果。

参考文献

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[2] 安康.深井井点在深基坑降水的应用.科技信息.2009(3)

[3] 吴志华，杨强，丁伟翠.某基坑降水的设计与施工.山西建筑.2009(7)