摘 要：為保障基坑施工的安全性，本文結(jié)合勘察成果對(duì)支護(hù)方法進(jìn)行研究，首先，采用P×C法對(duì)基坑降水支護(hù)方案進(jìn)行篩選，其次，進(jìn)行基坑降水設(shè)計(jì)，最后，結(jié)合基坑變形監(jiān)測(cè)成果，對(duì)基坑降水支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理性評(píng)價(jià)。本文結(jié)合工程實(shí)際，設(shè)計(jì)了4類基坑降水支護(hù)方案，各類方案的適用性存在差異，其中，方案四的適用性等級(jí)為Ⅳ級(jí)，其他3類支護(hù)方案的適用性等級(jí)為Ⅲ級(jí)，因此，本項(xiàng)目將方案四作為降水支護(hù)方案。根據(jù)基坑降水設(shè)計(jì)，等效半徑、計(jì)算方法等因素對(duì)基坑涌水量的計(jì)算結(jié)果具有較大影響，且經(jīng)過(guò)對(duì)比，采用外接圓法、規(guī)范簡(jiǎn)化法的涌水量計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測(cè)量結(jié)果最為接近，基坑涌水量為44319.31m3/d，基坑降水井為90個(gè)。根據(jù)基坑變形監(jiān)測(cè)成果，得到其變形為9.62～25.53mm，均值為10.44mm，充分說(shuō)明基坑降水支護(hù)設(shè)計(jì)是合理有效的，可以為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：基坑；降水支護(hù)方案；降水參數(shù)；降水井

中圖分類號(hào)：P 642 " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

為保障基坑施工安全，對(duì)基坑降水支護(hù)方案進(jìn)行篩選及設(shè)計(jì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[1-2]。目前，已有不少相關(guān)研究，例如雷丹[3]探討了懸掛式止水帷幕在基坑降水中的應(yīng)用效果。唐卓華[4]利用數(shù)值模擬分析了基坑降水特征。陳聰?shù)萚5]研究了基坑降水引發(fā)的變形特征。上述研究充分說(shuō)明基坑降水研究是十分必要的，但較少涉及降水設(shè)計(jì)分析。因此，本文在勘察成果分析基礎(chǔ)上，采用P×C法進(jìn)行基坑降水支護(hù)方案篩選和基坑降水設(shè)計(jì)，結(jié)合基坑變形監(jiān)測(cè)成果，對(duì)基坑降水支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理性評(píng)價(jià)，以期為基坑安全施工奠定理論支持。

1 工程概況

本工程為住宅小區(qū)車庫(kù)基坑，用地面積為20651.52m2，平面形態(tài)呈多邊形特征（如圖1所示），開挖深度為6.7m，屬于深基坑。

在基坑周邊環(huán)境條件方面，北側(cè)、西側(cè)均為近接既有建筑，其上部層數(shù)為15～28層，地下室為1層，基礎(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)，最小凈距約為12.5～16.6m，南側(cè)、東側(cè)均近接既有道路，最小凈距約為18.5～22.1m。因此，基坑周邊具有較為復(fù)雜的環(huán)境條件。

在地層巖性方面，基坑區(qū)地層自上而下結(jié)構(gòu)如下。1）填土：主要為素填土，結(jié)構(gòu)均勻性較差，土質(zhì)松散，局部夾雜少量碎石，分布厚度為0.6～1.4m。2）細(xì)砂：褐黃色，稍濕為主，松散～稍密，局部夾雜一定的中粗砂，分布厚度為0.8～2.1m。3）卵石：顏色雜亂，濕～飽和，稍密～密實(shí)均有分布，卵石磨圓度較好，粒徑為2.5～9.5cm，揭露厚度大于15.4m。

在水文地質(zhì)條件方面，地下水主要為潛水，主要賦存于地層孔隙中，埋深2.5～3.1m?；娱_挖底板標(biāo)高位于地下水水位以下，地下水對(duì)施工期安全影響較大。因此，該基坑降水處理是十分必要的。

2 基坑降水支護(hù)方案篩選

2.1 降水支護(hù)方案初定

基坑開挖具空間立體特征，為保障施工安全，基坑支護(hù)是十分必要的。項(xiàng)目區(qū)地層巖性具有較強(qiáng)的滲透性，且地下水水位埋深較淺，穩(wěn)定水位高程高于開挖底板高程，地下水將影響施工質(zhì)量及安全。因此，基坑降水設(shè)計(jì)亦尤為重要。

為降水支護(hù)方案合理，本文結(jié)合工程實(shí)際，共確定4類降水設(shè)計(jì)方案：放坡支護(hù)+管井降水、土釘墻+管井降水、樁錨咬合樁支護(hù)擋水體系、樁錨支護(hù)+管井降水。

2.2 篩選方法構(gòu)建

為對(duì)降水支護(hù)方案進(jìn)行合理篩選，本文提出采用P×C法構(gòu)建篩選方法，將“基坑降水支護(hù)方案篩選體系”作為目標(biāo)層，結(jié)合工程實(shí)際，共擬設(shè)4個(gè)準(zhǔn)則層指標(biāo)，即安全可靠條件B1、經(jīng)濟(jì)合理特征B2、施工便捷程度B3和環(huán)境保護(hù)條件B4，同時(shí)，在準(zhǔn)則層基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)細(xì)分，共確定11個(gè)二級(jí)指標(biāo)?；咏邓ёo(hù)方案篩選體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

按照P×C法原理，須計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值、隸屬度，其中，權(quán)值的計(jì)算方法為1～9標(biāo)度法，即通過(guò)評(píng)價(jià)指標(biāo)間的重要性對(duì)比，構(gòu)建判別矩陣，并進(jìn)行一致性分析，在通過(guò)一致性檢驗(yàn)后，對(duì)最大特征值的特征向量采取歸一化處理措施，進(jìn)而得到相應(yīng)的權(quán)值。反之，須重新調(diào)整判別矩陣，直至滿足一致性檢驗(yàn)。

在各評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度計(jì)算過(guò)程中，將計(jì)算方法確定為專家法，為保證評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性，專家應(yīng)具有高級(jí)工程師職稱。

在評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)值、隸屬度計(jì)算結(jié)果基礎(chǔ)上，采用P×C法對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)或降水支護(hù)方案進(jìn)行定量篩選，并設(shè)計(jì)以下適用性劃分標(biāo)準(zhǔn)。1）適用性為Ⅰ級(jí)，適用性得分為0分～60分，對(duì)應(yīng)降水支護(hù)方案的適用性較差，基本不能滿足工程需要。2）適用性為Ⅱ級(jí)，適用性得分為60分～80分，對(duì)應(yīng)降水支護(hù)方案的適用性一般，勉強(qiáng)能滿足工程需要。3）適用性為Ⅲ級(jí)，適用性得分為80分～90分，對(duì)應(yīng)降水支護(hù)方案的適用性較好，基本能滿足工程需要。4）適用性為Ⅳ級(jí)，適用性得分為90分～100分，對(duì)應(yīng)降水支護(hù)方案的適用性很好，很能滿足工程需要。

2.3 方案篩選結(jié)果分析

第2.1節(jié)共設(shè)計(jì)了4類降水設(shè)計(jì)方案，先以方案一為例，詳述篩選過(guò)程。經(jīng)過(guò)計(jì)算統(tǒng)計(jì)，得到方案一的二級(jí)指標(biāo)適用性篩選結(jié)果，見表1。11個(gè)二級(jí)指標(biāo)的適用性得分為71.56分～90.55分，均值為81.55分，對(duì)應(yīng)適應(yīng)性等級(jí)為Ⅱ～Ⅳ級(jí)，其中，Ⅱ級(jí)指標(biāo)有5個(gè)，Ⅲ級(jí)指標(biāo)有4個(gè)，Ⅳ級(jí)指標(biāo)有2個(gè)。

根據(jù)各指標(biāo)的適用性得分，將適用性由好至差進(jìn)行排序：E6gt;E3gt;E9gt;E1gt;E8gt;E4gt;E10gt;E11gt;E2gt;E5gt;E7。

計(jì)算得到方案一的一級(jí)指標(biāo)適用性篩選結(jié)果見表2。B1指標(biāo)的適用性相對(duì)最低，其適用性等級(jí)僅為Ⅱ級(jí)，其他3個(gè)指標(biāo)的適用性等級(jí)均為Ⅲ級(jí)。

在方案一的總體適用性計(jì)算過(guò)程中，整體的隸屬度矩陣L=[0.101 0.209 0.543 0.147]，得分計(jì)算矩陣D=[55 70 85 95]T，那么計(jì)算得到方案一總體適用性得分Z=LD=80.31，得出方案一的適用性等級(jí)為Ⅲ級(jí)。

同理，進(jìn)一步計(jì)算方案二～方案四的適用性，計(jì)算結(jié)果見表3。4種降水支護(hù)方案的適用性存在一定差異，按照適用性得分排序：方案四＞方案二＞方案三＞方案一，其中，方案一～方案三的適用性等級(jí)均為Ⅲ級(jí)，方案四的適用性等級(jí)為Ⅳ級(jí)，因此，本項(xiàng)目以方案四為降水支護(hù)方案。

3 基坑降水設(shè)計(jì)

目前，已篩選出合適的降水支護(hù)方案，考慮基坑內(nèi)地下水對(duì)其施工具有較大影響，因此，該節(jié)重點(diǎn)進(jìn)行降水設(shè)計(jì)。

3.1 降水參數(shù)設(shè)計(jì)

等效半徑直接影響基坑涌水量計(jì)算，根據(jù)文獻(xiàn)[6]研究成果，將等效半徑計(jì)算方法確定為八點(diǎn)中心法、等效面積法、外接圓法和矩形折算系數(shù)法。因此，為保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，本文實(shí)例引入4類方法進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)，在基坑涌水量計(jì)算過(guò)程中，常用計(jì)算方法有規(guī)范簡(jiǎn)化法和等效分段法，因此，將兩種方法作為基坑涌水量的理論計(jì)算方法，為驗(yàn)證2種方法計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，須采用實(shí)際測(cè)量法對(duì)基坑涌水量計(jì)算結(jié)果進(jìn)行復(fù)核評(píng)價(jià)。

根據(jù)計(jì)算，得到不同等效半徑在不同方法中的基坑涌水量計(jì)算結(jié)果，見表4。等效半徑對(duì)基坑涌水量的影響較為顯著，此外，規(guī)范簡(jiǎn)化法、等效分段法的涌水量計(jì)算結(jié)果也存在明顯差異，等效分段法的涌水量計(jì)算結(jié)果明顯小于規(guī)范簡(jiǎn)化法的涌水量計(jì)算結(jié)果，與實(shí)際測(cè)量結(jié)果對(duì)比，規(guī)范簡(jiǎn)化法的計(jì)算結(jié)果更符合實(shí)際測(cè)量結(jié)果，同時(shí)，當(dāng)?shù)刃О霃接?jì)算方法為外接圓法時(shí)，規(guī)范簡(jiǎn)化法的涌水量計(jì)算結(jié)果略大于實(shí)際測(cè)量結(jié)果，兩者的涌水量最為接近，因此，將該基坑的涌水量確定為44319.31m3/d。

在單井抽水量計(jì)算過(guò)程中，計(jì)算公式詳見《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 120—2012），經(jīng)過(guò)計(jì)算，本項(xiàng)目單井抽水量為648.52 m3/d。

根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 120—2012）規(guī)定，降水井個(gè)數(shù)計(jì)算結(jié)果：n=1.2Q/q=1.2×44319.31/648.52 =82個(gè)，結(jié)合基坑周長(zhǎng)分布特征，共設(shè)計(jì)90個(gè)降水井。

3.2 降水井設(shè)計(jì)

在降水井個(gè)數(shù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)降水井進(jìn)行設(shè)計(jì)。結(jié)合附近工程經(jīng)驗(yàn)，將集水管直徑設(shè)計(jì)為5cm，降水管直徑為32cm，采用專用PPRE型號(hào)，采用三通連接器進(jìn)行連接，且進(jìn)行密封。

降水井設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為15m，包括3個(gè)部分，自上而下分別為接頭部分、濾水管部分和密水管部分，其長(zhǎng)度分別為0.6m、10.9m和3.5m。

結(jié)合上述參數(shù)，降水井如圖3所示。

在降水井成孔的過(guò)程中，將擴(kuò)充法作為其施工方法，降水后應(yīng)保證地下水水位低于坑底下1m，且降水后經(jīng)過(guò)測(cè)量，得出基坑區(qū)內(nèi)降水后的地下水位為-0.160～0.207m，均值為0.081m，滿足《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50497-2019）的規(guī)定要求。

4 基坑降水支護(hù)效果分析

在基坑施工的過(guò)程中，變形監(jiān)測(cè)是必要過(guò)程，通過(guò)變形數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)價(jià)基坑施工過(guò)程的安全特征；根據(jù)設(shè)計(jì)資料，將基坑變形控制為30mm。結(jié)合工程實(shí)際，基坑布設(shè)了19個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，編號(hào)為1#～19#（布置位置如圖1所示）。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，得到19個(gè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形監(jiān)測(cè)成果，見表5。19個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形為9.62～25.76mm，均值為19.34mm，因此，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形均在可控范圍內(nèi)，充分說(shuō)明基坑降水支護(hù)設(shè)計(jì)是合理有效的。

為進(jìn)一步掌握基坑變形的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)變形量最大的5#、11#監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分析，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，得到5#、11#監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形數(shù)據(jù)，見表6。5#、11#監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形量總體隨時(shí)間增加而增加，但總體呈收斂趨勢(shì)，進(jìn)一步說(shuō)明基坑降水支護(hù)效果較優(yōu)。

5 結(jié)論

本文采用P×C法對(duì)基坑降水支護(hù)方案進(jìn)行篩選及設(shè)計(jì)，得出以下結(jié)論。1）結(jié)合本工程實(shí)際，基坑降水支護(hù)方案主要有4類：放坡支護(hù)+管井降水；土釘墻+管井降水；樁錨咬合樁支護(hù)擋水體系；樁錨支護(hù)+管井降水。同時(shí)，通過(guò)適用性評(píng)價(jià)，方案四的適用性等級(jí)為Ⅳ級(jí)，其他3類支護(hù)方案的適用性等級(jí)為Ⅲ級(jí)，因此，本項(xiàng)目選擇方案四作為降水支護(hù)方案。2）經(jīng)基坑降水設(shè)計(jì)，等效半徑、計(jì)算方法對(duì)基坑涌水量的計(jì)算結(jié)果具有較大影響，經(jīng)過(guò)對(duì)比，外接圓法、規(guī)范簡(jiǎn)化法的涌水量計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測(cè)量結(jié)果最為接近。3）通過(guò)基坑施工過(guò)程中的變形成果分析，得出各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形量均小于變形控制性，進(jìn)一步驗(yàn)證了基坑降水支護(hù)設(shè)計(jì)是合理有效的。

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