深基坑支护施工中降水设计的运用

翟超众

（中铁一局城市轨道交通工程有限公司，江苏 无锡 214000）

近年来，深基坑施工呈现基坑深度逐步增大、施工日益复杂的特征。在城市现代化的发展中，深基坑工程基本上是所有城市建筑施工的重要环节，其在实际的施工过程中，包含基坑开挖、降水与排水、基坑支护、围护结构设计等诸多环节，每个施工环节都可能面临一定的风险。而支护与降水是提高深基坑稳定性、避免地下水等水体对基坑不利应用的有效途径，因此各工程项目都需要从实际情况着手，选用科学的支护与排水技术。

1 工程概况

南通市轨道交通系统内的易家桥站位于青年中路与城市路交叉路口下方，沿青年中路敷设，横跨宝塔河，车站为地下两层岛式车站，站台末端带渡线车站。车站有效站台中心线的里程为右ZK10+668.000，起点里程为右CK10+592.2，终点里程为右CK10+860.1；车站全长267.9m，有效站台长度为120m，标准段基坑宽度为19.7m，基坑深度为18.5m，盾构段基坑深度为20.72m。该站基坑采用明挖法施工，河下局部逆作顶板，局部半盖挖施工。车站相邻区间采用盾构法施工，小里程端盾构均提供双线始发，大里程端左线盾构始发，右线盾构平移始发。综合该工程的区域环境，采用地下连续墙支护结构。

车站周边道路下方有污水、给水、燃气、通信、雨水、排水等管线，宝塔河从场地中部南北向穿过，且该区域内的地下水丰富，在深基坑支护施工过程中，需采用必要的措施进行基坑降水处理，否则会引发严重的施工事故。该工程的降水复杂性如表1所示。

2 深基坑降水施工的方法与作用

2.1 深基坑降水施工的主要方法

在深基坑降水处理上，主要包含了以下的处理方式。（1）截水。对城市内部的基础工程建设而言，如果深基坑工程处于城市管网密集的区域内，在施工过程中，施工人员需充分考虑降水处理对周边环境、建筑物等造成的影响。如果降水处理会造成土壤沉降、建筑物稳定性不足，需采用必要的截水手段，将地下水控制在深基坑施工影响范围以外。（2）降水法。降水法的应用主要是对地下水位实施井点控制，将地下水水位控制在安全范围内。在实际的应用中，在深基坑施工现场进行井点管的埋设，并配置相应的抽水泵等抽水设备，使得在保障基坑结构稳定性、土壤结构安全性的基础上，抽走基坑内多的地下水，将深基坑地下水水位控制在合理的范围内。这种降水处理方式在管涌、流砂问题的处理上极为有效。

2.2 深基坑支护中降水的作用

在深基坑工程中，降水设计与施工具有重要的作用。（1）有效实现了深基坑底部与坡面渗水现象的预防，为深基坑开挖创造了相对干燥的环境，避免了基坑开挖过程中土层流失情况的发生。当深基坑开挖深度达到地下水位以下时，地下水会随着开挖作业的进行逐步渗流入基坑内部，进而影响深基坑总体结构的稳定性。（2）深基坑施工中的降水处理，有效降低了基坑周边、内部土体的含水量指标，优化了土层的力学性能，使得支护结构能够发挥其作用，保障土体的强度。

3 深基坑支护中的降水设计

3.1 降水方案选择

结合易家桥站的工程特点，在该工程深基坑施工范围内包含潜水含水层，开挖面以下存在承压水。综合分析，该工程的潜水采用坑内疏干降水、承压水采用坑内减压降水的处理方式。在疏干降水处理上，主要包含了以下降水井类型。（1）疏干深井。这种管井的施工工艺发展相对成熟，在很多城市深基坑潜水处理上最为常用，在具体的抽水过程中，疏干深井将基坑围护结构形成一个相对独立的模块，有效避免了抽水对周边环境的影响，在降水处理上，可以依据开挖的深度来实现降水水位的灵活调整。（2）疏干减压混合深井。这种深井形式相对特殊，在两个或者两个以上含水层的处理上更为有效，在布设过程中需结合含水层的厚度来进行实管与滤管的交替布置。

3.2 降水井布置

在该工程中，结合深基坑工程区域内地质地形情况的分析，为保障降水效果，相关人员需进行疏干井与降压井的科学布置。在疏干井的布置过程中，相关人员需结合工程围护结构的设计要求，降水井布设时，避开基坑主体结构，需始终维持均匀布设。疏干降水井的布置数量确定需结合疏干降水面积与单井有效疏干面积二者的比值来确定。而在降压井的布置过程中，由于其主要布置在承压含水层，存在基坑突涌的威胁，为保障布置的科学性，需做好专门的水文地质渗流计算、突涌稳定性计算。基坑降水过程中，坑内坑外的地下水水位始终保持同步状态，而坑内降水将同样引起坑外水位的降低，坑外可能存在地面沉降威胁。因此，在降水处理时，同样需要进行坑外水位的实时监测，如可以在坑外布置水位观测井、回灌井。

在深基坑降水处理上，疏干深井的降水处理往往需要在深基坑开挖之前的一周进行，有时甚至在开挖之前的一周以上时间进行。只有提前进行降水处理，才能够最大程度上将基坑土体中的含水量控制在合理的范围内，为后期的基坑开挖与支护创造更为安全的环境。在疏干井降水处理上，需严格根据开挖进度来实施降水，始终保持疏干井内的水位处于基坑开挖深度以下。疏干井实施抽水之前，工程单位需设置坑外潜水位干测控，保持疏干深井的不间断抽水。减压深井的运行过程中，工程人员需结合基坑开挖深度、承压水埋深情况，确定最佳的抽水井个数与抽水量大小，其降水保持间断性，当地下构筑物施工达到上覆压力与地下水头顶托力相同的情况下，要立即停止降水作业。由此可见，其降水时间具有不确定性，上覆压力与顶托力平衡的时间就是停止降水的时间，而在减压深井的运行中，坑内外观测井都实施人工作业。

4 深基坑降水施工的技术要点控制

4.1 采用回灌技术

在市政工程建设中，为保障深基坑降水与排水工作的顺利进行、提高建筑基础结构的稳固性，常常会应用回灌技术，以应对一些安全隐患。深基坑地下水管井回灌主要是将回灌井设置在抽水井与被保护建筑物之间，一般回灌井需设置一排，当在抽水处理的过程中坑外的地下水水位发生急剧的变化时，回灌井可以发挥其向地下灌水的作用，从而将深基坑周边区域内的地下水水位恢复到正常状态。在井点的抽水过程中，回灌井逐步向土层中灌入了一定量的水，这种水形成了稳定帷幕，最大程度上避免了被保护建筑物地下水的流失，将地下水水位与水量始终控制在相对安全的状态下，维持了建筑物的稳定性。当水注入回灌井时，井周围的地下水水位呈现逐步上升的状态，而此上升水位就是回灌水位。在回灌水位与地下水位之间，存在着明显的水头差，这种水头差的存在使得注入回灌井中的水可以逐步向含水层渗流。如果渗流量与注入量相同，此时的回灌水位将处于相对稳定的状态。回灌井回灌量是由含水层的渗透性来决定的，渗透性的差异会造成极大的回灌量差异，因此在降水处理中，需根据含水层的渗透性科学控制回灌量。

4.2 采用砂沟或砂井回灌技术

虽然回灌技术的应用实现了对建筑物地下水量的科学控制，但应用回灌技术并不能完全保持建筑物的稳定状态，而利用砂沟与砂井技术，能够有效改善深基坑降水处理中周边建筑不稳定的问题。在很多工程中，砂沟与砂井技术得到了有效的应用，取得了理想的应用效果。在具体应用中，需在各个建筑物、降水井点之间进行砂井的布设，这些砂井可以在降水处理中发挥巨大的保护作用，而在砂井周边进行砂沟的布置，可以发挥砂井与砂沟的作用，及时将降水井内排出的水引入砂沟中。最终进入砂沟内的水将经由砂井进入地下，实现对建筑物地下水的补给，保持建筑物地下空间内水量的合理性。

4.3 保证井点管周围的施工质量

深基坑工程是工程建筑的基础性结构，在实际的施工过程中，降水处理极为重要，要实现良好的降水与排水效果，施工人员还需要保障井点管周边的工程质量，在维持降水正常进行的过程中，保持其他施工工序的顺利进行。此外，井点管周边工程质量的控制还能够起到良好的防水作用，将建筑物地下空间的地下水水位、水量始终保持在合理的范围内。比如，施工人员如果是在建筑物周边进行的井点修筑，需严格遵守相应的施工规范，在建筑物周边设置多个井点，而在中间需尽量少设。

5 结束语

降水是深基坑施工的难点，由于不同的深基坑工程中常常存在着工程地质条件、水文条件的差异性，在降水设计与处理上，所采用的降水方式也有所区别。工程施工人员需结合工程现场的地下水分布情况，应用科学的降水技术，保障降水处理的效果，提高深基坑施工的安全性。