基坑支護與降水設計在工程中的應用分析

陳帥強，鄭亞娣，劉陽

（信息產業部電子綜合勘察研究院 陜西 西安 710054）

0 引言

基坑支護與降水設計是基坑工程中極為重要的設計，通過基坑支護設計可以有效保證工程中的地下結構穩定性以及基坑周邊的環境安全，在基坑開挖的過程中能夠有效對基坑側壁以及周圍環境采取科學且合理的支護、加固，采取必要的保護措施，從而全面提升整體工程的安全級別。同時降水設計也是在基坑開挖過程中所需要應用到的一項工程設計，主要指的是在地下水位高于基坑開挖底面的情況下，由于地下水會不斷涌入坑內，所以為了保證地下工程能夠在干燥的條件下施工，并且防止基坑出現邊坡失穩、基礎流砂、坑底隆起、坑底管涌以及地基承載力下降等方面問題發生而做的必要降水工作，通過以上兩項措施，可以有效保證基坑工程在施工階段的安全性，確保整體工程井然有序的開展。

1 工程概述

在施工的過程中，共計分為兩個部分，即地上工程和地下工程，例如遇到地層上部為人工填土、粉土以及細砂層，厚度大約為4~7m，地層的下部為密實程度不同的砂石層，再其下為強風化至中風化的巖層，地下水位在基坑底面以上，若隨意進行開挖必然引起基坑坍塌。所以為了保證基坑施工井然有序的開展，并且確保整體工程在施工階段的安全性，必須要采取基坑支護以及降水設計，以此確保整體工程在施工階段能夠更加安全的完成。

2 基坑支護在工程當中應用的特點分析

2.1 復雜性

針對于基坑支護工程來說，其在工程當中屬于一項臨時工程，所以對于基坑支護當中所涉及的安全儲備可以相對小一些，在實際當中其與地區性關聯較大，不同地區的地質條件以及特點都是各不相同的，所以在實際應用的過程當中需要綜合考量工程的地質條件問題，所以從本質上來說，基坑支護工程當中集合了巖土工程、結構工程以及施工技術等多方面學科的交叉應用，屬于一項多種復雜因素相互影響的工程類型。

2.2 造價高

造價高也是基坑支護工程的一個重要特點，主要是由于開工的數量比較多，也是各個工程需要重點完成的工程類別，在工程當中所涉及到的工程技術較為復雜并且涉及到的范圍廣泛，同時也會由于地質環境因素的不同而產生相應的變化。一旦處理不當便有可能造成施工安全事故，所以就決定了基坑支護工程難度大的問題，需要對多種施工技術進行綜合應用，因此基坑支護相對來說造價較高。

2.3 質量要求高

在基坑工程當中，城市的主要高層以及超高建筑大多集中在建筑密度較大以及人口密集、交通擁擠的狹小場地當中，這便導致了基坑工程施工的條件很差，同時在工程的附近經常會存在保護難度比較大的永久性建筑以及市政公用設施，所以，在施工的過程當中不能簡單采用放坡開挖的方式，這對基坑的穩定性以及位移控制要求都是比較嚴格的，一旦基坑支護設計不善，就有可能造成非常嚴重的不良的后果。

3 基坑支護的要點

在工程當中開展基坑支護設計需要對承載力極限狀態下擁有足夠的安全系數，從而防止圍護結構產生支護失穩的問題，并且有效控制位移量，防止工程在施工過程當中對于周邊的建筑物安全造成影響。所以要科學開展基坑支護設計，著力保證支護結構的穩定性，防止基坑產生變形，并且根據周邊的環境條件將基坑的變形程度控制在一定的范圍之內。在通常情況之下，對于支護結構的位移控制以水平位移為主，主要原因是由于水平位移較為直觀并且容易進行監測。在實際設計的過程當中，需要進行基坑安全等級的劃分，若針對于基坑周圍擁有需要重點保護的建筑物，要做到盡可能控制變形的限值，而這也是一級基坑對于位移控制的要求，針對于工程周圍較為空曠并且無建筑物需要保護的施工情況，則對于位移的控制量要求相對寬松一些，通常只需要保證基坑的穩定性便可以，而這也是三級基坑對于位移控制的要求。在實際當中，一級基坑對位移控制的要求較為嚴格，在通常情況下需要小于30mm，針對于深度較大的基坑，需要控制位移量小于0.3%H。此外，即便是工程對于水平位移要求較為寬松，也需要將水平位移控制在50mm 以下[1]。從基坑位移控制的效果上來看，位移量在30mm 以下則地面不會出現明顯裂縫，位移量在30mm~50mm 之間則工程會產生可見的地面裂縫，所以對于基坑的位移控制通常需要在50mm 以下，以此充分保證整體工程施工的安全。

4 基坑降水設計在工程中的應用

針對于基坑降水設計來說，為了充分保障基坑降水設計的安全性，并且確保整體工程井然有序的開展，還需要充分考量到以下因素：

第一，場地條件：基坑降水設計會受到場地條件的制約，其主要包含工程周圍已有建筑物的高度分布以及結構，同時周圍建筑物與基坑之間的距離也會對基坑降水設計的方案造成一定影響，此外還需要重點關注工程周圍的地下設施，例如：排水管道、光纜電纜等方面。

第二，地質情況：在開展基坑降水設計的過程中需要充分調查地質情況，即做到充分掌握基礎分層地質柱狀圖以及地質剖面圖，明確各層巖土所擁有的物理力學性質，了解地下水的類型以及埋藏情況，并且也需要充分掌握施工現場的水文地質情況以及水質分析結果，知曉土層的滲透性，由于土層的不同深度以及不同方位的滲透系數都是各不相同的，所以滲透系數計算結果的真實性會對于降水設計方案的質量造成一定影響[2]。在通常情況下，由勘察人員所提供的勘察報告中數據大多是在室內所完成的測試數據，有可能會產生一定的誤差性，所以設計人員在開展降水設計方案的過程中只能對該數據進行參考，實際開展降水設計的過程中往往需要深入到工程現場進行抽水試驗，從而確定基坑降水設計的方案。

第三，施工場地地下水情況：基坑降水設計的過程中也需要充分考慮到施工現場的地下水情況，在通常情況下一般分為兩種，潛水以及承壓水，其中的潛水通常被儲存在地表與第一層不透水層之間，屬于無壓力重力水，從工程實踐的過程當中可以知曉，潛水多數來源于大氣降水以及地下埋設的下水管道破裂所產生的漏水[3]。而承壓水則處在兩個透水層之間的含水層中，如果出現水充滿此含水層的現象，則代表水具有壓力。所以在開展基坑降水設計的過程中要查找相關水文資料，理清施工現場各處透水層以及不透水層向下延伸度以及厚度的分布情況查明地下水補給源的方位、距離以及透水層之間的相互聯系情況，只有充分處理潛水以及承壓水才能保證降水設計方案的效果。

5 結語

綜上所述，基坑支護與降水設計在基坑工程中是極為重要的，選擇適宜的基坑支護方案，采用合理的降水設計，對整個工程的施工安全及進度有著非常重要的影響。科學而合理的進行基坑支護與降水設計工作，可以全方位保障基坑工程及周邊建（構） 筑物的使用安全，為地下工程施工創造良好的施工條件，使各個施工階段能夠安全有序的完成施工，從而達到高質量竣工的目標。