摘要：本文以真空深井降水法为研究对象，在分析其降水原理及特点的基础上对其在基坑工程中的应用进行了初步研究。在对前人的研究成果分析总结的基础上，取得了一些研究成果。
关键词：1、真空深井降水2、环境影响3、工作原理4、优化设计
1、国内外基坑降水运用现状
在地下水位较高的透水土层（例如砂类土及粉土）中进行基坑开挖施工时，由于坑内外的水位差大，较易产生潜蚀、流沙、管涌、突涌等渗透破坏现象，导致边坡或基坑坑壁失稳，直接影响到建筑物的安全。基坑降水为基坑开挖及基础施工创造无水作业条件，保证基坑的开挖施工的顺利进行，同时降低在开挖过程中对环境的影响。
第一个有记录的工程降水实例，是百余年前英国伦敦到伯明瀚铁路的基尔期比隧道施工中布置过的竖井抽水。工程降水迄今已有一百年的历史，最初用竖井继而用深井。三十年代开始采用双阀式、自冲式井点，发展到四层至五层井点系统。在喷射井点问世后，逐渐综合协调，成为井点系统、深井、喷射井在同一工程中交叉使用的大格局，如七十年代日本千叶县川崎制铁所人工填土地基加固工程中，用一万眼井点，一万多米总管和100台井点泵工作，规模十分壮观。我国在工程建设中应用降水技术始于1953年，后在北京地铁施工中采用了深井降水。到七十年代，已发展到采用电渗法、真空法、喷射井点、深井降水等单项技术或多项技术综合应用的程度，先后在沟渠、水闸、船坞、钢铁厂、地下隧道、桩基和深基坑各类工程中起到很大作用，其中最大降水深度186米，排水量达到3000m3/h。八十年代以后降水工程大量进入城市高层建筑的深基坑领域，带来显著的经济效益。90年代以后，由于有了一定实际经验的积累，加上各研究单位的积极参与，使基坑治水工程取得了较大成绩，并专门制定了相应的施工指南及法规。
2、降水对环境的影响现状与不足
基坑降水通过抽排方式，在一定时间内降低地层中各类地下水的水位，以满足建设工程的降水深度和时间要求，保证基坑开挖的施工环境，同时为基坑底板与边坡的稳定提供有力保障。同样如果地下水处理不当就会给基坑工程带来问题。唐业清曾对国内130余项基坑事故进行了细致的调查分析，统计出事故发生的原因，发现其中因地下水处理不当引起的事故占22%。1996年10月在安微省黄山市召开的深基坑开挖与支护研讨会上，与会专家一致认为基坑事故绝大部分与地下水有关。由此可见基坑开挖过程中地下水控制和治理的重要性，也反映出该问题已引起人们的关注。为了实现基坑开挖的干作业和基坑底板与边坡的稳定，常常需要在一定时间内大量抽水。当对基坑地下水处理不当时，常造成基坑坍塌，地面沉降等事故，在这方面有许多工程实例在此不必赘述。分析地下水处理不当造成不良现象的原因，可归纳如下：
(1)在基坑开挖过程中，因基坑排水使坑壁内外侧形成较大的水头差、增大了地下水流的渗透压力，可能在基坑内产生管涌；
(2)降水井结构不合理或洗井不规范，当抽取地下水时带走大量土颗粒，导致土体被掏空，造成地面塌陷或开裂；
(3)围护结构防渗性差，坑外土颗粒流失；
(4)基坑底板以下有承压水，坑底至承压含水层顶板之间的土体压力小于承压水的水头压力，坑底产生突涌，流砂、流土等；
二、本论文的研究内容及意义
基坑降水，因为有成熟的施工工艺，成本较低，是众多建筑与市政工程首选的地下水控制手段；基坑降水的工程环境影响中，突涌、流砂、流土、潜蚀等现象，只要认真、科学、严谨的按照规范及施工要求从事降水各项工作，发生的可能性可以降低到最小；但在降水工程中，只要土体中有水头降、土体可以压缩，由水位降低引起的沉降必然存在，若不采取有效措施，就可能对环境产生不良影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而真空深井降水方法在基坑工程降水过程中使用的较多，是一种适用地层较多、效果较好的降水方法。因此，真空深井降水在基坑工程中的应用研究具有较大的意义。真空深井降水在基坑工程中的应用研究的意义可概括为以下几点：
(1)了解并掌握真空深井降水的原理及适用范围，能够更好的在基坑降水工程施工中应用真空深井，可以更好的减少不必要的损失。
(2)通过一些现场试验和理论分析，真对真空深井降水的一些尚未良好解决的问题进行系统深入的研究。在研究的过程中发现并解决一些现场施工遇到的问题，使真空深井降水在基坑降水开挖施工中得到更好的运用，并最大限度减少对基坑周围环境的影响，避免不必要的损失。
三、目前常用基坑降水方法及适用范围
1、集水坑降水法：是在基坑开挖过程中，沿坑底周围或中央开挖有一定坡度的排水沟，在坑底每隔一定距离设一个集水坑，地下水通过排水沟流入集水坑中，然后用水泵抽走。
适用范围：面积较小、土质较好、粗颗粒土层或粘性土层、降水深度不大的基坑（槽）开挖工程。
2、井点降水法：在地下水位以下的含水层施工时，常采用井点排水的方法。井点降水法是在基坑开挖前，在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井），利用抽水设备 抽水使所挖的土始终保持干燥状态的方法。井点降水法所采用的井点类型有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等。
4、基坑降水井设计形式
本工程基坑开挖深度范围内主要为潜水含水层，开挖面以下存在承压水。根据已实施的大量基坑工程的成功实践经验，类似基坑工程的降水设计施工一般采用疏干深井、减压深井等分层进行针对性降水。
（1）疏干深井
疏干深井的特点：疏干深井管井，施工工艺成熟，是上海、南京等地区较深基坑浅部潜水普遍采用的降水形式，在降水设计、施工及质量控制方面已积累了丰富的相关经验，疏干深井抽水运行时因基坑围护结构均隔断，对周围环境影响小，可以根据基坑开挖的深度提前降水水位，减少土体含水率，有效提高土体物理力学性能指标，提供土体固结程度，增加地基抗剪强度。
本工程西区正常地层区域布置29口疏干深井，井深24m；西区古河道地层区域布置20口疏干深井，井深28m。
东区正常地层区域布置50口疏干深井，井深28m；东区古河道地层区域布置17口疏干深井，井深28m。
（2）疏干减压混合深井特点：
混合深井一般是针对两个或两个以上含水层同时作用而设计的降水井。根据各个含水层的厚度，从地面向下交替布设实管与滤管。相对于常规降水井管，混合井有一井多能，同时起效的特点。虽在疏干的同时可以减压，但过早的开始抽降承压水，尤其在深大基坑工程和环境条件要求严格的基坑工程，承压水一般是“按需抽水”，过早启动抽水对周边环境不利，现在一般混合深井慎用。
本工程西区布置4口坑内水位观测井兼减压备用井，其中井深为40m；
东区布置5口坑内水位观测井兼减压备用井，其中井深为40m。
（3）减压深井
减压深井特点：降低承压含水层的承压水水头，将其控制在安全埋深以内，以防止基坑底部发生突涌，确保施工时基坑底板的稳定性。尽量减少由于减压降水引起的地表沉降以及降水对周边建（构）筑物的不利影响。控制降水引起地面沉降，避免产生较大差异沉降；控制降水对坑内坑底土体变形的影响，减少在坑内梁、柱等围护、支护结构体内产生的附加应力。
5结语
最后，针对具体的基坑工程实例，对研究所获得的成果进行了验证，设计优化方案可减少总降水量，使降水对周围环境的影响达到最小,对于当前城市密集建筑群中深基坑的开挖具有一定的实际意义。
参考文献
[1].《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98），建设部综合勘察研究设计院.中国建筑工业出版社. 1999.
[2].张永波、孙新忠，基坑降水工程，地震出版社,2000.
[3].龚晓南主编．深基坑工程设计施工手册，中国建筑工业出版社．1998.
论文作者:孙维壮
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第26期
论文发表时间:2018/12/16
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