淺談建筑工程基坑降水技術的應用

袁琦

摘要：基坑降水的目的是為基礎工程施工提供地下工程作業條件及保證基坑邊坡的穩定。本文主要從建筑工程基坑降水的定義談起，然后針對基坑降水的主要技術做了分析，并針對主要預防控制措施做一些探討和闡述。

中圖分類號：TU7文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1 建筑工程基坑降水

高層建筑和地下工程的構筑物中，幾乎每年都有因流砂、管涌、坑底失穩、坑壁坍塌等引起的工程事故，造成周圍地下管線和建筑物不同程度的損壞。因此在基坑工程中通常須降低地下水水位，以保證工程施工的順利進行。

基坑開挖前首先保持基坑干燥狀態，創造有利于施工的環境。其次是確保邊坡穩定，做到安全施工，如果忽視這些必要條件，其后果是非常嚴重的。有的基坑積水或土質松軟，工人難以立足，無法施工。有的出現“流砂現象導致邊坡塌方，地質破壞。有的內部基坑土體發生較大的位移，影響鄰近建筑物的安全。之所以會出現這些異常情況，都是由地下水引起的。

在基坑開挖施工中，為了避免上述的地下水對基坑產生的不良影響、防止坑壁土體坍塌、確保干作業下的施工環境、保證施工的安全和工程質量，必需降低地下水水位。基坑降水的作用，主要有截住基坑坡面及基底的滲水；增加邊坡的穩定性，并防止基坑邊坡或基底的土粒流失；減少板樁和支撐的壓力，減少隧道內的空氣壓力；改善基坑和填土的特性；防止基底的隆起與破壞。

2 建筑工程基坑降水的技術分析

明溝排水是在基坑內設置排水溝和集水井，用抽水機械直接將地下水從集水井內排出，以達到疏干基坑內地下水的目的。

輕型井點抽水是利用真空原理，使土中的水分和空氣受真空吸力作用而產生水氣混合液，由管路系統向上被吸入到水氣分離器中。空氣從分離器上部真空排出，而水經離心泵由水管排出。輕型井點適用的土層滲透系數偏小時，需要采用在井點管頂部用粘土封頂和保證井點系統各連結部位的氣密性等措施，以提高整個井點系統的真空度，才能達到良好的降水效果。管井井點降水方法是利用鉆孔成井，圍繞開挖的基坑每隔20~50m設置一管井，每個管井單獨用一臺水泵(離心泵或潛水泵)進行抽取地下水，以達到降低地下水位的方法。管井井點適用于用輕型井點不易解決的、一般用于滲透系數大于0.1，地下水豐富的砂土、砂質土、粉土與碎石土等土層。管井井點具有排水量大、排水效果好、設備簡單、易于維護等特點，可代替多組輕型井點作用。噴射井點是采用高壓水泵將壓力工作水經水管壓入井點內外之間形成空間，并經過噴射器兩邊的側孔流向噴嘴。由于噴嘴截面的突然變小，噴射水流加快(一般流速達30m/s以上)，這股高速水流噴射之后，在噴嘴射出的水柱周圍形成負壓，從而將地下水和土中空氣吸入并帶至混合室。其主要優點是降水深度大，但由于需要雙層井點管，噴射器設在井孔底部，有二根總管與各井點管相連，地面管網敷設復雜，工作效率低，管理困難。

當降水深度很大、管井深度大于15m，在管井內用一般的水泵不能滿足時，可改用特制的深井泵，即深井井點降水法。深井井點適用于水量大、降水深的場合，當土粒較粗、滲透系數很大，而透水層厚度也大時，此時采用深井井點較為適宜。

3 建筑工程基坑降水施工技術控制措施

3.1 止水帷幕的設計

止水帷幕是在基坑開挖和地下構筑物施工時防止地下水橫向滲流的豎向作業措施或防止基坑底地下水突涌的水平作業措施。目的是為了保證基坑基本干燥，使基坑開挖和地下構筑物施工得以順利進行，基坑周邊不因土體中地下水滲流而產生過大的位移變形。

合理的設計止水帷幕不僅可以提高基坑的安全度，降低降水費用，減少基坑抽水量，而且可以見少降水引起的沉降變形和不均勻沉降。在計算過程中，假定帷幕的滲透系數是零。設置止水帷幕可以大大減少基坑周圍土體總沉降量和不均勻沉降，縮小降水的影響范圍。在設置帷幕時基坑外地表的總沉降量比不設帷幕時減少了近70%。這說明根據實際情況合理的選用止水帷幕對減少基坑出水量，減少地表沉降和縮小降水的影響半徑效果明顯。

3.2 回灌井的設置

降水對周圍環境的不利影響主要是由于漏斗形降水曲線引起周圍建筑物和地下管線基礎的不均勻沉降造成的。因此，在降水場地外緣設置回灌水系統保持需保護部位的地下水位，可以大大降低由于降水所產生的危害。回灌井點就是在降水井點和要保護的地區之間打一排回灌井點，在利用降水井點降水的同時利用回灌井點向土層內灌入一定數量的水，形成一道水幕，從而減少降水范圍以外區域的地下水流失，使其地下水位保持基本不變，達到保護環境的目的。回灌井點的布置和管路設備等與抽水井點相似，僅增加回灌水箱、閘閥和水表等少量設備。抽水井點抽出的水通過儲水箱后，用低壓送到注水總管，多余的水用溝管排出。另外，回灌井點的濾管長度應大于抽水井點的濾管，通常為2m-2.5m，井管與井壁間應回填中粗沙作為過濾層。

由于回灌水時會有沉淀物、活動性的銹蝕，以及難溶解的物質積聚在注水管內，在注水期內需不斷增加注水壓力才能保持穩定的注水量。對注水期較長的大型工程可以采用涂料加陰極保護的方法，并在儲水箱進出口處設置濾網，以減輕注水管被堵塞的對象。注水的過程中應保持回灌水的清潔。回灌保護區內應設置地下水位觀測井，連續紀錄地下水位的變化。通過調節注水系統的壓力使地下水盡可能保持原始的天然地下水水位。

3.3 其他措施

合理設計降水井單井的結構，根據水文地質條件和含水層、弱透水層組合結構而定，對于透水性小、壓縮性大的土層，如粘土層、亞枯土層或其相隔的粉土層，單井的結構宜用死管阻水，以減少地下水的排出量。

在降水的方式上，根據具體工程要求，合理控制各單井的降水時間、降水強度。著眼于在同樣工程效果的前提下，使地下水水頭降深的時空分布更有利于控制地面沉降的發生和發展。尤其是要利用透水性小、壓縮性大的土層(如枯土層、亞粘土)其地下水流的滯后性效應，合理安排工程進度和各單井的降水時間、降水強度，達到控制地面沉降的目的。群井的布置上，不能簡單的等間距、幾何規則的設置降水井點。應視水文地質條件和含水層、弱透水層厚薄、滲透性強弱、相互結合以及工程降水和地面變形要求具體布設。基坑降水引起坑周地面沉降致災的，大多是因井水中含砂量高。實踐表明，井水中的含砂量以小于十萬分之一為宜。若有降水井超標，必須及時調整，甚至關停。精心設計，精心施工，保證成井質量，及時調整降水強度，縮短降水延續時間，可有效控制其沉降量。及時進行監測，盡量縮短工期.尤其在排水比較滯后的枯土層比較厚的地區，效果更好。

4結語

降水引起的地表沉降包含了土的固結過程，在一定時間內是隨時間的增加而逐漸增加的，最后趨于穩定。因此，為了控制沉降的發展，不僅應該盡量減少抽水量，減小最大降水深度;還應該盡量減少抽水時間。在降水期間，提高施工進度，抓緊挖土和主體結構的施工，以達到既保證施工質量又保證了安全的效果。

參考文獻

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