深基坑施工中地下水的處理
　　1連金巖2岳福恩、
　　黑龍江龍華巖土工程有限公司黑龍江省哈爾濱市150046
　　摘要:本文主要闡述了,在深基坑施工時(shí),遇到的一些問題以及處理方法。
　　關(guān)鍵詞:深基坑施工地下水
　　一、 深基坑開挖的主要巖土工程問題
　　近年來，城市樓房越建工越高，在坑越挖越深，問題越來越復(fù)雜，施工難度越來越大�；�坑開挖以其規(guī)模和地質(zhì)條件的不同，出現(xiàn)的巖土工程問題分三個(gè)方面。
　�。ㄒ唬� 土體變形與失穩(wěn)
　　由于基坑挖臨空而引起的邊坡土體變形與整體失穩(wěn)，大致分三種情況：
　�。�1） 因開挖臨空引起土內(nèi)坑內(nèi)少量位移而產(chǎn)生對支護(hù)結(jié)構(gòu)的土壓力，其變形范圍一般限制在土壓力破裂面范圍內(nèi)，通常是由于支護(hù)工程的存在而不顯破裂面，只有土壓力在存在。土壓力的大小和向坑內(nèi)位移值取決于開挖深度以上和以下一定范圍內(nèi)土層的抗剪強(qiáng)度和土的側(cè)向抗力。這樣的情況最普遍。
　　（2） 邊坡土體中存在很軟的淤泥、淤泥質(zhì)土或高靈敏度軟土，在臨空或開挖振動條件下而產(chǎn)生塑性流動；或者在邊坡土體中存在粉土或粉砂含水層，因開挖暴露或保護(hù)層不厚而產(chǎn)生管涌或大范圍突涌。這類失穩(wěn)通常表現(xiàn)為坍滑，其范圍往往超過主動土壓力破裂面范圍，其破裂面近似圓弧形。
　�。�3） 邊坡土體中存在原生軟弱結(jié)構(gòu)面，由于水的作用而產(chǎn)生整體滑移——滑坡。
　�。ǘ�） 地下水及砂性土含水層對基坑的危害
　　由于地層具有典型的二元結(jié)構(gòu)沉積韻律，使地下水明顯分上下兩層，即上部粘性土中存在的潛水或上層滯水和下部砂性土及礫卵石層中的承壓水。應(yīng)指出，由于砂性土中存在的上部夾有厚度不等的粉土、粉砂與粉質(zhì)粘土互層的承壓含水層，它與下部承壓含水層有直接的水力聯(lián)系，雖滲透系數(shù)羅下部小得多，但其承壓水頭與下層一致或更高，因此，粉土、粉砂與粉質(zhì)粘土互層的這部分含水層也可稱為“過渡層”。
　　因基坑開挖深度不同，所受地下水的危害性質(zhì)和程度也不同。一般淺基坑（一層地下室或深6m以內(nèi)）主要是潛水或上層滯水的涌出，因淺部排水固結(jié)或粉土含水層的“管涌”而引起坑周地面下沉，并危及其上的建（構(gòu)）筑物；中等深度基坑（深8～10m左右）往往因揭穿過渡層或接近過渡層而產(chǎn)生粉土或粉砂的“管涌”（常從側(cè)壁流出），造成坑周地面下沉甚至產(chǎn)生滑坡；超過10～13m深時(shí)，都會遇到下部砂層水的突涌問題，若無可靠的防水或減壓、疏干措施，勢將造成大范圍突涌而使坑周大面積坍滑，有時(shí)達(dá)30～40m上。
　�。ㄈ�） 環(huán)境影響
　　由于前兩積原因造成坑周一定范圍地面變形甚至破壞，而危及鄰近建（構(gòu)）筑物或生命線工程，就是環(huán)境影響問題。這類影響從其成因、變形性質(zhì)和規(guī)模也可分兩類：一是由于土壓力作用而首開技護(hù)結(jié)構(gòu)頂部位移，造成坑外地面下沉，其范圍大致與坑深相當(dāng)，沉降量與支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部位移量近似相等；二是因流土（塑流、管涌、突涌）或涌水構(gòu)成更大范圍的地面下沉或位移，這類變形或破壞往往釀成坑周環(huán)境的災(zāi)難性后果。
　　二、 地下水處理
　　在深基坑開挖及地下室施工過程中，既要何證基坑自身的穩(wěn)定，又要確保周邊環(huán)境的安全。因此，必須設(shè)置隔滲帷幕或降水減壓及疏干工程對地下水進(jìn)行治理，防止產(chǎn)生和地下水活動有關(guān)的向坑內(nèi)大量涌水、坑壁流砂、流泥、崩坍坑底突水涌砂、坑周一定范圍內(nèi)地面大量變形，導(dǎo)致對環(huán)境的危害。
　　（一） 地下水處理方法和基本要求
　　地下水處理方法主要有兩種：排降法和隔滲法。根據(jù)基坑規(guī)模、周邊環(huán)璄和場地水文地質(zhì)條件進(jìn)行選擇。
　　1、 排降法的原理和使用條件
　　排降法系采用抽水設(shè)備在集水井內(nèi)抽排地下水，達(dá)到既滿足坑內(nèi)干作業(yè)，又保證坑內(nèi)處安全的目的。
　　（1）、明溝排水法和輕型井點(diǎn)降水法
　　一般在基坑深度＜6cm，基坑面積＜2000㎡，上層滯水（或潛水）量不磊，又無淤泥土以及抗周邊30m內(nèi)無重要建（構(gòu)）
　　筑物的條件下選用。
　　明溝排出的水往往從坑壁滲出，常采用堵集、導(dǎo)改等措施，以防止對坑壁的沖刷。因此，用明溝排水法要盡量使水流入坑內(nèi)，少侵泡坑壁，少沖刷坑壁土。
　　選用輕型井點(diǎn)降水時(shí)，對雜填土較厚、有大塊的建筑垃圾及其它垃圾和舊基礎(chǔ)、或者淤泥層較厚時(shí)（原湖塘回填處），要經(jīng)過充分論證和精心設(shè)計(jì)。
　�。�2）、深井降水法。
　　主要用來降低透水性好、厚度大的含水層的承壓水頭。當(dāng)基坑開挖深度超過承壓含水層頂板埋深或雖未超過頂板埋深，但因含水層頂板很薄，承壓的水壓力可能沖破其蓋層，從而使坑底突涌，而無法完成坑底施工時(shí)，可考慮此法。但是，采用此法必須從勘察、設(shè)計(jì)、施工和維持等階段的程序按技術(shù)要求進(jìn)行，而且對周邊的環(huán)境，尤其是30m內(nèi)的環(huán)境條件要有充分的認(rèn)識，采用相應(yīng)的措施防止發(fā)生過大的不均勻沉降。
　　2.隔滲法的原理和使用條件
　　隔滲法就是在基坑四周或底板下的某一深度，采和高壓噴射、深層攪拌、壓力注漿等手段造成具有一定強(qiáng)度、一定厚度、抗?jié)B性較強(qiáng)的水泥土墻或底板，以陰止地下水流放基坑內(nèi)。
　　隔滲法大致分兩類，即豎向隔滲墻和水平隔滲底板。豎向隔滲又分懸掛式和落底式兩種，前者陰隔上層潛水（或滯水）或延長承壓水的滲透途徑，后者阻隔上層潛水和下層承壓水滲入機(jī)坑內(nèi)。
　　3.地下水處理的幾點(diǎn)基本要求
　�。�1）具備深基坑地下水處理設(shè)計(jì)的全部資料，包括含水層的性質(zhì)、厚度、頂板標(biāo)高、水位、水力聯(lián)系、滲透系數(shù)、補(bǔ)給條件以及基坑深度、面積、支護(hù)結(jié)構(gòu)類型和基坑周邊環(huán)境、施工周期及在此期間的氣象資料等等。
　�。�2）地下水處理設(shè)計(jì)時(shí)，除周邊環(huán)境有足夠認(rèn)識外，還要對各主要建（構(gòu)）筑物、地下管線及地面控制點(diǎn)設(shè)方適量的變形觀測點(diǎn)、水位變化觀測井，并進(jìn)行全過程的定期觀測，以便采用信息法施工，具備相應(yīng)的應(yīng)急應(yīng)變措施。
　�。�3）地下水處理必須考慮其復(fù)雜程度。一般按基坑規(guī)模、降水深度和深基坑工程的安全等級分為簡單、中等、復(fù)雜三個(gè)等級。
　�。�4）地下水處理時(shí)必須綜合考慮環(huán)境、變形和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)�；�坑面積與承壓水頭降幅（或隔滲所阻擋的承壓水頭高度）的乘積除水或隔滲投入的經(jīng)費(fèi)，所得的含意是：基坑中在單位面積上每降低（或隔滲）1m承壓水頭所需的費(fèi)用。通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算，結(jié)果是：深井降水為14～48元；隔滲為186～223元；隔滲與降水相結(jié)合為41～101元。
　　（二）深井降水工程的幾個(gè)關(guān)鍵問題
　　基坑深井降水是一項(xiàng)科學(xué)性強(qiáng)、技術(shù)難度大、工藝實(shí)踐性高的綜合性工作。要在基坑范圍內(nèi)降低水頭到預(yù)期標(biāo)高，并且穩(wěn)定地保持一段時(shí)間，達(dá)到對基坑的周邊環(huán)境影響最小，必須認(rèn)真地、科學(xué)地遵循國家有關(guān)規(guī)范、規(guī)程去實(shí)施。
　　1. 井深和單井出水量的選擇
　�。�1） 用深井降水降低深基坑內(nèi)承壓水的水位，要求深井內(nèi)外的水位在抽降時(shí)應(yīng)基本一致，常要求水路值不大于0.5m，而且在這個(gè)的水力坡度控制在2%左右。
　�。�2） 單井出水量：一般幾知至幾萬平方米的深基坑，降地下水處理復(fù)雜程度系數(shù)在10以上的外，降水井的總數(shù)在20眼基左右，一般不超過30眼。否則，降水維持期會帶來很大因難。對于復(fù)雜程度系數(shù)為簡單或長條形（長寬比>3.5）的小基坑（面積<2000㎡），單井出水量取30～50m3/h，部分井可采用80m3/h；對于復(fù)雜系數(shù)為中等的基坑，可采用50～80m3/h，部分井可達(dá)120m3/h。
　　2. 井位的布置
　　降水深井在不危及建筑物安全和不影響施工的前提下，應(yīng)布置在基坑的內(nèi)部，因其降水效果比水井布在基坑四周提高10%～14%，并對周邊環(huán)境的影響要減小15%～50%，工程費(fèi)用要節(jié)省10%～40%，尤其對地下水處理復(fù)雜程度系數(shù)≥9的深基坑，更要把降水井布在基坑內(nèi)。
　　3. 深井的施工質(zhì)量控制
　　管井施工嚴(yán)格按《供水管井設(shè)計(jì)施工與驗(yàn)收規(guī)范》的有關(guān)技術(shù)規(guī)定進(jìn)行，確保管井施工質(zhì)量。尤其要嚴(yán)格控制抽水井抽水時(shí)的含砂里，在長期動行時(shí)必須小于十萬分之一（重量比）。成功的實(shí)例表明，指標(biāo)對基坑的穩(wěn)定性、周邊環(huán)境的安全、水泵的正常運(yùn)行、集水管道的暢通和避免地下箱涵的淤塞都是可以接受的。
　　（三）深井降水對周圍環(huán)境的影響
　　1.影響范圍
　　地面附加沉降量由坑周邊向外逐漸變小，如果水位降落漏斗中心在基坑內(nèi)，其各邊的影響范圍大約是水位下降值的40～50倍，但主要影響帶在基坑四周相當(dāng)于3S（S為水位下降值，約10m）的寬度內(nèi)次要影響帶在基坑四周距坑邊相當(dāng)于3～10S（10～30m）的距離內(nèi)；在基坑距基坑周邊相當(dāng)于30倍水位下降值的范圍即可。
　　2.影響程度
　　水位下降值越大對環(huán)境的影響越大。
　　3.影響反應(yīng)的時(shí)間
　　基坑降水引起的地面的附加沉降主要是砂性地基土的排水固結(jié)。水位下降后的15天內(nèi)沉降量即可完成95%。加上整個(gè)降水漏斗的形成是以承壓水的壓力傳導(dǎo)為機(jī)制，在降水后7天左右降落漏斗的水位下降量已完成95%。因此可以認(rèn)為，降低了砂壓水水位引起的地面沉降，在降水開始后25天左右可基本完成。
　�。ㄋ模� 隔滲設(shè)計(jì)的幾個(gè)主要問題
　　目前應(yīng)用多種成熟的、科學(xué)的施工方法、人工形成具有一定強(qiáng)度、隔滲性能良好的防滲帷幕，從坑周或坑低、部分或全部地阻止地下水滲入坑內(nèi)，是地下水處理的有效方法。
　　1. 隔滲帷幕設(shè)置的基本要求
　　必須按照地下水處理工程復(fù)雜程度來確定相應(yīng)的困難程度。在獲得必要的和準(zhǔn)確的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，較準(zhǔn)確地預(yù)估基坑涌水量、豎向帷幕內(nèi)外的水壓力差。如采用五面隔滲帷幕時(shí)，還須準(zhǔn)確的測算基底板的浮托力，以此來計(jì)算隔滲帷幕和底板的厚度。
　　隔滲墻、板的搞壓強(qiáng)度宜>5Mpa。
　　2. 懸掛式隔滲帷幕的基本要求
　　此帷幕有兩種功能，其一阻隔上層潛水，其二既阻隔上層潛水又延長承壓水的滲透途徑。前者深度較小，一般要求10m左右或較基坑深度多1～2m。后者根據(jù)設(shè)計(jì)的需要可控制在20～40m深之間。
　　四、 結(jié)論
　�。�1） 深基坑工程中的涌水、流土（或流沙）等巖土工程問題源于地下水的活動，是危害嚴(yán)重的災(zāi)害。地下水的治理是比支護(hù)結(jié)構(gòu)列重要的工程措施。
　�。�2） 從經(jīng)濟(jì)技術(shù)角度看：五面落底式隔滲帷幕造價(jià)高、施工周期長、難度大，往往達(dá)不到預(yù)期效果（五面止水比落底帷幕更差），常輔以坑內(nèi)深井降水。隔滲法對環(huán)境的影響小。而深井降水法相對費(fèi)用低、操作技術(shù)便于控制、工期短；但維持期間的管理工作較為嚴(yán)格，對環(huán)境的影響較大。
　　（3） 地下水處理必須加強(qiáng)監(jiān)測，做到監(jiān)測跟蹤服務(wù)，推行信息法施工，伴以應(yīng)急應(yīng)變措施確保深基坑施工的高速優(yōu)質(zhì)，安全穩(wěn)妥。

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