文/陳葆紅　杭州西湖高科技發(fā)展有限公司　浙江杭州　310000

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淺析深基坑降水方案設(shè)計(jì)

文/陳葆紅杭州西湖高科技發(fā)展有限公司浙江杭州310000

【摘要】水對基坑設(shè)施的質(zhì)量影響非常大，水的控制不當(dāng)容易造成基坑事故，因此，合理的水位控制和降水措施是深基坑設(shè)施建設(shè)的重要點(diǎn)，在深基坑的施工作業(yè)中，降水方案設(shè)計(jì)將是一個(gè)關(guān)鍵，本文將對深基坑降水方案的設(shè)計(jì)進(jìn)行了淺要的分析，對現(xiàn)實(shí)施工具有一定的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】深基坑降水；支護(hù)施工；問題對策

我國城市發(fā)展日新月異，建設(shè)水平在不斷提升的同時(shí)，深基坑作業(yè)和深基坑工程的開展也已經(jīng)成為了工程建設(shè)和發(fā)展的必然趨勢之一，但在現(xiàn)實(shí)的項(xiàng)目建設(shè)當(dāng)中，基坑事故偶爾也有發(fā)生，給城市發(fā)展造成嚴(yán)重影響，其中受地下水影響嚴(yán)重的沿?；蛘吲R江區(qū)域，其深基坑工程設(shè)計(jì)更是需要得到安全保障，為了滿足基坑工程安全穩(wěn)定及施工工期的要求，必須正確地分析和設(shè)計(jì)基坑支護(hù)與降水方案，強(qiáng)化施工工藝和水平。

一、深基坑降水設(shè)計(jì)原則

地下工程作業(yè)中，深基坑是一個(gè)無法逃避的重要工程，基坑降水往往是決定深基坑工程成敗的一個(gè)重要因素，基坑降水的方法很多，大多數(shù)都會采用坑外大直徑井管降水，這種施工技術(shù)和方案的優(yōu)點(diǎn)在于能夠保證在工程施工中不會出現(xiàn)明水，但是，這項(xiàng)工藝技術(shù)需要及時(shí)降低基坑下部承壓含水層的承壓水水頭，防止基坑底部突涌的發(fā)生。

對深基坑降水進(jìn)行具體設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)地質(zhì)勘查結(jié)果對含水層進(jìn)行劃分，通常可以按照40m的深度范圍將其劃成兩個(gè)部分：第一層含水成分主要是由潛水構(gòu)成，地層主要由粉砂和粉土組成；第二層則主要來自大氣降水和生活用水的滲漏補(bǔ)給，這一層的水量不大，但是承壓水含水層厚度大，水量大，具體施工中可以通過使用截水和堵水的方法能夠?qū)邓M(jìn)行有效處理，并且根據(jù)不同降水方法的適用范圍進(jìn)行降水設(shè)計(jì)。

深基坑降水的設(shè)計(jì)中，地質(zhì)勘查報(bào)告將直接影響到鉆孔位置，選取控制性鉆孔進(jìn)行坑底的抗突涌驗(yàn)算，并對降水井的井點(diǎn)涌水量加以計(jì)算，其計(jì)算公式如下：

其中：Hw為承壓水頭高度；gw為水的重度；D為基坑開挖底部至含水層頂板的距離；gw為地基土的重度；該計(jì)算公式可以進(jìn)行坑底抗突涌驗(yàn)算。

其中，s位含水層水頭降深值；R位井點(diǎn)系統(tǒng)的影響半徑；M為含水層厚度。通過該公式可以計(jì)算不同含水層的基坑出水量。

通過理論上的演算，在相關(guān)規(guī)范的前提下，結(jié)合工程實(shí)際情況，對不同地質(zhì)和水文進(jìn)行分析，可以在工程的不同階段對基坑降水進(jìn)行不同的要求。

二、全封閉深基坑降水模式

2.1全封閉深基坑

全封閉深基坑降水方案可以采取在基坑周圍添加封閉結(jié)構(gòu)的方式防止地下水位向基坑內(nèi)部滲透，此時(shí)選用的封閉結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有較小的滲透系數(shù)，這種封閉降水工藝設(shè)計(jì)對施工環(huán)境的影響比較小，作業(yè)中只需對開挖范圍內(nèi)的少量水進(jìn)行抽取，具有造價(jià)低、環(huán)保好的優(yōu)點(diǎn)，具有較強(qiáng)的綠色特點(diǎn)。通常情況下，基坑的封閉降水一般分為以下兩種方式，即如圖1左側(cè)所示的隔水層插入止水樁方案，以及如圖1右側(cè)所示的止水樁沒有插入隔水層，前者可以被稱為全封閉降水，后者則被稱為非全封閉降水。

圖1　全封閉降水與非全封閉降水

在上述的封閉降水技術(shù)中，截水措施是一個(gè)非常重要的設(shè)計(jì)，通常采用基坑側(cè)壁帷幕或基坑側(cè)壁帷幕+基坑底封底的截水措施對地下水進(jìn)行阻擋，并且同時(shí)采用抽取或引滲對基坑開挖范圍內(nèi)的現(xiàn)存地下水進(jìn)行降水。而側(cè)壁上的止水帷幕可以選擇深層攪拌樁、旋噴樁、地下連續(xù)墻、高壓擺噴墻等，基坑封閉降水的一個(gè)明顯優(yōu)勢是地下水還可回收利用，用于現(xiàn)場文明施工、沖刷廁所等場所。

2.2降水量公式建立

在全封閉深基坑降水模式的具體設(shè)計(jì)中，結(jié)合工程實(shí)際的土壤性質(zhì)和土層深度，對基坑的開挖深度和基坑內(nèi)井深度進(jìn)行設(shè)計(jì)，該過程中尤其要注意公式的選擇以及全封閉深基坑降水的計(jì)算，使用時(shí)注意疏干基坑內(nèi)一定深度的靜態(tài)水，不應(yīng)套用常規(guī)降水設(shè)計(jì)中的涌水量計(jì)算公式，全封閉的降水量應(yīng)結(jié)合止水樁內(nèi)土體的給水度計(jì)算，但是采用止水樁內(nèi)部整個(gè)土體的給水量計(jì)算又無必要。

全封閉基坑降水量公式為：

其中：Q為基坑內(nèi)降水量；A為基坑的平面面積；S為水位降低值；i為降水的坡度；r為降水半徑；gw為基坑內(nèi)土體的給水度。

結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，天津某工程的平面尺寸為90*90m，使用深層攪拌樁的止水帷幕方案，工程地質(zhì)的滲透系數(shù)k為5.2m/d，而工程的基坑深度5m，潛水水位離地面1m，含水層厚12m，施工要求降水深度在基坑底以下1m，基坑內(nèi)土層給水度為0.08，則水位降水量S為6-1+1=6m

基坑的假設(shè)半徑

基坑內(nèi)降水量為

假設(shè)過濾器半徑rs=0.2m，其進(jìn)水部分長度為l=2m，則一口井的出水量可得：

由此可得，如果提前4天進(jìn)行降水，則

提前挖6口井進(jìn)行降水即可梳干基坑內(nèi)靜態(tài)水。

2.3全封閉降水的注意事項(xiàng)

采用全封閉降水的施工方案，需要防止基坑周邊地下水向基坑內(nèi)的滲入，應(yīng)當(dāng)隨時(shí)減少基坑內(nèi)排水量，并且對由于基坑內(nèi)降水引起的基坑周邊地面沉降進(jìn)行有效控制，一方面是為了有效杜絕對地下水的浪費(fèi)，另一方面，也是放置重大事故的發(fā)生，此外，在全封閉降水方案中還需要注意降水井深度必須小于帷幕深度，這樣帷幕降水井才能起到應(yīng)有的作用。

通常情況3下，在降水井抽水的初期，水位下降并不是很明顯，但隨著抽水時(shí)間不斷增加，水位會迅速下降，并在最后觀測井中的水位區(qū)域平滑并逐漸穩(wěn)定。此外，有止水帷幕存在的時(shí)候，基坑內(nèi)外水位差較大，基坑內(nèi)部水位較低，實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，一般以降水井深度為帷幕深度的0.8-0.9為宜。

三、結(jié)語

首先在深基坑降水方案的設(shè)計(jì)上需要結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際地表及地底情況，設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的降水策略，此外，為倡導(dǎo)綠色施工，在選擇降水方案的時(shí)候，應(yīng)該選擇對環(huán)境較為友好的設(shè)計(jì)方案，最后，深基坑降水工程需要處理較多的工程數(shù)據(jù)，因此扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是處理好深基坑降水的必要保障。

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