深基坑井點降水與封閉降水施工對比

孫偉民

（中鐵二十二局集團第二工程有限公司，北京 100000）

在地下工程施工中，大口徑井點降水為主要的方法，其在降低水位、提高土體穩定性等方面均具有顯著作用。但若大幅度地降低地下水位，則容易對基坑周邊地面的穩定性帶來影響，導致其出現沉降現象，周邊的現狀建（構）筑物也有失穩的可能。為在合理的范圍內適度降低地下水位，則可以采取止水帷的方案，其在地下水的處理工作中具有較佳的應用效果。

1 工程概況

第二垃圾處理廠110 kV發電并網工程，項目周邊有2條溝渠，勘察資料表明，地下水位約為地表以下0.5 m處，且伴有較明顯的流沙問題。在頂管深基坑開挖期間，于周邊修筑止水帷幕，并采取大口徑降水措施。結果表明，止水帷幕在地下水處理中的應用效果較好。

2 施工準備以及基礎要求

2.1 施工準備

全面的準備能夠給正式工作的開展創設堅實的基礎。鑒于現場施工環境的復雜性，在正式施工前全面收集地質及水文方面的資料，結合工程質量要求，經技術可行性論證后，制定完善的施工方案，按規范報有關部門審批，通過后方可正式投入使用。全面勘察施工現場的地形和地貌，建設現場及周邊的建筑物、管線等，對實際施工情況形成準確認識。

2.2 基礎要求

（1）降水作業時間在基坑開挖前15～20 d，降水作業深度不可超過基坑分層開挖深度以下0.5～1.0 m，營造無明水的施工條件，以便開展土方開挖作業。

（2）于管位處布設底板泄水孔，拆除井點管，降水是一項持續性的工作，在主體結構施工中均及時采取降水措施，以便形成相協調的施工關系。待頂板覆土后，針對降水井點管采取封閉措施，灌注適量的微膨脹混凝土，以焊接的方式設置鋼板，形成封閉結構。

3 降水方案

3.1 大口徑井點降水

以現場地質條件為準，將井點管埋設至特定深度的含水地層中，依托于井管內外水位差，將原本賦存在土層中的地下水流至井管，再啟用井管內的潛水泵，將其抽出。

大口徑井點降水的適用范圍較廣，在砂性土、淤泥質土等多類土層中均具有可行性。頂管工作坑開挖尺寸按8 m×6 m×7 m控制。工作坑成型后，在其周邊利用大口徑井點降水施工，可達到高效降水的效果。

但從實際情況來看，降水期間周邊地表有較為明顯的不均勻沉降現象，并且基坑周邊生成約10 cm的裂縫，在此影響下，距工作坑約10 m位置的電纜終端塔有一定傾斜現象。

分析其相關原因，現場地下水較為豐富，土質則以流沙為主，隨著基坑開挖進程的推進，坑內地下水位明顯下降（相較于四周而言），導致部分周邊的地下水轉至坑內，地下水的流動速度明顯提高，土中空隙水壓力不足，土骨架所承受的有效應力有大幅度的提高，在其影響下，地下土體結構出現位移變形現象。

（1）在降水作業前，從現狀建（構）筑物的實際情況出發，對其采取加固措施，以免在降水過程中出現結構失穩等異常現象。

（2）在施工條件許可的前提下，盡可能采用止水帷幕的施工方法，其優勢在于既能夠滿足降水的施工要求，又可減小對周邊環境的干擾[1]。

3.2 封閉降水

以側壁帷幕為主體結構，輔以基坑底封底措施，阻截源自基坑側壁以及基坑底面的地下水，以免其發生向基坑內的流動。在項目施工現場，地質以流沙層為主，存在較為豐富的地下水，因此在封閉降水施工時較為適宜采用止水帷幕的方法，減小施工干擾，提高基坑及構筑物的穩定性。

在基坑開挖和地下建筑物施工期間，通過止水帷幕的應用，可以有效阻止地下水的橫向滲流，使基坑在施工全過程中均可維持相對干燥的狀態，以便基坑開挖工作順利開展。止水帷幕的應用優勢突出，但必須充分考慮現場地質條件、環境等因素，盡可能增強止水帷幕的綜合應用效果。

在該綜合施工方案中，重點工作方向在于有效維持基坑周邊地層的穩定性，以免在降水期間出現較為明顯的附加沉降現象。通過止水帷幕的應用，可以延長地下水滲流的距徑，切斷基坑周邊地下水的流通渠道，以免其發生向坑內的滲流現象，也可以截住坡面以及基底的滲水，穩固施工現場的土體，避免水土流失，最大限度減小基坑降水對周邊環境造成的不良影響[2]。

本工程采取的是“（懸掛式）止水帷幕+基坑支護系統（密排鋼板樁支護）”相綜合的方案。

止水帷幕及基坑支護如圖1所示。

圖1 止水帷幕及基坑支護形式

實際施工狀況表明，在基坑下有承壓水時，隨著基坑開挖進程的推進，含水層上覆蓋不透水層的厚度將有所減小，此現象在基坑開挖期間將持續發生，承壓水的水頭壓力劇增，將頂裂基坑底板，顯現出突涌現象。

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基坑承壓水層穩定性如圖2所示。

圖2 基坑承壓水層穩定性

基坑下部有承壓水時，需重點考慮在基坑開挖施工期間所產生的承壓水頭壓力，明確其是否會沖毀基坑底板，進一步判斷是否存在突涌的可能。

可根據壓力平衡展開驗算：

完成基坑開挖作業后，若不透水層的厚度符合式（1）相關規定，表明其具有安全性，即：

式中：H——開挖后不透水層厚度（m）；γ、γw——土和水的重度（kN/m3）；h——承壓水頭高于含水層頂板的高度（m）。

若不滿足上式所提的要求，則需增設減壓井，通過此途徑降低基坑下部的承壓水頭，削減其不良影響。

3 應用效果分析

從技術可行性、經濟效益性等方面對大口徑井點降水和止水帷幕兩種方式的綜合應用效果展開對比分析，可以發現大口徑井點降水的適用范圍較廣，所需成本較低，但就項目施工現場的地質條件而言，則以砂層為主，地質的限制性作用較強，因此在技術層面缺乏可行性。

4 施工要求

4.1 降水井的設置

基坑開挖需滿足“無水”的基本要求，對此，在基坑內采取深井井點降水的方案，按照L=h′+4.5 m計算井點埋設深度，h′為井點所在處的基坑深度。在設置降水井前，需要組織抽水試驗，通過此途徑確定降水井的數量，可以形成科學的降水井配置方案。

4.2 深層減壓井開啟時間的設定

（1）基坑內土體易出現“底鼓”破壞，在基坑開挖至第四道支撐時，啟用深層減壓井，通過此途徑達到減壓的效果，以確保其能夠滿足基坑抗滲滲流穩定性要求[3]。

（2）施工期間加強現場監測，全面掌握實際情況，確定深層減壓井的合適啟動時間。

4.3 其他方面

圍護結構內外兩側的水壓力和土壓力雖有提升但幅度較小，因此在基坑內外布設監控點，通過此途徑觀測降水過程中周邊環境以及基坑的實際情況，判斷降水帶來的影響，根據反饋的信息指導基坑開挖。按分層、分段的方法組織基坑的開挖作業，要求降水井中的水位所在位置在基坑分層開挖面標高以下0.5～1.0 m，降水時應根據實際情況靈活調整水泵的數量，使降水速度穩定在合理的區間內。

5 結語

綜上所述，降水是基坑且尤其是深基坑施工中的重點內容，期間存在較多不確定因素，因此在施工前需要進行周密規劃，在施工中采取控制措施，合理應用降水方法，在無水的條件中完成基坑的開挖作業。