基坑工程降水方法及其优化分析

摘 要：基坑工程的开展能够为基坑施工提供足够的安全性，保证其整个施工的主体以及周围、地底的环境足够安全，为工程的实施产生了较大的便利。而文章以“基坑工程降水方法及其优化分析”为主题展开论述，首先概述基坑工程相关的基本内容，然后再介绍关于以济南西客站站前广场所实施的基坑工程降水的要素，接着再对基坑工程降水方法设计以及基坑工程降水相关数值的模拟及其优化分析进行论述，最后做出总结，希望能够为我国基坑工程降水方法优化提供借鉴。

关键词：基坑工程；降水方法；优化；分析；借鉴

1 基坑工程基本内容概述

1.1 基坑工程的含义

基坑工程指的是为了保证基坑施工、主题地下结构的安全以及周围环境不受损害而采取的支护结构、降水和土方开挖与回填，其中包括了勘察、设计、施工、检测等等，因此称作基坑工程。基坑工程是集地质工程、岩土工程、结构工程和岩土测试技术于一体的系统工程，主要内容有工程勘察、支护结构设计和施工、土方开挖和回填、地下水控制、信息化施工及周边环境保护等等。

1.2 基坑工程的特点

（1）基坑工程具有较大的风险性：由于基坑支护体系一般都是临时措施，其荷载、强度、变形等多个方面的安全储备较小。

（2）基坑工程具有明显的区域特征：不同区域中有不同的工程地质以及水文地质条件，就算是在同一地区也可能会有较大的差异。

（3）基坑工程具有明显的环境保护特征：基坑施工会引起周围地下水位变化和应力场的改变，从而导致周围的土体发生变形，对相邻环境造成不利的影响。

（4）基坑工程具有很强的个性特征：基坑所处的区域地质条件具有多样性，基坑周围的环境具有复杂性，同时基坑形状和基坑支护形式也都具有多样性，这就决定了基坑工程具有鲜明的个性。

2 关于基坑工程降水的要素

2.1 施工地区及其周围的环境

要开展基坑工程，必须对指定地区及其周围的环境进行仔细的勘察，以便制定出合适的施工方案。以济南西客站站前广场基坑工程为例来进行工程概况分析，这一基坑工程位于京沪高铁主站房的东侧，而京沪高铁主站房的西侧则为高铁路基，处于站前广场西侧的则是为了济南轨道交通6号线而预留的地区，距离西南角五十米左右就是为了建立公交枢纽的地区，剩下的地方就几乎都是作为拆迁场地来进行处理的，其中也没有以及建好的既有建筑物，这就是济南西客站前广场基坑工程的地面概况。该基坑工程的地下结构外墙和高铁路基的距离仅为85米左右，没有地下的管线，基坑地下的挖深平均为13米左右，但是由于北面和南面都是高层的建筑，因此就挖深为15.9米左右，而关于地铁1号线的埋深则设为16.41至21.4米，整个基坑的支护范围设定为470米×350米，这就使该基坑工程的地下概况。经过了整个工程实施方案的制定，最后将该范围内各地区的水位降深进行预设，如广场区域的地下水位降深约为10米，南北区高层建筑地区的水位降深约为13米，预埋地铁1号线降深约为14至19米，而自然地坪之下的地下水位降深则为18.5米至10米。要想基坑工程可以顺利地实施，那么施工地区周围环境的各个方面要素就是非常重要的，必须像该例子一样进行全方位的勘察，才能够有足够的保证。

2.2 工程地质与水文地质的重要性

工程地质与水文地质也是基坑工程实施前及实施过程中所不可忽视的一部分，同样是以济南西客站站前广场基坑工程为例来进行说明。

该地區工程地质环境为，地层上部是由软可素粘性土、局部夹中、粗砂以及卵石土所组成的第四系全新统河流冲积成因，下部为由粘性土、袈裟图以及卵石土构成的第四系更新统山前冲击成因，其中钻探深度范围内底层可分为九层。对施工地区的工程地质环境进行了细致的考察，才能够确定条件是否符合施工要求，才能够确定具体在该地域的哪个地区展开施工。

3 基坑工程降水方法设计

3.1 止水帷幕

止水帷幕是基坑工程的工程主体外围止水系列的总成，主要是用来阻止或者减少基坑侧壁及基坑底地下水流入基坑而采取的连续止水体。止水帷幕是基坑围护的三个主要部分之一，其作用就是使挡土墙后的土体固结，从而能够阻断基坑内外的水层交流，主要是通过水泥土搅拌桩或者是压密注浆这两种形式来实现。止水帷幕的主要作用就是如果基坑底面处于地下水以下，降水出现困难时进行止水帷幕的设置，以此来防止地下水的渗漏，连续搅拌桩，单管、三管旋喷桩形成的止水墙就称作是止水帷幕。这就是基坑工程降水方法中的主要方法之一。

3.2 降水方案

如果某些工程施工场地的地下水埋深比较浅，但是地下水储量比较丰富的情况之下，就需要采取相关措施，才能够防止在基坑工程实施过程中出现一些意外。出现这样的情形，就需要在基坑的开挖支护和其中的基础施工过程中运用相关的降水措施来对地下水进行抽排。首先在进行降水作业应该采用大口径管井降水井；然后再通过在基坑坑底和坑顶设置相应的排水沟、集水盲沟以及集水井来配合第一个步骤中的管井降水，以此来达到有效控制地区地下水位的目的；最后就是在保证止水帷幕之外的地下水位能够保持稳定的前提之下，在止水帷幕的外侧再进行回灌观测井的设置，从而就能够有效减少基坑降水引起的帷幕外的地下水扰流，防止地面出现不均匀沉降的不良情况。

4 基坑工程降水相关数值的模拟及其优化分析

4.1 数值计算原理

关于基坑工程降水相关数值的计算与研究，一般是采用FLAC3D这一软件来进行的，该软件既可以对多孔介质中的流体流动进行模拟，还可以对流体进行单独的计算，可以将渗流作为唯一必要条件，也可以将流体与力学二者的计算结合在一起来进行。FLAC3D对于渗流的计算功能非常强大，对于解决完全饱和以及具有地下水变化的渗流问题有积极的促进作用，而同时其中渗流计算的控制微分方程还包括三种类型，主要有输运方程、质量守恒方程以及本构方程。

4.2 基坑工程降水方法的优化分析

现如今的科学技术不断地发展，计算机科技在很多工程施工前和施工的过程中都能够起到非常重要的作用，由上文可知FLAC3D这一软件对于基坑工程降水数据的计算十分有利，而该软件同时也属于计算机中的一种，由此可见计算机对于基坑工程降水方法优化分析的重要性。无论是在哪里进行基坑工程的实施，都应该事先对该地区的地下水变化规律以及周围环境条件进行细致的探查，以此来建立相应的数据模型，才能够在运用计算机的过程中事半功倍。

5 结束语

本文主要通过基坑工程基本内容概述、关于基坑工程降水的要素、基坑工程降水方法设计以及基坑工程降水相关数值的模拟及其优化分析这四个方面展开了论述，认为如果要想将基坑工程的损失降到最低并且保证基坑工程能够顺利实施的话，就必须在降水方面寻找到真正优化有效的方法，希望文中所总结出的优化分析建议能够为这方面的研究产生积极的促进作用。

参考文献

[1]张奉春.基于数值模拟的基坑工程降水方案优化设计[J].价值工程，2011（16）.

[2]丁春林，张小伟，朱恺，等.基坑降水对土侧压力系数的影响[J].同济大学学报（自然科学版），2011（05）.

作者简介：李殷龙（1988，07-），男，汉族，四川南充人，毕业于西南石油大学，本科学历，土木工程专业，现就职于南充职业技术学院，土木工程系助教。