浅谈深基坑施工地下水异常补给的降水施工技术

熊兵

【摘 要】针对深基坑开挖过程中，降水出现异常后进行的原因分析及采取的相应措施

【关键词】基坑；按需降水；水源补给；措施

近年来，随着我国经济的建设的飞速发展，国家对基础建设设施的投资加大以及房地产市场的蓬勃发展，上海正经历着史无前例的城市工程建设。其中，深基坑的实施，在诸多工程领域大量出现，建筑工程、市政工程、水利工程，尤其是城市轨道交通工程中无不遇到。由于上海地区地下水丰富，水位较高，在深基坑实施的过程中，降水施工尤为重要。

1.降水目的

开挖深基坑过程中，由于含水层被围护结构阻断，基坑内外产生压差，地下水会向基坑方向渗流，对围护结构进行渗透，同时坑底由于土体移除卸荷，底部在水力作用下产生上浮力。为保证基坑在开挖过程中的安全，通过采取基坑降排水，以期到达如下目的：

1）疏干开挖范围内土体中的地下水，方便挖掘机和工人在坑内施工作业。

2）降低坑内土体含水量，提高坑内土体强度，减少坑底隆起和围护结构的变形量，防止坑外地表过量沉降。

3）提高边坡稳定性，防止土层开挖过程中产生滑坡。

4）及时降低下部承压含水层的承压水水头高度，防止基坑底部突涌的发生，确保施工时基坑底板的稳定性。

2.降水方法

降水在工程实践中，运用十分广泛，在选用降水方法时，应综合考虑工程地点水文地质情况、地下水蕴藏条件、周边水系补给情况、降水对周围建构筑物的影响等。

目前上海地区深基坑施工降水通常采用的是管井法降水。

3.降水井设置

深基坑的施工，通常采用明挖顺做法，管井设置考虑既要疏干开挖范围内土层含水，又要降低承压水层对坑底的影响，所以管井设计时根据降水对象的不同，分为疏干和降压两种类型，前者的对象主要为潜水，后者则为承压水。

3.1 管井的作用

疏干井为基坑开挖创造干地施工条件，降压井为减小承压水对基坑底板的影响。

3.2 管井结构型式

降压井的布置事先往往根据经验参数法进行计算，为了能更能符合工程需要，除了先期完成降压水井后实测承压含水层的水头高度和实际出水量外，另需要在现场做抽水试验，以获得场地内的实际水文地质参数，来验证计算的合理性和井结构设计的准确性，必要时需调整井数量和结构。

3.3 管井运行

根据基坑位置水文地质情况和前期降水试验数据分析结果，确定疏干井的运行时间；一般在基坑开挖前一个月左右就开始运行。

降压井是否需要运行，要结合工程实际情况进行确定，例如是否存在地下水较快补给，承压水（非承压水）层与其它含水层是否有水力联系等，但首先要判定基坑底板稳定性。

基坑底板的稳定条件：基坑底板至承压含水层顶板间的土压力应大于安全系数下承压水的顶托力。即：ΣH·γs ≥ Fs·γw·h，其中：

H - 基坑底至承压含水层顶板间距离（m）；

γs - 基坑底至承压含水层顶板间的土的重度（kN/m3）；

h - 承压水头高度至承压含水层顶板的距离；

γw - 水的重度（kN/m3），取10kN/m3；

Fs - 安全系数，一般为1.0～1.2。

进行降压除了考虑基坑底部承压水的水压力，按照计算及观测水位按需降水外，又要密切关注降压对周围环境的影响，不致引起地表不均匀沉降和影响建（构）筑物安全。

4.降水过程异常补给及应对措施

4.1 异常问题

工程實践中，基坑内的井点出水量在正常情况下后期要呈减缓趋势，如果日出水量没有变化，则表明出现了异常情况。这个时候，盲目继续开挖，可能会导致基坑底部失稳的严重后果，必须停止继续向下开挖，分析情况后再行施工。

在无法判断是基坑本身的含水量，还是存在坑外的水源补给，可采取如下措施进行验证：统一泵的功率、泵的位置（地面下深度）、出水管的管径做抽水试验，建立抽水试验数据报表。如果出水量并未出现减缓的趋势，停抽后水位回弹速度较快的话，可以确定坑内存在地下水的补给。

同时，根据井点位置水位下降速度、回升速度的快慢，可以初步判断确定某区域内的水源补给丰富程度。结合工程水文地质情况、实施过程中施工记录进行各种可能性的判别：

1）各土层之间是否存在垂直水源补给，具体结合地质勘探报告。

2）地质情况突变，维护结构未将含水层隔断，在底部形成水源补充。

3）维护结构的施工过程中是否出现过特殊状况，从而影响到维护结构形成止水帷幕。

4.2 针对性措施

1）维护结构接缝加固

对维护结构（地下连续墙）接缝处采用取高压旋喷加固。

2）维护结构疑问段加固

对维护结构施工中存在疑问的地方进行补强加固。

3）在坑外布置承（微）承压水观测井（必要时作为应急抢险回灌用）。

4）应急预案

①现场准备足够的应急材料、机械（双液注浆机、阿特拉斯钻机、备用发电机、挖机、吊机等）、人员等。

②建立应急抢险组织机构，落实抢险的工作程序及各人员的责任分工。

5）有针对性的对各专业作业队伍进行交底，实现多工种，多渠道预警，以便及时发现险情，迅速排除险情。

6）完善所有措施后继续开挖，在满足开挖需要的前提下按需降水，如开挖过程中水位上升速率过快则开启坑外降压井，同时加强对周边环境的监测。

5.结语

降水施工作为深基坑实施的重要措施，经常会出现很多意想不到的情况，这样就要求施工单位对异常情况引起足够重视、认真分析，积极采取应对措施，通过采取以上工作程序，将可能的风险降低，确保基坑安全和工程效益。

参考资料：

1.《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）

2.《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）

3.《建筑基坑工程技术规程》（JGJ120-2012）