基坑降水浅析

施工技术与应用　囵囝团豳　基坑降水浅析　摘要：文章主要探讨基坑降水的治理办法；基坑降水的缺陷及防护措施以及基坑降水须考虑的因素　关键词：降水方法防护措施降水因素　近年来，由于各种复杂原因。我国基坑工程事故常有发生，这些基坑工程　事故主要表现为支护结构产生较大位移，支护结构破坏，基坑塌方及大面积　滑坡，基坑周围道路开裂和塌陷，与基坑相临的地下设施变位以至于破坏，临　二、基坑降水的缺陷及防护措施　基坑工程中对场区地下水处理采用排降法较阻挡法的最大缺陷是会引　近的建筑物开裂甚至倒塌等等。大部分基坑事故都与地下水有关，因此，在基　坑工程施工中必须对地下水进行有效治理。　一、降水方法及比较　地下水治理，主要有降水和截水两种方式。下面主要探讨一下基坑降水　的治理办法。基坑降水主要有明沟加集水井、轻型井点、喷射井点、电渗井点、　深井井点等等。各种降水方法比较如下：　１、明沟加集水井：明沟加集水井是一种人工排降法，它具有施工方便，用　具简单，费用低廉的特点，在施工现场应用的最为普遍。在高水位地区基坑边　坡支护工程中，这种方法往往作为阻挡法或其它降水方法的辅助排降水措　施，它主要排除地下潜水、施工用水和天降雨水。在地下水较丰富地区，若仅　单独采用这种方法降水，由于基坑边坡渗水较多，锚喷网支护时使混凝土喷　射难度加大（喷不上），有时加排水管也很难凑效，并且作业面泥泞堪有阻碍　施工操作。因此，这种降水方法一般不单独应用于高水位地区基坑边坡支护　中，但在低水位地区或土层渗透系数很小及允许放坡的工程中单独应用。　２、轻型井点：轻型井点（一级轻型井点）是国内应用很广的降水方法，它　比其它井点系统施工简单、安全、经济，特别适用于基坑面积不大，降低水位　不深的场合。该方法降低水位深度一般在３～６ｍ之间，若要求降水深度大于　６ｍ，理论上可以采用多级井点系统，但要求基坑四周外需要足够的空间，以　便于放坡或挖槽，这对于场地受限的基坑支护工程一般是不允许的，故常用　的是一级轻型井点系统。轻型井点适用的土层渗透系数位０．１～５０ｒｒｄｄ，当土　层渗透系数偏小时，需要采用在井点管顶部用粘土封填和保证井点系统各连　接部位的气密性等措施，以提高整个井点系统的真空度，才能达到良好的效　果。　－　３、喷射井点：喷射井点系统能在井点底部产生２５０ｒａｍ水银柱的真空度，　其降低水位深度大，一般在８—２０ｍ范围。它适用的土层渗透系数与轻型井点　一样，一般为０．１～５０ｍ／ｄ。但其抽水系统和喷射井管见复杂，运行故障率较　高，且能量损耗很大。所需费用比其它井点法要高。　４、电渗井点：电渗井点适用于渗透系数很小的细颗粒土，如粘土、亚粘　土、淤泥和淤泥质粘土等。这些土的渗透系数小于０．１ｍ／ｄ，用一般井点很难达　到降水目的。利用电渗现象能有效地把细粒土中的水抽吸排出。它需要与轻　型井点或喷射井点结合应用，其降低水位深度决定于轻型井点或喷射井点。　在电渗井点降水过程中，应对电压、电流密度和耗电量等进行量测和必要的　调整，并做好记录，因此比较烦琐。　５、管井井点：管井井点适用于渗透系数大的砂砾层，地下水丰富的地层，　以及轻型井点不易解决的场合。每口管井出水流量可达到５０～ｌＯＯｍ３ｈａ，土的　渗透系数在２０～２００ｍ／ｄ范围内，降低地下水位深度约３～５ｍ。这种方法一般　用于潜水层降水。　６、深井井点：‘深井井点是基坑支护中应用较多的降水方法，它的优点是　排水量大、降水深度大、降水范围大等。对于砂砾层等渗透系数很大且透水层　厚度大的场合，一般用轻型井点和喷射井点等方法不能凑效，采用此法最为　适宜。深井井点适用的土层渗透系数为１０～２５０ｍ／ｄ、降低水位深度可大于　１５ｍ，常用于降低承压水。它可以布置在基坑四周外围，必要时也可布置在基　坑内。有时这方法与其它井点系统组合应用降低水位效果更好。对于基坑底　部有可能发生突涌、流砂、隆起的危险场合，深井点降低承压水位，有助于减　除压力、保证基坑的安全性。深井点的缺点是：由于降水深度大、出水量大和　水位降落曲线陡等原因，势必造成降水的影响范围和影响程度大，因此基坑　周围建筑物的不均匀沉降要足够重视、慎重对待、定时观察，及时处理。　起邻近建筑物的不均匀沉降。由于每个井点周围的水位降低是呈漏斗状分　布，整个基坑周围的水位降落必然是近大远小呈曲面分布。水位降低一方面　减小了土中地下水对地上建筑物的浮托力，使软弱土层受压缩而沉降；另一　方面空隙水从土中排出，土体固结变形，本身就是压缩沉降过程。地面沉降量　与地下水位降落量是对应的，地下水位降落的曲面分布必然引起邻近建筑物　的不均匀沉降。当不均匀沉降达到一定程度时，邻近建筑物就会裂缝、倾斜甚　至于倒塌。因此配合基坑边坡支护进行降水设计和施工，必须高度重降水对　邻近建筑物的影响，把不均匀沉降限制在允许的范围内，以确保基坑及周围　建筑物的安全。为此，可以从以下几方面制定减少不均匀沉降的措施。　１、由于基坑周围的水位降落曲线随降水要求、降水方法和具体方案的不　同而差别较大，因此不要提出过高的降水深度，在满足基本降水要求的前提　下，对各种降水方法应分析和比较，筛选最佳的降水方案。　２、在降水井点与重要建筑物之间设置回灌井、回灌沟，降水的同时降水　回灌其中，使靠近基坑的建筑物一侧地下水位降落大大减小，从而控制地面　沉降。　３、减缓降水速度，使建筑物沉降均。在邻近建筑物一侧将井点间距加大　以及调小抽水设备的阀门等，减小出水量以达到降水速度减缓的目的。　４、提高降水工程施工质量，严格控制出水的含砂土量，以防止地下砂土　流失掏空，导致地面建筑物开裂。　５、布设观测井和沉降、位移、倾斜等观测点，进行定时观察、记录、分析，　随时掌握水位降低和基坑周围建筑物变化动态。同时，还要了解抽水量和含　砂量。做到心中有数，发现问题及时采取措施，预防事故发生。　三、基坑降水须考虑的因素　在采取上述处理方法对基坑进行降水处理时，对选择的降水方法还应该　考虑以下因素：　１、场地条件及该建筑物设计施工资料：场地条件制约着降水方案的制　定，它主要包括场地四周已有建筑物的高度、分布、结构和离拟建工程的距　离；地基四周的地下设施（包括给排水管道、光纤电缆、供气管道等）；向外抽　水排水通道以及供电情况等。有关设计施工资料包括基坑开挖尺寸和分布；　地下建筑物施工的有关要求等。这些条件决定了所采用降水方法和具体的设　计施工方案，也决定了具体保证周边建筑物和地下设施安全的实施措施。　２、地质情况：了解地基土分层地质柱状图及地质剖面图，各层岩土的物　理力学性质，地下水类型及埋藏情况，水文地址情况，水质分析结果，特别是　土层的渗透性。土的渗透系数取决土的形成条件、颗粒级配、胶体颗粒含量和　土的结构等因素，因此场区土层的不同深度和不同方位的渗透系数是不同　的　渗透系数计算结果的真实性，势必直接影响降水方案的选择。由于影响渗　透系数的因数复杂，一般勘察报告提供的数值多是室内试验数据，误差往往　较大，只能供降水设计时参考，对重要工程应做现场抽水试验加以确定。　３、场地地下水情况：地下水分潜水和承压水两种。潜水储存于地表与第　一层不透水层之间，是无压力重力水，可向四周渗透。从工程实践来看，潜水　大多来源于大气降水和地下埋设的上下水管道破裂漏水，主要积存于地表下　杂填土和老建筑物被冲刷掏空的地基中。承压水储存于两个不透水层之间含　水层中，若水充满此含水层，则水具有压力。所以，要根据地质和水文资料，搞　清楚场区各处透水层和不透水层向下沿深度的分布厚度和变化情况；掌握场　区各处承压静止水位埋深，混合静止水位埋深和他们的年变化幅度及水位标　高；查明场地地下水补给源的方位、距离和透水层的联系情况；搞清楚地下水　层是否与江、河、湖、海等无限水源连通；不论潜水或承压水若（下转第３５９页）　。３５５’　施工技术与应用　内节理面平直、闭合，无充填物，岩体总体较完整。预计矿山自上而下分台阶　开采，自北往南推进。第四组节理与倾向北的未来开采主体边坡呈顺坡产出　或小角度斜交关系，且倾角相近，属于不利结构面，对边坡总体稳定不利，且　易引发局部崩塌及掉块。另三组节理与现状边坡反倾或大角度斜交，不会影　响边坡总体稳定。　（３）环境地质条件　区内无区域性主干活动断裂通过，其地震基本烈度为Ⅶ度日。因此，矿区　处于地震地质环境较稳定的区域。　５．结论　在宫后山石料（宕碴）矿区地质勘查工作中，依据矿区已有的地质资料、　矿区地形地貌及地质特征，通过综合应用地质填图、岩样室内测试、计算机辅　助设计等勘查技术手段，完成了工作区地层岩性、地质构造、矿体地质特征等　勘查工作，并结合水文地质、工程地质、环境地质特征完成了该区矿产开采条　件的分析、评价，从而为矿产的开采提供了基础地质资料。　参考文献　Ⅲ马芳，谭文兵．国外矿产勘查技术及应用Ⅱ１中国地质矿产经济，２００３．　矿区及附近，山低坡缓，切割深度不大，山上植被发育，显示山坡较稳定。　本次调查未见泥石流、崩塌、滑坡等地质灾害现象，因此，矿区环境地质条件　简单。　（上接第３５４页）　（１）日本东　ｆ２１林明坤．多种地质找矿手段的综合应用分析『ｌ１＿科技传播，２０１１　ｆ３１中国地震动参数区划图（ＧＢ１８３０６－２００１）　建议在泵站基坑周围筑设　许多开口沉井，将井壁作　为锚杆底座。锚杆用　京郊区某污水处理设施的深开　挖工程，深３０ｍ，地层条件为粉细　砂层，采用ｌ０排预应力锚杆背拉　钢管混凝土桩作支挡结构。锚杆　中６５ｒａｍ的单根钢索制作，　两端都用铸钢锚头固定。　、、、＼　钻孔共采用７台三菱公司制造的　履带式钻机，钻孔作业采用套管　护壁，包括套管的拆除、安装与　运送等工序全由机械完成。预应　当在较为干燥的黏质　土中进行开挖时，锚固板　桩多用瑞士法施工，在　Ｉ口●　¨ｌ　Ｃｈｕｒ的一个新建医院，用　图３前捷克斯洛伐克Ｃｈｕｒ新医院挖方工　鋈　图１北京ＬＧ大厦基坑工程采用拉　力分散型锚杆和减小锚杆倾角的　方法。使锚杆安设避开承压水地层　力锚杆的杆体（预应力筋）由６根　直径１５．２ｍｍ的钢绞线组成，杆体　的制作在专门工厂内完成，运往　锚固的构件（单体）墙保护　开挖面，如图３所示。开挖　程的锚固单体墙（　平面图；ｑｏ）表示锚固　系统的截面和墙上水平变形的分面　深度达１６ｍ，是在旧医院旁边成分复杂的碎屑地层中进行施工的。挡土墙由　现场的是加工完毕的成品。该锚　固工程还十分重视锚杆工作性　能的监测工作，安装测力计的锚　杆约占锚杆总数的１０％以上，主　要用于测定锚杆预应力的变化　及群锚效应对初始预应力的影　响。　３．２５ｍ×１．９０ｍ的钢筋混凝土块体组成，用直径３２ｒａｍ的钢筋锚杆分８个高度循　序锚固，锚杆的工作荷载为４５０ｋＮ。　墙后土壤的位移用测斜仪记录下来，仪器安装在开挖前钻设的观测孔　中。变形情况如图３（ｂ）所示。墙顶的水平位移达１．１ｃｍ，无垂直位移。墙身高度　方向的中部压向土体，这可能是由于锚杆上预应力过大所造成的，因为计算　是根据墙上的荷载为主动土压力的１．２倍来考虑的，旧有建筑物没有受到任　何损坏。　（２）在瑞典，锚固钻杆装置　（Ｈａｇｃｏｎ—ｓｕｖｔ体系）已经被成功地　用于锚固市区基坑的板桩。图２　（４）美国Ｓ．Ｋａｘｅｎａ指导了一个整体板墙向土体移动的实例。该实例中用　于支护世界贸易中心大楼开挖的挡土墙高１８ｍ，厚ｌｍ，挡土墙用钢筋混凝土　板建成，共用６行锚杆进行锚固，其固定长度约为１０ｍ。在施工全过程中对其　为斯德哥尔摩的一个基坑板桩　图２斯德哥尔摩的一个基坑板桩布置断面图布置断面图，板桩上部的一行钢　筋锚杆锚固在冰碛砂砾层上，而下部的一行锚固于基岩上。钻有孔的锚杆杆　体截面为３２ｍｉｎｘ１６ｍｍ，用水泥浆灌注，注浆压力为０．５—２．０ＭＰａ，预加应力　达３６０１ｄＮ，只承受弹性延伸。在这种板桩支护的基坑中，外露的锚头固定在　分布荷载的轧制钢粱上，而钢梁又被焊接在板桩上的斜托所支承。　（３）前捷克斯洛伐克Ｂｒａｔｉｓｌａｖａ的供水泵站地下墙则为另一种锚固方法的　实例。该泵站位于Ｄａｎｕｅ河的冲积平原，同时经常要受到洪水侵袭，所以地下　水位波动很大，必须将锚杆固定在经常含水饱和的细料砂砾层中。由于每根　锚杆的承载力很小，所以锚固这种挡土墙需用大量的锚杆。为便于锚杆固定，　（上接第３５５页）与无限水源连通，都会造成降水困难甚至于降水无效。基坑　降水、截水方案的选择与场地地质条件、地下水条件、环境条件密不可分。环　境条件中如有无临近建筑物，其距离的远近、基础型式等因素又直接决定了　中１Ｏ块板的位移状况进行了观测。墙体起着半刚性部件的功能，有围绕其底　部附近一个点转动的倾向，该点的位置大致由墙脚在基岩的一定深度来确　定。在开挖和对循序锚固的锚杆施加预应力的过程中，观测到墙体向土体连　续移动的情况。从开挖开始后的一年半的记录中，得出最大侧向位移为　６．５ｃｍ，随着墙身变形的增大，锚杆荷载逐渐降低。　参考文献　【１］王明，天津站交通枢纽深基坑工程地层沉降基本研究『Ｄ１．２００９年，北京科技　大学　【２］李宏琳，城市密集区高层建筑基坑支护技术的应用研究【Ｄ］，２００７年中国地　质大学（武汉）　筑物为天然地基时，可能就必须采用截水方案。　参考文献：　【１］基坑工程手册编辑委员会基坑工程车册．北京：中国建筑工业出版社，１９９９　［２１－Ｔ－：￣质手册编写委员会工程地质手册（第四版）北京：中国建筑工业出　版社．　基坑的降水、截水方案的选择。比如基坑深度一定，地下水位较浅，当临近建　筑物距离较远（如大于３—５倍基坑深度）或者临近建筑物为复合地基或桩基础　时，经过分析计算可能就不用截水啦；反之当临近建筑物距离较近或临近建　（上接第３５７页）　三、结语　综上所述，断层、地面坍塌、滑坡、泥石砂、砂土液化等地质灾害严重影响　处理方式、基坑支付、降水和不良地质防范等角度，提出具体的勘察建议。　参考文献：　【１］潘志军．工程地质勘察中应加强对水文地质问题的分析卟黑龙江科技信　息，２００８．　房屋建筑的安全使用，鉴于地质灾害是在地质构造条件和人类工程活动等的　２］李坊清高层建筑中工程地质勘察分析及应用研究　２０１０．　影响下才产生的。因此，笔者认为有必要结合建筑物的特点，对建筑物持力层　［３］籍淑华，马志红．工程地质勘探中的钻探技术田．煤炭技术，２００９．　进行关注，以便在设计的分阶段提出满足房屋建筑地质条件的需求，并从地质　［４】广升．地质勘察中水文地质存在问题探讨Ⅱ］．民营科技，２００９　勘察的可研阶段、初勘阶段、详勘阶段对地质勘察技术在房屋建筑中的应用　［作出全面探讨从侧面上探讨地质勘察技术在房屋建筑中的重要性，一方面是　作者简介：　１９８２．１一），大学本科学历，工程师职称，就职于宁波工程勘察院从事岩土　针对房屋建筑地质稳定性、适宜性的评价，然后进行方案的比选，另一方面是　储杰（在初勘基础上，重点评价房屋建筑地质的地质工程性质，从地质类型、形式、　工程勘察工作。　‘３５９‘