基坑工程降水方法及其優化分析

摘 要：基坑工程的開展能夠為基坑施工提供足夠的安全性，保證其整個施工的主體以及周圍、地底的環境足夠安全，為工程的實施產生了較大的便利。而文章以“基坑工程降水方法及其優化分析”為主題展開論述，首先概述基坑工程相關的基本內容，然后再介紹關于以濟南西客站站前廣場所實施的基坑工程降水的要素，接著再對基坑工程降水方法設計以及基坑工程降水相關數值的模擬及其優化分析進行論述，最后做出總結，希望能夠為我國基坑工程降水方法優化提供借鑒。

關鍵詞：基坑工程；降水方法；優化；分析；借鑒

1 基坑工程基本內容概述

1.1 基坑工程的含義

基坑工程指的是為了保證基坑施工、主題地下結構的安全以及周圍環境不受損害而采取的支護結構、降水和土方開挖與回填，其中包括了勘察、設計、施工、檢測等等，因此稱作基坑工程。基坑工程是集地質工程、巖土工程、結構工程和巖土測試技術于一體的系統工程，主要內容有工程勘察、支護結構設計和施工、土方開挖和回填、地下水控制、信息化施工及周邊環境保護等等。

1.2 基坑工程的特點

（1）基坑工程具有較大的風險性：由于基坑支護體系一般都是臨時措施，其荷載、強度、變形等多個方面的安全儲備較小。

（2）基坑工程具有明顯的區域特征：不同區域中有不同的工程地質以及水文地質條件，就算是在同一地區也可能會有較大的差異。

（3）基坑工程具有明顯的環境保護特征：基坑施工會引起周圍地下水位變化和應力場的改變，從而導致周圍的土體發生變形，對相鄰環境造成不利的影響。

（4）基坑工程具有很強的個性特征：基坑所處的區域地質條件具有多樣性，基坑周圍的環境具有復雜性，同時基坑形狀和基坑支護形式也都具有多樣性，這就決定了基坑工程具有鮮明的個性。

2 關于基坑工程降水的要素

2.1 施工地區及其周圍的環境

要開展基坑工程，必須對指定地區及其周圍的環境進行仔細的勘察，以便制定出合適的施工方案。以濟南西客站站前廣場基坑工程為例來進行工程概況分析，這一基坑工程位于京滬高鐵主站房的東側，而京滬高鐵主站房的西側則為高鐵路基，處于站前廣場西側的則是為了濟南軌道交通6號線而預留的地區，距離西南角五十米左右就是為了建立公交樞紐的地區，剩下的地方就幾乎都是作為拆遷場地來進行處理的，其中也沒有以及建好的既有建筑物，這就是濟南西客站前廣場基坑工程的地面概況。該基坑工程的地下結構外墻和高鐵路基的距離僅為85米左右，沒有地下的管線，基坑地下的挖深平均為13米左右，但是由于北面和南面都是高層的建筑，因此就挖深為15.9米左右，而關于地鐵1號線的埋深則設為16.41至21.4米，整個基坑的支護范圍設定為470米×350米，這就使該基坑工程的地下概況。經過了整個工程實施方案的制定，最后將該范圍內各地區的水位降深進行預設，如廣場區域的地下水位降深約為10米，南北區高層建筑地區的水位降深約為13米，預埋地鐵1號線降深約為14至19米，而自然地坪之下的地下水位降深則為18.5米至10米。要想基坑工程可以順利地實施，那么施工地區周圍環境的各個方面要素就是非常重要的，必須像該例子一樣進行全方位的勘察，才能夠有足夠的保證。

2.2 工程地質與水文地質的重要性

工程地質與水文地質也是基坑工程實施前及實施過程中所不可忽視的一部分，同樣是以濟南西客站站前廣場基坑工程為例來進行說明。

該地區工程地質環境為，地層上部是由軟可素粘性土、局部夾中、粗砂以及卵石土所組成的第四系全新統河流沖積成因，下部為由粘性土、袈裟圖以及卵石土構成的第四系更新統山前沖擊成因，其中鉆探深度范圍內底層可分為九層。對施工地區的工程地質環境進行了細致的考察，才能夠確定條件是否符合施工要求，才能夠確定具體在該地域的哪個地區展開施工。

3 基坑工程降水方法設計

3.1 止水帷幕

止水帷幕是基坑工程的工程主體外圍止水系列的總成，主要是用來阻止或者減少基坑側壁及基坑底地下水流入基坑而采取的連續止水體。止水帷幕是基坑圍護的三個主要部分之一，其作用就是使擋土墻后的土體固結，從而能夠阻斷基坑內外的水層交流，主要是通過水泥土攪拌樁或者是壓密注漿這兩種形式來實現。止水帷幕的主要作用就是如果基坑底面處于地下水以下，降水出現困難時進行止水帷幕的設置，以此來防止地下水的滲漏，連續攪拌樁，單管、三管旋噴樁形成的止水墻就稱作是止水帷幕。這就是基坑工程降水方法中的主要方法之一。

3.2 降水方案

如果某些工程施工場地的地下水埋深比較淺，但是地下水儲量比較豐富的情況之下，就需要采取相關措施，才能夠防止在基坑工程實施過程中出現一些意外。出現這樣的情形，就需要在基坑的開挖支護和其中的基礎施工過程中運用相關的降水措施來對地下水進行抽排。首先在進行降水作業應該采用大口徑管井降水井；然后再通過在基坑坑底和坑頂設置相應的排水溝、集水盲溝以及集水井來配合第一個步驟中的管井降水，以此來達到有效控制地區地下水位的目的；最后就是在保證止水帷幕之外的地下水位能夠保持穩定的前提之下，在止水帷幕的外側再進行回灌觀測井的設置，從而就能夠有效減少基坑降水引起的帷幕外的地下水擾流，防止地面出現不均勻沉降的不良情況。

4 基坑工程降水相關數值的模擬及其優化分析

4.1 數值計算原理

關于基坑工程降水相關數值的計算與研究，一般是采用FLAC3D這一軟件來進行的，該軟件既可以對多孔介質中的流體流動進行模擬，還可以對流體進行單獨的計算，可以將滲流作為唯一必要條件，也可以將流體與力學二者的計算結合在一起來進行。FLAC3D對于滲流的計算功能非常強大，對于解決完全飽和以及具有地下水變化的滲流問題有積極的促進作用，而同時其中滲流計算的控制微分方程還包括三種類型，主要有輸運方程、質量守恒方程以及本構方程。

4.2 基坑工程降水方法的優化分析

現如今的科學技術不斷地發展，計算機科技在很多工程施工前和施工的過程中都能夠起到非常重要的作用，由上文可知FLAC3D這一軟件對于基坑工程降水數據的計算十分有利，而該軟件同時也屬于計算機中的一種，由此可見計算機對于基坑工程降水方法優化分析的重要性。無論是在哪里進行基坑工程的實施，都應該事先對該地區的地下水變化規律以及周圍環境條件進行細致的探查，以此來建立相應的數據模型，才能夠在運用計算機的過程中事半功倍。

5 結束語

本文主要通過基坑工程基本內容概述、關于基坑工程降水的要素、基坑工程降水方法設計以及基坑工程降水相關數值的模擬及其優化分析這四個方面展開了論述，認為如果要想將基坑工程的損失降到最低并且保證基坑工程能夠順利實施的話，就必須在降水方面尋找到真正優化有效的方法，希望文中所總結出的優化分析建議能夠為這方面的研究產生積極的促進作用。

參考文獻

[1]張奉春.基于數值模擬的基坑工程降水方案優化設計[J].價值工程，2011（16）.

[2]丁春林，張小偉，朱愷，等.基坑降水對土側壓力系數的影響[J].同濟大學學報（自然科學版），2011（05）.

作者簡介：李殷龍（1988，07-），男，漢族，四川南充人，畢業于西南石油大學，本科學歷，土木工程專業，現就職于南充職業技術學院，土木工程系助教。