摘要：基坑开挖经常会遇到地下水，由于地下水的存在，给基坑施工带来很多困难。为了确保基坑工程安全正常进行，必须对地下水进行有效控制。若控制不当，有可能会造成基坑失稳、坑壁坍塌，甚至引发重大基坑事故。因此，对基坑工程中地下水的控制方法进行分析、研究是很有必要的。
关键词：基坑；地下水；控制；方法
1 前言
要控制好地下水，就必须先查明场地的地层结构、含水层厚度和透水性、地下水埋藏条件、补排水关系和水位，了解地下水对岩土体的作用和对基坑的影响等等，从而制定出切实可行的地下水控制方法。
2地下水的基本类型
2.1影响基坑工程的地下水按其埋藏条件和水力特征一般可分为包气带的上层滞水，饱和带的潜水和承压水三类：
上层滞水是指地层的包气带中局部的、不成为连续含水层的土层中的地下水，无统一水面，水位随季节变化而变化，无压力水头，水量较小，与邻近地表水可能有联系，联通性受填土成分及其密实度限制。
潜水是指存在于地表以下第一个稳定隔水层上面、具有自由水面的重力水，它主要由降水和地表水入渗补给，无压力水头。
承压水是充满于上下两个隔水层之间的含水层中的水。它承受压力，当上覆的隔水层被凿穿时，水能从钻孔上升或喷出。由于承压水水头高、水量大等原因，給基坑的治水工作带来一定的困难。
2.2按含水介质特性，地下水又被分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。孔隙水是存在于岩土孔隙中的地下水，如松散的砂层、砾石层和砂岩层中的地下水。裂隙水是存在于坚硬岩石和某些粘土层裂隙中的水。岩溶水又称喀斯特水，指存在于可溶岩石（如石灰岩、白云岩等）的洞隙中的地下水。
3 地下水对岩土体的作用
地下水是一种重要的地质营力，它与岩土体的相互作用，一方面改变着岩土体的物理、化学和力学性质，另一方面也改变着自身物理、力学性质和化学成分。对岩土体的物理作用有润滑作用、软化作用、泥化作用和结合水强化作用，使岩土体内摩擦角减小；对岩土体的化学作用有离子交换、溶解、水解、溶蚀作用，通过改变岩土体孔隙度渗透性能及岩土体本身的结构，从而改变岩土体的力学性质；对岩土体的力学作用包括孔隙水动压力和静压力，动压力的作用表现为渗流。渗流作用可能产生的渗流变形有潜蚀、流砂和涌土等，都不同程度的使岩土体结构破坏，强度降低。静水压力通过减小岩土体的有效应力而降低岩土体的强度，当总应力一定时，若土体孔隙水压力增大，土体有效应力势必较小，从而降低岩土体的抗剪强度。
4 地下水对基坑的影响分析
在基坑施工过程中，若对地下水处理不当，可能导致基坑出现险情甚至事故，主要表现为：①下水渗透引起坑壁开裂坍塌；②基坑突涌导致坑底土开裂，出现管涌；③坑内长期积水导致地基土强度降低，施工困难；④大面积降低地下水位引起地面沉降及周边建筑倾斜、开裂。
5 地下水控制方法的选择
在基坑工程施工中，对地下水的控制可从两个方面进行，一是降低地下水位，二是堵截地下水。
5.1降低地下水的方法
5.1.1集水明排法
在地下水位较高地区开挖基坑，会遇到地下水问题，如涌入坑内的地下水不能及时排除，不但土方开挖困难，边坡易于塌方，而且会使地基被水浸泡，扰动地基土，造成竣工后建筑物产生不均匀沉降。为此，在基坑开挖时要及时排除涌入的地下水。当基坑开挖深度不大，基坑涌水量不大时，可采用集水明排法。集水明排法属于重力式排水法，它是在开挖基坑时沿坑底周围开挖排水沟，并隔一定距离设置集水井，使基坑内挖土时渗出的水经排水沟流向集水井，然后用水泵将水抽出坑外。集水明排法是应用最广泛、最简单、经济的方法。
5.1.2降水法
井点降水法是将带有滤管的降水工具沉设到基坑四周的土中，利用各种抽水工具，在不扰动土结构的情况下，将地下水抽出，使地下水降低到坑底以下，保证基坑开挖能在较干燥的施工环境中进行。其优点是不仅可避免大量涌水、冒泥、翻浆，而且在粉细砂、粉土层中开挖基坑中，可以有效防止流砂现象发生；同时由于土中水分排出后，动水压力减小或消除，大大提高边坡稳定性；此外由于渗流向下，动水压力与重力方向相同，增加土颗粒间的压力使坑底土层更为密实，改善土的性质；再者井点降水可大大改善施工条件，提高效率，缩短工期。但井点降水设备一次性投资较高，运转费用较大，施工中应合理布置和适当安排工期，以减少作用时间，降低排水费用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆井点降水的负面影响为坑外地下水位下降，基坑周围土体固结下沉。井点降水法有真空井点、喷射井点、电渗井点降水、管井法或深井泵法。
（1）真空井点
真空井点是指沿基坑四周或者将井点管沉入深于坑底的含水层内，井点管上部与总管连接，总管与上部抽水主机连接，利用抽水主机产生的真空作用将地下水从井点管内不断抽出，引到地面，并排往施工区以外，使每根井点管周围形成一个降水漏斗，由于许多降水漏斗曲线的重迭，可导致原地下水位的成片下降。
（2）喷射井点降水
喷射井点降水是在井点管内部装设特制的喷射器，用高压水泵或空气压缩机通过井点管中的内管向喷射器输入高压水或压缩空气形成水气射流，将地下水经井点外管与内管之间的间隙抽出排走。本法设备较简单，排水深度大，可达8～20m，比多层轻型井点降水设备少，基坑土方开挖量少，施工快，费用低。适用基坑开挖较深、降水深度大于6m、小于20m、土渗透系数为0.1～20.0m/d的填土、粉土、黏性土、砂土中使用。
（3）电渗井点降水
应用电压比降使带负电的土粒向阳极移动（即电泳作用），带正电荷的孔隙水则向阴极方向集中产生电渗现象。在电渗与真空的双重作用下，强制粘土中的水在井点管附近积集，由井点管快速排出，使井点管连续抽水，地下水位逐渐降低。而电极间的土层，则形成电帷幕，由于电场作用，从而阻止地下水从四面流入坑内。在渗透系数小于0.1m/d的粉质粘土中降水施工的情况下可以采用本施工工艺标准。
（4）管井法
管井井点由滤水井管、吸水管和抽水机械等组成。管井井点设备较简单，排水量大，降水较深，较轻型井点具有更大的降水效果，可代替多组轻型井点作用，水泵设在地面，易维护。管井埋设的深度和距离根据需降水面积、深度及渗透系数确定，一般间距10～50m，最大埋深可达10m。适用于渗透系数较大，地下水丰富的土层、砂层，含水层厚度大于5.0m。但管井属于重力排水范畴，吸程高度受到一定限制，要求渗透系数较大（1～200m/d）。
（5）深井泵法
即在深基坑的周围埋置深于基坑的管井，使地下水通过设置在管井内的潜水电泵将地下水抽出，使地下水位低于坑底。本法具有排水量大，降水深（可达50m），不受吸程限制，排水效果好，井距大，对平面布置的干扰小。适用于渗透系数较大，涌水量大，降水较深的砂类土。
5.2截水和回灌技术
为防止或降低井点降水对邻近建筑物的影响，减少地下水流失，一般采取在降水区和原有建筑物之间土层设置一道抗渗屏障。通常采用抗渗挡墙截水技术和采取补充地下水的回灌技术。
5.2.1截水
截水时利用截水帷幕切断基坑外的地下水流入基坑内部。目前形成截水帷幕的施工方法主要有高压喷射注浆法、深层搅拌法、压力灌注法、射水成墙法，小孔钻孔灌注法等，具体选用的施工方法、工艺和机具时，应根据水文地质条件及施工条件等因素综合确定。
5.2.2回灌
（1）井点回灌
在降水井点和要保护的建（构）筑物之间打设一排井点，在降水井点抽水的同时，通过回灌井点向土层内灌入一定数量的水（即降水井点抽出的水），形成一道隔水帷幕，从而阻止或减少回灌井点外侧被保护的建（构）筑物地下的地下水流失，使地下水位基本保持不变，这样就不会因降水使地基自重应力增加而引起地面沉降。
（2）砂沟、砂井回灌
在降水井点和要保护的建（构）筑物之间设置砂井作为回灌井，沿砂井布置一道砂沟，将降水井点抽出的水适时、适量排入砂沟，再经砂井回灌到地下。回灌砂井砂量应取井孔体积的95%，填料采用含泥量不大于3%、不均匀系数在3～5之间的纯净中粗砂。
6 结束语
对地下水的控制是基坑工程施工的重点，在实际工程中要结合场地工程地质、水文地质和周边环境情况，选取最合理、有效的地下水控制方法，避免因地下水控制不当而引发的各种基坑事故。
参考文献：
［1］马艳霞．深基坑工程中地下水处理方法探讨［J］．山西建筑，2006（02）．
［2］王树旺．地下水对基坑稳定性影响分析．岩土工程界，2006（04）．
［3］关宝树．地下工程［M］．北京：高等教育出版社，2007．
论文作者:黎其乐
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/4/26
标签：基坑论文; 地下水论文; 岩土论文; 管井论文; 作用论文; 孔隙论文; 土层论文; 《基层建设》2019年第4期论文;