关于建筑工程中深基坑降水设计的几点思考

    韦垚飞

    摘要：降水设计属于施工设计中的一个组成部分。降水设计是否可行、可靠会直接影响施工。而深基坑本身与周边关系紧密，加上地下设施错综复杂、多种多样。造成降水施工存在一定的困难。因此，降水设计应考虑降水施工的可行性、安全性等。本文针对深基坑降水设计进行思考和分析，对同行业的降水设计提供参考。

    关键词：建筑工程；深基坑；降水设计；思考

    地下水是妨碍工程施工的重要原因。深基坑中的水位如果过高而不处理，将会影响施工安全。另外，水位过高也会影响到工程质量。在深基坑的施工中，要对深基坑中的地下水进行降水处理处理。但由于深基坑本身受到周边建筑物、地下管道设施等影响，降水方面需要考虑的因素较多。降水设计的合理与否将会影响到降水的效果以及降水施工的安全性。还会直接影响到工程的质量。因此，在降水设计方面，应对方案的可行性、安全性等进行分析。

    1深基坑降水的必要性

    深基坑一般会开挖到地下水位以下。如果不预先降低水位，将会造成地下水流入坑内，并产生较大的渗透力。从而造成基底、坡面不稳固，出现土层流失情况。在基坑降水后，可以减少土层中的含水量，在开挖基坑时，保证土层干燥，方便采用机械化施工方法，并能够避免在开挖时基底、坡面渗水，保证施工安全。土层干燥也能够提高坡面、基底的稳定性，避免土层流失。另外，干燥的土层比较稳固，有利于保证支护的稳定性和强度。从而避免支护发生变形情况，保证施工安全。土体的物理力学性能是影响支护及基坑安全的重要因素。基坑降水可以降低土层中的水含量，有效提升土层的固结度，进而有利于改善土层的物理力学性能，并提高土层的应力，同时能够使边坡更加稳定，减少土层对支护的侧压力，增加支护的稳定性。 2深基坑降水方法

    2.1基坑降水支护设计

    深基坑支护类型有地下连续墙、土钉墙支护等。支护的具体方案需要结合降水方法、水文地质等进行设计。因此，在降水设计中，要先对地质条件、土层特点等进行分析。主要是对土压力进行计算，并选择适当的土强度指标。土强度指标和土体实时的固结度相关。在计算时，应考虑到排水对土强度的影响。设计中建议使用三轴剪切试验的方法，提高土强度选择的准确性。另外，支护设计中应结合深基坑开挖的形状特点、周围建（构）筑物特点进行选择适当的支护类型。同时，在设计支护方案后，应进行模拟分析潜在的隐患和问题。并以此进行分析解决的措施与预防的方法。

    2.2挡水帷幕-排水法

    目前该排水方法在很多的工程中使用，尤其适用于渗透性较强的深基坑、临近水域的深基坑等。在深基坑设置帷幕可以避免帷幕外的地下水渗流到坑内，导致降水效果不佳。另外，帷幕本身具有支护的作用，因此对深基坑的侧壁起到防护的效果。除此以外，在深基坑排水时，可能会出现地面下陷的情况，而帷幕的设置可以预防此类事件的发生。一般情况下，帷幕的设置主要在基底的周边，从而保证深基坑的降水效果。另外，挡水帷幕设计深度要低于基底以及井点管底部，才能有效防止周边地下水渗流到基坑内。但挡水帷幕的设计时，还应该考虑到地下水的水位变化、运动规律等，设计时才能保证其起到挡水的作用。

    2.3截水法

    深基坑的降水一般会造成周边地下水位的改变，因此会影响到周边的环境。严重则可能引起地面下陷，造成周边建筑物及管道设施等的破坏，影响到周边居民的安全。因此，对于建筑、地下管道设施等密集的区域，基坑的降水可以采用截水法进行降水。截水方法较多，如夹心墙、钢板桩、地下连续墙、冷冻法等。其中地下连续墙主要是由混凝土构成的墙体，因此其刚度大，且具有较好的防渗作用。地下连续墙适用范围广，包括位于地下水平面以下的多种土层类型以及施工环境复杂等情况。目前，该方法已经在多种大型深基坑的支护中使用。钢板桩刚度差，容易变形，但操作相对简单、成本低。一般适用于支护深度小于7m的工程。如果支护深度超过7m且需要使用钢板桩，应设计锚拉杆方法，或可以采用多层支撑方法。另外，钢板桩的拔除会影响到周边的地表，因此建议少用。

    2.4降水法

    该方法主要使用井点进行降水。操作方法主要是在深基坑的周边设置一个或多个井点管，并使用抽水设备经井点管抽出地下水。该降水方法不受深基坑形状的限制，并具有提高边坡稳定性的优势。在深基坑的降水中，常设置多个井点进行降水，形成群井降水。该方法降水效率高，操作简单，因此常用于深基坑的降水。但需要注意的是，并非井管点设置的越多，设置的深度越深，降水就越快，而应该结合水文地质、自然地质等进行分析设置的井的数量、位置等。单井的直径、安放深度、结构需要结合降水的要求、工程地质、成井技术等进行分析。井的直径一般在40- 70cm范围内。为能够保证水位降低到预期的目标，井的安放深度應超过降水深度以下2- 4m左右。在不设置支护桩的情况下，井的位置应设置在坡度上缘约150cm。在设置护坡桩的情况下，井的位置应与坡桩外间距100- 150cm。

    3深基坑降水方案的比选

    深基坑地质环境、水文地质条件等多种多样，而深基坑降水是基坑开挖的必要环节，因而衍生出多种降水方案，但在实际的应用中，降水法应用较普遍，降水法主要有明排井（沟）降水、喷射井降水、轻型井点降水、电渗井降水、管井降水、大口井降水、辐射井降水、引渗井降水、埋藏井降水等。各降水法之间的优劣、适用范围等有所不同，具体的降水方案要结合场地环境、降水深度要求等进行选择。明排井（沟）主要使适用砂土、粘性土的降水，降水深度低于20cm。该降水方案费用较低，施工操作简单。但该降水方案渗水较多，容易造成坡面失稳。喷射井适用的土质较多，包括粉土、填土、砂土等。该降水方案的降水深度最高可达20m，降水深度有一定优势，但该方案降水速度较慢，降水效率低、施工成本高。轻型井点的适用土质与喷射井相同，该降水方案单级降水深度最高6m，多级降水深度最高20m。在施工操作方面，该降水方案所使用的设备轻巧、实用，不受场地的限制，但如果降水时间较长，耗费电力多，对抽水设备要求相对较高。电渗井方案可适用于粉土及粘性土类。降水深度与井的设置类型有关，降水效率高，时间短，但该降水方案也有不足之处，其对电力的供应要求较高，耗电多。管井、大口井、辐射井均能够进行大面积降水。其中管井降水深度最低为5米，大口井、辐射井的降水深度最高达20m，尤其适用于承压水、潜水、裂隙水的降水。管井降水方案适用包括砂土、碎石土、粉土、可溶岩等土类。引渗井能够缩短降水时间，提高降水效率，且成本较低，但适用范围窄，一般在弱透水层下游厚强导水含水层的水文地质条件方可使用，且该降水方案仅可以用于砂土和粘性土质的深基坑。埋藏井降水深度低于2m，该方案主要用于基坑降水后残留水体的降水，因此，该方案主要用于其他降水方案的补充。总的来说，降水方案的设计要根据土质、降水深度要求等进行分析。深基坑的场地环境、土质、水文地质等差异较大，方案的选择应根据适用范围、条件要求等选用，可能保证降水效果。

    总结：地下水对深基坑的施工影响较大，因此，基坑降水设计是深基坑支护设计中的重要环节。在深基坑的降水中，由于地下水是广泛分布的，降低水位必然影响到周边的环境。因此，降水设计应考虑降水对基坑周边的建筑物、设施等的影响。降水设计方面应结合降水的目标、地质条件等，选用合理的降水方案，在保证降水效果的同时，确保周边建筑、设施的安全。

    参考文献

    [1]谢珠，朱德康. 超高层建筑深基坑工程降水研究[J]. 中国高新技术企业，2014（32）：84-85.

    [2]郑玮. 建筑工程中深基坑支护设计的运用研究[J]. 科技与企业，2014（21）：116.