浅议地下水对基坑安全的影响

浅议地下水对基坑安全的影响

摘要： 地下水的治理是基坑设计和施工中必须考虑的问题。论文简要介绍了地下水的主要类型、一般治理措施以及由于治理不当而导致的事故，分析了引发事故的原因。

关键词：地下水，基坑，安全

Abstract: Groundwater management must be taken into account in foundation pit design and construction. The paper briefly describes the main types of groundwater, the common management measures, and the accidents led by mismanagement,and analyzes the causes of accidents.

Key words: groundwater; foundation pit; safety

1 引 言

在深基坑工程中，地下水的治理是必须考虑的问题。据唐业清教授]对全国160余起基坑事故的分析，在所有的失事基坑中，由于设计和施工中对地下水处理不当而造成基坑失事的比例达到60%。目前，对基坑工程中地下水治理的研究已作了大量的工作，取得了不少成果。本文希望能在前人研究成果的基础上，对基坑中地下水的类型、在施工中遇到的问题以及处理方法、基坑设计和施工中需要注意的问题对现有研究成果作简单归纳和分析。

2 地下水的基本类型及对基坑的影响

在我国许多地区，地层呈现典型的二元结构，即上部的粘土层和下部的砂砾层，存在

于粘土层中的为上层滞水和潜水，存在于砂砾层中的为承压水。本文主要讨论上层滞水和承压水对基坑安全的影响。

2.1 地下水的基本类型

（1）上层滞水

上层滞水一般分布于上部松散地层的包气带中，属于深基坑中地下水的第一含水层，微透水至弱透水，无统一水面，水位随季节变化，不同场地不同季节的地下水位各不相同；涌水量小，且随季节和含水层性质的变化而有较大变化；与区域地下水无水力联系，与邻近地表水体一般无水力联系。

上层滞水主要靠降雨、周边供水管道漏水、周边电（光）缆沟或废弃箱涵中的废水补给。

（2）承压水

承压水一般埋藏于场地下部含水层中，具有承压性，水头随场地位置而变化；一般不受当地气候因素的影响；场地内的水头保持相对稳定；水量由含水层或含水构造的性质、渗透性等决定；承压水

由于其埋深大、水头高、水量大等原因，对深基坑施工和地下室施工危害较大，治理因难；与附近的河流或湖泊可能有水力联系。

2.2 地下水治理的基本原则

在基坑设计过程中，治理地下水的基本原则是疏堵结合。疏是指将基坑范围内的地表水与地下水排除，如采用明沟排水、井点降水等，该方法施工简便，成本低，操作技术易于掌握，已广泛应用各类基坑施工中；堵是指通过有效手段在基坑周围形成止水帐幕，将地下水止于基坑之外，如粉（浆）喷桩帷幕、高压旋喷桩、沉井法、花管注浆、灌浆法以及地下连续墙等。止水法相对成本较高，施工难度较大。

2.3 地下水治理方案的选择

在基坑设计过程中，地下水的治理方案与基坑开挖深度和土质情况有密切关系。

对开挖深度不超过6m的基坑，通常采用土钉支护、锚喷支护、重力式挡墙等，上层滞水一般采用埋管引流的方法，支护结构后土层的水经排水管汇集到坑底排水沟，最后由集水井排至地面；

对开挖深度超过6m的基坑，土质较差存在深厚软土层时，多采用桩排支护、板桩支护、地下连续墙支护等。深基坑开挖时，对基坑底部隆起和突涌防护也很重要，由于本基坑地下水位较高，若不降水则会造成突涌，所以必须对地下水进行治理，方案主要有“全封”方案、“半封半降”方案和“全降”方案。

“全封”隔渗（包括水平封底隔渗和落底式竖向隔渗），是指在基坑周边及坑底用人工方法设置一定厚度的隔水帷幕，来阻止场地内承压水向基坑内运动，这类隔渗通常采用高压旋喷灌浆工艺，该方法施工周期长，工程造价太大，尤其施工质量难以保证，往往出现全封底之后又出现到处涌水的现象，而后又必须重新采用降水井来救险。

“半封半降”，采用封降结合，它是武汉市地下水处理技术的创新，它是将隔渗帷幕

厚度变薄，辅以深井减压降水，尽可能减少抽水量，主要用于降水对周边环境影响较大而不宜采用“全降”地区的基坑，曾在武汉阳光大厦深基坑成功地应用，但是其工程造价仍较大，要高出“全降”方案数倍，本工程亦不宜采用。

“全降”，在基坑周边及坑内优化布置一定数量的降水井，通过降水井抽排承压水，使基坑内承压水头降低至不会引起坑底突涌、流砂的高度，从而保证地下室的安全施工。这种方法施工周期短，施工质量易于控制，工种造价低。其缺点是可能引起基坑周边一定范围内少量地面沉降，但只要设计得当，科学管理，是可以将其缺点控制在最小范围内。

基坑侧壁滞水易引起支护桩间涌水流土，严重时造成周边土体沉陷，其治理措施一般采用封堵、疏导相结合方式，即在支护桩外侧利用粉喷桩帷幕进行挡土，并埋设排水管用来排水。

2.4 地下水对基坑的影响分析

在基坑工程中，若对地下水处理不当，也可能导致基坑出现险情甚至事故。主要有：①地下水渗透引起的基坑开裂坍塌；②基坑突涌导致基坑底土开裂出现管涌；③暴雨袭击中基坑长期受雨水浸泡引起地基土强度降低；④基坑周围水管破裂漏水及生活用水渗入基坑，引起岩土力学性质发生变化；⑤降低地下水位引起地面沉降及周围建筑物倾斜开裂。

引起的事故原因主要包括有设计和施工两个方面：一是设计人员不熟悉水文地质原理，未掌握地下水的埋藏、补给径流和排泄条件、开挖前后水文地质的变化及地下水运动规律，因而造成止水措施不切合实际，出现桩间距过大、止水帷幕设计深度、厚度不够，降水深度不足等；二是施工单位偷工减料，不按设计要求施工，出现止水帷幕施工质量差达不到止水效果、注浆工艺不完整、压力不够，使桩与桩之间不能连接密封等。

基坑的管涌问题是设计止水措施不力，未对基坑底面加固，使地下水向上的渗流力大于基坑底土的浮重力，造成管涌、流砂，这类事故虽然不多，但造成事故的危害相当大．也较难处理。水管和生活用水渗人基坑引起事故，在基坑事故中占有一定比例，如果说基坑其它事故有一些天灾或认识与经验不足的技术问题的话，这类事故可以说完全是人

为造成的。

3 结语

在深基坑设计和施工过程中，上层滞水和承压水对基坑的施工和地下室施工都有显著的影响，若处理不当，容易引发工程事故，在设计和施工时都必须要引起足够的重视，需要注意一下几点：

（1）地下水的治理要遵循疏堵结合的方法，强行封堵或听之任之都是不可取的；

（2）上层滞水的补给水源较多，包括暴雨、久雨、废弃箱涵中贮存的污水、电（光）缆沟中的废水、供水管道破裂等，所以，设计时应对基坑周边进行调查，提出具体措施；

（3）承压水的治理多采用深井降水＋半落地止水帏幕的方案，设计时要防止坑壁侧涌和坑底管涌；

（4）在施工过程中，要加强观测，对上层滞水，注意观察排水管的水流量的大小和含砂量；对承压水，要注意观察抽水的含砂量，随时对地下水水位观测，保证地下室施工安全；

（5）在基坑施工前，施工单位要制定抢险预案，贮存一定的物资，如木桩、麻袋、水

玻璃等。