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摘要：降水的有效性关系到基坑的整体安全与稳定，同时也是基坑工程得以顺利开展的关键。本文结合深基坑工程实例，在分析基坑工程地质、水文地质条件的基础上，确定了基坑围护设计方案及降水施工技术，保障了基坑安全，对类似基坑的降水提供一定的借鉴和指导作用。
关键词：深基坑；围护设计；降水施工
随着建筑行业的进一步发展，深基坑工程也日益增加，其规模的开挖深度也越来越大。由于我省地下水较为丰富，因此，许多工程基础深度都在地下水位以下，这对基坑施工中降水技术提出更高的要求。目前，基坑降水技术虽已取得了长足的发展，但由于基坑降水受建筑物的基础特点、场地水文地质条件、场地周边环境等诸多因素影响，因降水不到位导致基坑失稳事故屡见不鲜，不仅造成了经济损失，且造成负面影响。因此，为确保基坑施工安全，必须采取有效的降水技术进行施工。
1 工程概况
某工程场地自上而下分布有厚l～4m不等的填土→厚13～19m的粉土和粉砂层→厚1-3m不等的软塑→流塑状的灰色粘性土，局部夹粉砂→可塑状粉质粘土→灰色粘土→粉、细砂层和圆砾层。
本工程勘探范围内地下水类型主要可分为松散岩类孔隙潜水和松散岩类孔隙承压水。松散岩类孔隙潜水主要富存于上部填土层及粉土、砂土层中；松散岩类孔隙承压水主要分布于深部的粉砂、圆砾和圆砾层中。不同水源的降水部位及降水对策见表1。
注：止水结构设计时采用地下连续墙围护结构及三轴水泥搅拌桩止水帷幕。
2 工程特点及难点
（1）地下障碍物较多；（2）土方工程量大、工期紧；（3）基坑开挖深，地下室外墙紧贴规划红线；（4）找开挖和弃坑降水防护措施难以实施。
3 基坑围护设计
根据基坑围护设计，基坑围护结构采用地下连续墙+内支撑体系，地下连续墙墙深为40.60m，墙厚1000mm，底标高为-41.000m，地下墙外侧采用φ850@600三轴水泥土揽拌桩止水、土体加固，桩长24.60m。坑内在-1.900，-6.300，-10.500，-14.600m标高处分别设置钢筋混凝土支撑。
3.1 止水帷幕
（1）基坑围护止水帷幕结构采用φ850@600三轴水泥搅拌桩和1000mm厚地下连续墙，三轴水泥搅拌桩的设计底标高为-25.000m。三轴水泥搅拌桩作为槽壁加固及止水帷幕使用，采用套打一孔施工。
（2）水泥土搅拌桩采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1.5，水泥掺量比为22%。水泥搅拌桩超喷50cm，空搅部分水泥掺量减半。桩身采用一次搅拌工艺，下沉及提升均为喷浆搅拌。誠外侧水泥搅拌粧无法搭接或搭接不良时，应采取补救措施，冷缝处理做法如图1所示。
图2 高压旋喷粧平面布置示意
3.2 地下连续墙
根据设计要求，地下连续墙的厚度为lm，混凝土强度等级为C35，抗渗等级为P8，地下连续墙底标高为-41.000m，沿地下连续墙两侧构筑C20混凝土导墙，连续墙采用先行幅和闭合幅施工，十字钢板抗剪防水接头，主筋采用直螺纹连接，每个槽段中均预埋两根注浆管，地下墙混凝土浇完后3～7d内注浆加固墙底土层。注浆压力0.4～0.6MPa，终止注浆压力1.2MPa，水灰比为0.5，实际注浆的水泥量为51/根，终止注浆以注浆量控制，注浆压力为辅。
4 基坑降水分析
4.1 基坑底板抗承压水突涌稳定性计算
由于本工程在基坑底面设计标高以下存在承压含水层，开挖过程中极易发生突涌事故，为此开挖前须进行基坑突涌稳定性分析。
基坑底板抗突涌稳定条件是，在献底板至承压含水层顶板之间，土的自重压力应大于承压水含水层顶板处的承压水顶托力。经计算开挖深度对应的安全水位埋深见表2。
根据资料，承压水水头初始埋深按8.000m计算，而本基坑实际开挖深度超过-19.100m（实际运行期间考虑土方开挖深度因素，提高至-18.000m），须对承压基坑中坑下层的含水层进行减压处理。
4.2 基坑涌水量的计算
根据相关章程中基坑涌水量公式计算，估算得到基坑各深坑单独减压降水时计算涌水量（表3）。
图3 抽水试验井结构示意
（a）S2、G1井；（b）S1井
根据群井抽水试验结果，利用三维计模型对抽水井的实测资料进行整理，得到数值模拟计算。对比计算结果和实测的观测井水位变化，不断调整并优化相关水文地质参数，得到合理的承压水分析参数。
通过群井抽水试验基坑内1口观测井的实测降深曲线与数值模拟取得的计算降深曲线进行对比，观测井水位对比见图4。
图4 G1井实测降深曲线与模拟降深曲线对比图
从群井抽水试验的模拟分析结果可看出，各井点的数值模拟水头降深和实测水头降深规律基本一致。数值模拟结果反映了群井抽水试验降水过程中的观测井水位的变化，可知两者偏差很小，满足工程精度要求。
6 承压水降水综合技术
6.1 坑中坑封底技术
由于本工程开挖深度深，基底开挖标高为-18.600～-24.500m，承压水头较大，故在深坑部位布设承压井降水。A，B，C塔楼区域以承压水封底为主，A，B塔楼同时辅以降水井降水，以确保塔楼区域电梯井坑土方开挖安全。承压水封底采用高压旋喷桩，桩顶标高-21.000m，桩底标高-29.000m。
6.2坑中坑支护技术
基坑大面开挖深度为18.60m，而3座塔楼基底开挖深达19.60m，其中坑中坑的开挖深度分别为22.10，22.70，24.10m，高差为2.5～4.5m。为保证开挖时坑中坑边坡稳定，采用高压旋喷桩封底技术对土体进行固结处理，保证坑中坑的安全。
6.3 信息化施工
为保证开挖与降水过程中基坑的安全，在基坑周边及开挖区域设置了16个测斜点、4个承压水水位观测点、14个坑外水位观测点、13个煤气管观测点、17个污水管观测点、23个给水管观测点、30个雨水管观测点、30个沉降观测点，委托专业检测单位严格按照批准的方案做好现场基坑监测工作。监测频率为土方开挖至第二道支撑开始施工至第四道支撑拆除前为2次/d，其余为1次/d，监测报告内容包括坑内外水位变化、竖向与水平位移变化、各种管线的沉降变化等，并绘制典型的深层土体水平位移变化曲线。所有观察结果均在规范与设计要求范围内，未出现任何安全隐患，取得监测成果指导施工的效果。
6.4 按需降水措施
降水时开启的减压井数量和抽水量，应根据誠开挖深度和对应的安全承压水位埋涂来控制。根据承压水静止水位，确定基坑开始减压降水的开挖深度；随开挖深度逐渐加大，逐步降低承压水头，以尽量减少减压降水对周边环境的影响。根据分层开挖及支撑布置，基坑开挖深度与安全承压水位埋深的关系见表4。
根据降水试验及计划，基坑开挖深度超过17.38m时，须_压含水层进行减压处理，以确保安全。
基础底板施工完成后（包括养护阶段和地下室及上部结构的施工阶段），根据由设计单位提供的基础及上部结构的抗浮力，逐步减少减压井的开启数量，至地下室或上部结构施工完全满足抗浮设计要求后，方可停止承压水降水。
基坑开挖施工阶段须严密观察坑内外承压水水位变化，根据水位变化情况，在满足基坑开挖的前提下，控制降水井运行的数量，不得超降，以减少坑内降水对坑外可能产生的不利影响。
7 结束语
总之，降水施工在深基坑开挖施工中具有重要地位，它直接影响到施工进度与工程的安全。该工程通过合理围护设计及施工技术的运用，成功解决了复杂施工条件下基坑施工中的降水问题，确保了基坑边坡的稳定和施工安全，施工效果良好，对类似基坑的降水施工具有一定的借鉴和指导作用。
参考文献：
[1]万宝康.地铁深基坑降水施工技术分析[J].科技风，2014（24）：150-150
[2]陈冰.高层建筑深基坑降水施工技术的探讨[J].中国科技投资，2016（11）
论文作者:丁淑波
论文发表刊物:《北方建筑》2016年12月第34期
论文发表时间:2017/2/23
标签：基坑论文; 标高论文; 深度论文; 工程论文; 含水层论文; 水泥论文; 地下论文; 《北方建筑》2016年12月第34期论文;