關于基坑開挖降水所引發地表沉降問題研究

文｜廣東省第四建筑工程有限公司 房漢輝

一、引言

本工程項目所在地是深圳市寶安區，其地貌為典型的珠江三角洲沖積平原內的丘陵半山區，施工工程為深圳機場交通市政道路施工工程。所在地的地下水量非常豐富，絕大部分基坑在開挖過程中都或多或少的受到了地下水的影響，為防止基坑滲透造成破壞，我公司在基坑開挖過程中就采取了必要的降水措施。基坑開挖造成了坑底的隆起，基坑周邊的墻體也出現了側移現象，因此就使得土體產生了地層損失，對基坑實施降水施工，首先是可以讓基坑周邊的固土實體增加有效應力，其次，水頭差使得固土實體產生了流動水壓力，而這兩種應力都會導致土體固結壓密，因此就會造成地表沉降。基坑開挖而造成的地表沉降會對臨近建筑及周邊環境造成非常大的危害性，所以一定要對其實施精確的預防措施，以此來作為施工中的指導，將施工損失降到最低。

二、基坑開挖施工環境影響分析

基于本項工程周邊環境的復雜性，所有的開挖和支護施工又或者有些施工中的不當操作，都會造成邊坡和基坑的變形，特別是下部基坑一旦發生變形將對施工整體造成直接影響，最終會導致工期出現延誤，更嚴重的還會使施工質量大受影響。所以，嚴防邊坡和基坑發生變形就是本次施工工程的重點所在。

根據工程的預先設計，做好任意工序的安排指導工作，并對每道工序的質量和進度實施嚴密監控。另外，為了更好的控制基坑和邊坡發生變形情況，工程方除了與監測方聯系，觀察每日數據以外，還將會根據施工現場實際狀況在基坑周邊管線或重要位置上設置獨立的變形和沉降觀測點。指定專人每天定時對基坑周邊地坪、擋墻開裂以及變形情況實施巡查，還要對開挖措施進行嚴密監控，實時監控基坑變形情況，基坑內土方開挖必須堅持原則，每層開挖必須要限定在1.5米以內，開挖距離要限定在50米以內，開挖后要主動采取措施，對于樁身變形情況實施嚴密監控。

三、關于基坑降水問題

根據圖紙的預先設計要求，基坑面積比較大，周邊環境狀況也十分復雜，因此降水施工操作是非常有必要的。

本項工程施工須在坑內設置降水井，并且還要在鋼筋籠外裹尼龍絲布和鐵絲網，依照現場實際狀況進行布置，相關布置工作要沿基坑周邊50米間距。基坑坑頂和坑內都要設置排水溝，基坑底部每隔50米還要設置一個集水井，頂部設置若干沉淀池，現場產生的地下水經沉淀池沉淀后再行排出。

1、基坑滲水產生的影響

（1）土體的強度會有所下降。土中水的增加降低了非飽和土的吸力，降低了吸附強度。土體的飽和，使得吸力及空隙壓力徹底消失，其凝聚力也因此喪失。水份還會讓巖土礦物發生軟化，這就使其結構發生破壞。水份中所產生的超靜空隙壓力使土體內的有效應力下降，因此其強度也會降低。

（2）引發支護結構荷載的不確定性。地下水的產生，在支護結構上會增加水壓。當水源從基坑外向內部滲漏時，基坑的滲透力使得主動土壓力變大，同時，基坑內向上滲透力也就降低了被動土壓力，所以，滲流影響也是我們要考慮的因素之一。

（3）水位降低使得正常施工和周邊環境安全受到較大影響。因為地下水水位的下降，使得土體發生壓縮變形的情況，從而使周邊建筑物、地下管線以及道路都有沉降現象發生。

土層滲透系數參考值

2、降水目的所在

據資料顯示，勘察期間測出地下水埋深度為2米。工程基坑底相對高程大概是9米，如果要把基坑水位將至坑底0.5米以下，那么就需要將水位下降8～10米。勘測情況顯示，基坑開挖工程中多是以粘性土為主。

本項工程通過降水施工及時降低基坑開挖范圍內土層的含水量，阻止了流砂等惡劣現象的發生，基本達到了基坑開挖的施工標準。

3、明確基坑抽水量

本項工程的基坑排水量較多，基本上是以地下水的儲存及降雨為主，因為當前形勢下，根本無法對降雨量實施預測工作，而且依照上部潛水含水層的透水性不強的特點，短期內不會出現大量降雨滲入地層內的現象，因此，本次對基坑的抽水量確定、井數設計與抽水泵的選擇只考慮地下水的儲存量，對于降雨量的排出，必須采用明排水的施工方式來解決。

4、關于滲流地下水量的計算

現場基坑周邊無法做到封閉狀態，因此地下水就可以不斷滲入施工現場。我們將施工現場地表粘性土層加入考慮范圍，依據潛水井流公式來對滲流進入基坑的地下水量進行具體計算。

(2)每天對隧道洞內、地表觀測點進行量測，以準確分析滑坡變形的趨勢，為變形破壞提供預警，為滑坡治理提供準確的數據。

四、關于基坑施工

1、降水運行施工

施工現場通常是采取一口降水坑設置一臺污水泵，以此方式來降低潛水位，井內單獨使用污水泵，污水泵抽水力不得小于井內最大出水量。抽水水泵揚程不能低于20米，流量要在15t/h以上。

（1）潛水井必須施工完一口運行一口，這樣就能使地下潛水水位得到有效控制，以確保基坑施工工作的順利進行。

（2）試運行前，必須對每個井口與地面標高、靜止水位進行準確的測量，確保所有設備以及抽水和排水系統都能夠達到降水標準。

（3）設備安裝之前，還要仔細檢查泵本身和控制系統。檢測電機的旋轉方向，所有螺栓的牢固狀況，潤滑油夠不夠，電纜接頭封口是否有松動跡象，在地面進行空轉測試，如果沒有問題出現，才能投入使用。潛水電機與電纜接頭必須有絕緣隔離措施，而且水泵要配置獨立的控制開關，以確保每臺水泵都可以單獨工作。安裝后要預先進行抽水實驗，達到標準后方可進行正常工作。

（4）降水施工期間，施工現場必須采取全天候輪班制度，當值人員還要做好施工記錄工作，并確保施工信息的準確性。

2、集水坑施工

施工觸及風化巖時，拆除降水井，基坑內開挖集水坑，以此來對地下水實施抽取排出，可根據現場具體情況自行調整集水坑與集水井的設立位置。基坑水鋪設碎石，另設立直徑1米的鋼筋籠與外包濾網，將污水泵放置在鋼筋籠內。

（1）風化巖內施工，須得使用大型機械來對集水坑實施挖掘工作，少部分細致工作可采取人工方式來完成，如風鎬與機械炮機的配合工作。

（2）坑內要鋪設較厚的碎石墊層，鋼筋籠周邊還要加以礫石反濾層，使用材料可與降水井類同。

（3）放置污水泵實施抽排水工作。

（4）每深入一層，須得在旁邊重新挖一個集水坑，并將過濾網與污水泵全都放進集水坑內，然后要挖除原先的集水坑。

（5）由淺入深依次開挖，施工達到坑底后，在坑底設置灰砂磚集水井，須每隔50米設立一個，并使用污水泵來實施抽排水工作。

五、關于降水所引發的地表沉降

在對建筑物附近以及地下管線減壓井進行抽水時，必須盡可能縮短時間，并按施工需要實施降水。

采取信息化施工，實時跟蹤監測坑內外觀測井，并及時調整抽水井數與抽水量，并按施工需要實施降水。

環境監測數據必須及時上報，從而對圖表、曲線等進行相關繪制工作，對于降水運行程序實施準確調整，以確保施工工作的安全運行。

在降水井群施工完成后，必須預先實施運行測試工作，然后再依據測試結果來制定降壓降水施工預案。

降水施工時，一定要保證隨開挖深度依次降低承壓水頭，然后再依據測試結果，按開挖深度確定井群的施工運行工作。如果基坑達到穩定標準，則應避免承壓水位繼續降低，以減少降水對周邊環境的再次破壞。

須對坑外觀測井內的水位進行實時觀測，一旦水位下降超過自然變化的最大值時，就必須增加監測次數，以避免施工事故的發生。

充分考慮基坑外回灌應急方案，在進行降水施工時，如果因為抽水而造成坑外的沉降幅度過大，那么就必須在適當位置增加部分回灌井。

六、基坑壁的漏水修復工作

基坑樁之間的土層支護發生砼面脫落現象。

如果地質情況相對復雜，有多層隔水層存在，給開挖和降水帶來諸多難點。具體施工措施如下：

（1）必要時對樁間土采用編網支護。

（2）對漏洞實施后壓漿封堵。

（3）對隔水層進行大面積開挖表層，進行自然蒸發，部分地方挖透隔水層，采用填料回填封堵。

做好基坑坡頂的排水溝。施工過程中，對于排水溝的管理工作必須加強，并確保排水溝的實時暢通。不可隨意挖溝，以避免造成排水通道與交通的阻塞。確實需要損壞這些設施時，要征得現場領導的同意，然后集中組織力量，突擊施工，并迅速采取措施恢復使用功能，管理人員要經常檢查督促，及時解決問題。

七、結語：

我公司所承接的是深圳機場航站區擴建工程交通市政工程第二合同段，本工程周期較長，施工難點眾多，其中尤以基坑開挖及降水所引發的地表沉降問題最為困難。這里面涉及到介質、滲流以及土體固結壓密等相關施工理論，對于基坑開挖及降水施工起到了決定性意義，且具備很強的實用性。