蔡忠強

摘要：基坑項目的開挖環(huán)節(jié)里，如果承壓的含水層，其上覆壓的應(yīng)力比水頭的壓力低，那么承壓水的水頭就會破壞基坑的底部，引發(fā)突涌的隱患。為了基坑施工安全，必須通過降水措施來降低水頭壓力。但在降水的同時，不可避免地會對周邊土層造成影響，尤其是基坑的四周，有著關(guān)鍵的建筑物體，對變形的要求會非常嚴格。因此，基坑降水是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須合理設(shè)計降水量，既能保證基坑底板的安全，又可以確保四周的建筑結(jié)構(gòu)降低變形的概率。本文采用了最優(yōu)化法對基坑降水方案進行設(shè)計研究。

關(guān)鍵詞：突涌降水最優(yōu)化約束

由于基坑支護工程為臨時性工程，往往基礎(chǔ)資料匱乏，在勘察階段，對水文地質(zhì)的勘探比較簡陋或粗略。因此，在降水設(shè)計時，設(shè)計者無法對地下水進行正確的定量分析，或者采用簡化的計算方法，甚至對某些參數(shù)依據(jù)個人經(jīng)驗取值。鑒于基礎(chǔ)資料的缺失與降水問題的復(fù)雜性，應(yīng)尋找一種既科學(xué)又經(jīng)濟的新方法。

1 工程概況

北京市副行政辦公區(qū)，地?zé)帷皟赡堋惫?、供冷的熱泵項目，地點是通州區(qū)運河?xùn)|大街，基礎(chǔ)埋深為-21.05～23.70m，實際挖深17.45m，工程內(nèi)容主要是護坡、降水。

1.1 基坑圍護體系的特點

本項目的圍護部分，其設(shè)計的方式需要按照作業(yè)安全、實施可靠、合理投資、作業(yè)可行性高、并且快速的原則，在確保邊坡的穩(wěn)定程度及安全的條件下，選取相對經(jīng)濟、并且可行性高的基坑項目圍護部分的設(shè)計方式。依據(jù)作業(yè)實施場地的具體狀況，本工程有如下特點。

（1）本工程施工工序多，包括降干井、護坡的樁、預(yù)應(yīng)力的錨桿、土體開挖項目，作業(yè)的任務(wù)多，工期很趕，每個工序間需要配合合理，才可以確保作業(yè)實施的順利。

（2）基坑作業(yè)實施結(jié)束，主體的結(jié)構(gòu)應(yīng)該要過段時間，才可以作業(yè)到地面工程，基坑項目的作業(yè)實施周期長，其支護難以參考臨時的作業(yè)實施設(shè)計，必須保持基坑的支護安全性高、并且穩(wěn)定性合理。

2 地下水處理設(shè)計

2.1 地下水影響分析

根據(jù)勘察資料，場區(qū)內(nèi)第一層孔隙潛水水位標高按10.97m考慮，擬建項目基坑槽底位于潛水水位以下，為保證基坑開挖的安全，需要把潛水的水位，減少到基坑槽的底部，不能小于1m的范圍[1]。

2.2 降水方案確定

結(jié)合場地條件及開挖工況，使用封閉式的管井降水措施。降水井設(shè)置于支護部分的外面，井中心軸線距坡頂外緣2～3m。為確保封閉降水效果，在基坑?xùn)|側(cè)內(nèi)部間隔15m布置降水井，輔助降水。

2.3 計算基坑涌水量

使用潛水非完整的井模式，測算基坑的涌水數(shù)據(jù)，測算結(jié)果詳見表1。

2.4 降水設(shè)計參數(shù)

根據(jù)上述計算結(jié)果，確定基坑降水設(shè)計參數(shù)，詳見表2。

2.5 基坑降水輔助措施

2.5.1 基坑壁余水處理

基坑底部周圍應(yīng)留有明溝和集水井，以保證基坑內(nèi)干槽的安全運行。井（尺）深1.0～1.2m，井徑0.70～0.80m，集水井可裝鋼包尼龍網(wǎng)過濾器和排水溝，防止積聚淤泥，便于集水。

2.5.1 防止基坑地面滲漏的措施

基坑頂部5m范圍內(nèi)不得設(shè)置渡槽，現(xiàn)場所有水道必須排干，使水進入下水管道。堵住基坑周圍的防空通道、上下管道和加熱溝，并排干積水，防止流入基坑[2]。

3 降水井施工方案

3.1 工藝流程

工藝流程如圖1所示。

3.2 施工技術(shù)

3.2.1 挖泥漿池

結(jié)合作業(yè)區(qū)域內(nèi)的條件，在基坑中，距離降水井大概3m的位置，開挖泥漿池，每1～3口井使用同樣的泥漿池。

3.2.2 挖探坑

需要清理井周圍中的雜物，需要在井的位置開挖探坑，坑的直徑控制在800mm，深度在1.0～1.5m，如果井口的土體不緊實，需要布設(shè)護筒裝置，防止泥漿的浸泡，把孔口沖刷，出現(xiàn)坍塌的問題。

3.2.3 鑿井

脫水井采用反循環(huán)鉆機鉆孔，地層為自產(chǎn)泥漿保護井壁。在施工過程中，如果地泥不符合護墻要求，應(yīng)選用護墻性能好的赭石或人工泥漿。井徑至少為600mm，井眼必須筆直垂直，孔深與設(shè)計井深的誤差小于300mm。

3.2.4 吊放井管

大口徑排水井的井管采用鋼管制成，將井管置于混凝土預(yù)制支架上，在地板中央安裝中間導(dǎo)軌，四周用螺栓固定8號線，并連接管頭與井口相差200mm時的接縫。井管和接縫被壓入沙子中，并用玻璃布粘合，以防止井管中的沉積物，并用24根30mm寬的竹條垂直固定井管。為防止上下錯位，應(yīng)在下管前的方向架設(shè)井管。起吊井管必須垂直保持在井眼中心，讓防水水泥砂或異物進入井內(nèi)，井管必須覆蓋井口離地面200mm的高度[3]。

3.2.5 填濾料

井管進入后立即填充濾料。濾料均勻地填充在井眼周圍，必須保持連續(xù)才能將泥漿擠出井眼。加注過濾介質(zhì)時，應(yīng)與加注一起測量過濾介質(zhì)的高度，如果加注量與理論計算量不符，應(yīng)及時查明原因。不要用裝載機直接裝料和使用。鏟墻切割材料，以防止不平整或沖擊井。

3.2.6 洗井

井制成之后，需要使用污水泵設(shè)備，實施反復(fù)的恢復(fù)性清洗作業(yè)，直到清洗的水干凈，沒有雜質(zhì)才行。

3.2.7 水泵安裝

潛水泵設(shè)備使用尼龍繩，探入井中，布設(shè)好電纜與電閘箱設(shè)備，安置好漏電的保護程序。

3.2.8 鋪設(shè)排水管網(wǎng)

排水管網(wǎng)以鋼管為主要排水管，管徑為150mm。排水管置于井外，托盤間距5～8m，排水管置于中心。井被提供并覆蓋有保護襯里。在排水管道拐角處設(shè)置沉淀池，連接排水管網(wǎng)和城市管道。沉淀池可以用鐵桶制作，如果使用砌磚池，則必須防水。

3.2.9 抽降

實施聯(lián)網(wǎng)抽水降水之后，需要隨時觀察水位的情況，有無變化，控制好水泵設(shè)備的啟動。

3.2.10 水位觀測

實施抽水之前，需要觀察好靜止的水位數(shù)據(jù)，開始抽水的時期，每天的早晚7點進行2次觀測的作業(yè)，水位在穩(wěn)定之后，實施每天1次的觀測作業(yè)。

3.3槽中井封井方案

由于槽中井疏干井必須穿透底板，因此在地下結(jié)構(gòu)工程進行一定高度時要采取封井措施，以保證地下主體結(jié)構(gòu)的完整性。

3.3.1 封井前提條件

結(jié)構(gòu)的底板需要實施混凝土的澆筑作業(yè)，并且混凝土的強度已滿足設(shè)計強度的70%以上;主體的荷重已達到相應(yīng)水位的抗浮要求，封井后不致影響后澆帶的正常施工。

3.3.2 封井程序及方法

隨著土石方下挖，逐段截斷余下的鋼制井管，井管標高保持在底板標高;檢查井管止水圈是否滿足設(shè)計要求;已綁完底板鋼筋并澆筑完混凝土;底板混凝土養(yǎng)護并達到封井條件。準備好封井材料，為干拌混凝土，標號達到底板設(shè)計強度及抗?jié)B標號或提高一個標號，并適當添加早強劑，使初凝時間控制在45min;從某一側(cè)開始封井，隔一個封一個;迅速拔出水泵，并倒入干拌混凝土，然后振搗密實，最后，井口用同強度標號砂漿抹平[4]。

4 地基加固和基坑支護及降水設(shè)計的建議

4.1 做好精細化管理

“質(zhì)量安全大于天”，這是建筑業(yè)永恒不變的根基和真理。工程質(zhì)量不過關(guān)是間接殺人的行徑。而在精細化管理面前，建筑質(zhì)量應(yīng)該做到意識、制度、監(jiān)管、行為4個方面的完全確立。

（1）在意識方面，要向每一位施工者、檢查者和管理者都闡明質(zhì)量的重要性。通過大量的國內(nèi)外因建筑質(zhì)量不過關(guān)而導(dǎo)致重大安全事故的案例來警醒他們質(zhì)量第一的重要性。同時，對于建筑質(zhì)量中的一些灰色地帶如水泥質(zhì)量問題、欺瞞和收買質(zhì)檢人員等細節(jié)性問題進行闡明，同樣，通過案例說明這些行為的危害極大，以警示相關(guān)人員。（2）在制度方面，管理者應(yīng)通過發(fā)現(xiàn)實際施工和檢查過程中出現(xiàn)的易被忽視問題來完善制度。制度的監(jiān)管要嚴格執(zhí)行，發(fā)現(xiàn)新的問題無法被制度所解釋和約束時應(yīng)該及時報告，絕不能利用漏洞投機取巧。（3）對于監(jiān)管人員的思想教育也要到位，應(yīng)銘記“制度是用來遵守的，而不是用來尋找漏洞后進行利用的?！保?）行為上應(yīng)加強引導(dǎo)，盡可能地讓相關(guān)人員達到一種“無意識”（最低要求為“下意識”）遵守規(guī)則的行為，而為鞏固這一“無意識”或“下意識”地遵守規(guī)章制度的行為，必須加強前上述其他3個方面的影響力[5]。

4.2 設(shè)立配套管理機構(gòu)

在精細化管理部門的設(shè)立過程中，需要將有關(guān)的項目經(jīng)理作為主負責(zé)者，將其下屬的質(zhì)量監(jiān)督者作為相關(guān)項目工程師來進行新的精細化部門的組建。明確部門職責(zé)范圍，將工程技術(shù)試驗、物資調(diào)配、施工計劃設(shè)計、建筑質(zhì)量檢查及施工技術(shù)發(fā)展等部分作為下屬分支機構(gòu)。項目經(jīng)理對這些下屬機構(gòu)的工作質(zhì)量和進度進行負責(zé)，而工程師應(yīng)該配合新的質(zhì)量監(jiān)督者領(lǐng)導(dǎo)人——施工隊長來對現(xiàn)場的施工工作進行負責(zé)，這樣將原有的職務(wù)進行重新劃分，并通過下屬辦公室進行職責(zé)細化，達到精細化管理的目的，保證總體質(zhì)量的優(yōu)異。

4.3 運用深地基基礎(chǔ)施工技術(shù)

該技術(shù)由于通過其進行側(cè)向支撐的樁墻與內(nèi)部支撐所組合而成的樁撐體系來進行地基施工，因而其應(yīng)用范圍不斷擴大，且在施工范圍擴大的同時還對地基施工質(zhì)量提供保障。在地基施工技術(shù)方面的設(shè)計應(yīng)遵循下列基本原則。

（1）負荷原則。該原則指的是道路工程中的地基建設(shè)必須要對其所能夠承受各類力的最大范圍給出相應(yīng)準確數(shù)值，同時在建設(shè)地基時應(yīng)對地基所承受的力量值進行檢測，如果可能出現(xiàn)或者已經(jīng)出現(xiàn)超過地基可承受力量數(shù)值范圍的情況，應(yīng)立刻將注意力放置在降低地基所受力量的方面上。等到地基可承受力量恢復(fù)到正常值之后，再進行施工。由于地基在超出力量負荷之后往往會發(fā)生地基土剪切與地質(zhì)穩(wěn)定和平衡性上的破壞，因此必須對負荷原則進行首要堅持。

（2）遏制原則。該原則讓由于建設(shè)地基而引發(fā)的部分地質(zhì)結(jié)構(gòu)損壞的問題能夠得到遏制，為達到這一目的，施工人員必須對地面開采的次數(shù)和掘土量進行有效把握，通過對地面和地下形變程度進行人為控制，保證地基的承受能力不會下降，做好地基加固和基坑支護的降水設(shè)計工作。

（3）監(jiān)測原則。該原則是指通過對地基的基礎(chǔ)不間斷進行有關(guān)地基耐久度、地基強度等方面的數(shù)據(jù)監(jiān)測，從而使建設(shè)在該地基上面的建筑或路段能夠在結(jié)構(gòu)上得到契合。負荷、遏制和監(jiān)測是目前地基加固和基坑支護的降水設(shè)計工程中應(yīng)遵循的基本原則。

5 基坑降水設(shè)計所需要考慮的兩個關(guān)鍵因素

（1）需考慮場地周圍既有建筑物的高度、分布和結(jié)構(gòu)，以及這些建筑物與基坑工程的距離。當基坑周圍的地下設(shè)施，包括電纜和管道設(shè)計用于降水時，也應(yīng)考慮其排水通道和供電。對于基坑降水，設(shè)計方案起到較強的抑制作用，有效考慮這些因素可以更具體地保證周圍建筑物和地下設(shè)施的安全。（2）考慮基坑的土體結(jié)構(gòu)和地下水分布，包括土體的形成條件、顆粒含量和土體結(jié)構(gòu)、不同基坑、不同區(qū)域不同土層、不同深度和滲透系數(shù)等。如果滲透系數(shù)的計算結(jié)果不準確，很可能導(dǎo)致基坑降水方案的設(shè)計誤差。如果水壓估算錯誤或?qū)又車牡刭|(zhì)水文資料了解不充分，基坑降水方案設(shè)計將發(fā)揮不了實際作用[6]。

6 結(jié)語

總而言之，應(yīng)充分發(fā)揮信息化施工技術(shù)的優(yōu)勢，根據(jù)工程水果現(xiàn)場的實際情況，進行基坑降水設(shè)計的優(yōu)化，不僅確保了基坑降水設(shè)計方案的切實可行，同時也促進了基坑降水施工安全性的有效提升。所以，必須設(shè)計合理的基坑降水方法，才能確?；娱_挖施工的順利進行。

參考文獻

[1] 曾誼輝.基坑開挖對周邊道路的沉降影響研究[J].四川建材，2020，45（8）：69.

[2] 胡斌.高架橋下路面差異沉降分析及防治技術(shù)研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2019.

[3] 陸文亮.高架橋基礎(chǔ)承臺與路面差異沉降分析[J].交通科技，2019（2）：52-55.

[4] 王衛(wèi)東，徐中華，宗露丹，等.上海國際金融中心超深大基坑工程變形性狀實測分析[J].建筑結(jié)構(gòu)，2020，50（18）：126-135.

[5] 鄧超.高架橋基礎(chǔ)承臺開挖引起的路面差異沉降控制方法研究[J].中外公路，2020，40（2）：15-19.

[6] 奚家米，丁衛(wèi)鋒，吳迪.基于復(fù)雜環(huán)境下軟土基坑開挖階段的變形監(jiān)測與分析[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2019，19（29）：254-259.