摘要：在城市地下空间开发快速发展建设过程中，基坑工程的规模越来越大。由于滨海地区地下水位高，降水已经成为基坑工程的必要环节。深基坑施工过程中降水引起的临近地面沉降影响范围远大于开挖卸荷作用，不仅危害周边地下工程结构的安全，也加剧了区域性地面沉降地质灾害的发育程度。鉴于此，本文主要分析深基坑降水与地面沉降控制。
关键词：深基坑降水；地面沉降；控制
1、造成深基坑降水与地面沉降的原因分析
1.1、引起地面沉降原因的理论分析
地面沉降问题是我国在现阶段的地下空间开发和利用的过程中经常出现的问题，对于地面沉降本身来说，其主要有含水层和上部粘性土层两大部分构成。对于含水层来说，由于其含水量相对较高，其中所蕴含的砂砾强度与其他土层中的砂砾相比也相对较强，因此其非常容易由于过度的压缩造成其产生变形的现象，除此之外，由于含水层中的水位难以得到快速的恢复，导致整个压缩变形的状况也同样难以恢复，长此以往，地面沉降现象会也来越明显；对于上部粘性土层来说，其自身由于粘性较大，其释水压也相对较高，其本身强度和稳定性是非常良好的，但是由于在降水期间，地下空间内部的水量淤积较大，进而导致整个粘性土层浸泡在水之中，其也成为造成地面沉降的一个非常重要的原因。
1.2、引起地面沉降的主要原因分析
当地面中含水层的水位出现一定程度的下降现象之后，其原有水位之下的图层会随之发生重要的变化，在原有的基础上其有效应力会大大提升，进而导致整个图层的压缩变形，产生地面沉降现象。因此，二者是导致地面沉降现象产生的最为关键的因素，也是决定地面沉降数值大小的决定性因素。
2、基坑降水与地面沉降地质概念模型
将整个松散沉积层作为一个整体进入模型参与计算，并将其概化为三度空间上的非均质各向异性.本着定水头边界应远离源、汇项的原则，通过试算，取以整个基坑的东、西、南、北最远边界点为起点，各向外扩展约400m，四周均按定水头边界处理.基坑降水过程中，地下水流态为三维非稳定流.基坑内地下水的疏干降压井是唯一的源、汇项.降水引起含水层中地下水位下降，导致含水层有效应力逐渐增加，含水层骨架发生压缩变形，进而引起了基坑周围地面沉降的发生
3、深基坑降水与地面沉降控制
3.1、基坑降排水开挖的工程实例
本工程位于杨浦区杨树浦路南侧、平定路西侧、黄浦江北岸，泵房距黄浦江规划黄浦江岸线约70米，占地近4730平方米，泵站出入口接向平定路。泵站主体结构平面形状接近矩形，总长56.4m，总宽38.4～43.2m，底板标高一般为-16.10m，局部落段底板标高-17.7m或-19.90m。泵站及调蓄池合建构筑物采用厚1000mm、深36m或43m地下连续墙作为基坑围护。一般深度设6道支撑，局部落地设7～8道支撑，第一道、第四道为1000×1200钢筋混凝土支撑，第二、三、五、六、七、八道采用钢支撑。基底以下4m范围内土体采用旋喷桩加固。
为了确保基坑的施工环境和安全，潜水层疏干降水保障基坑无水开挖，承压水减压降水保障基坑稳定性。从数值模拟的结果来看，每一级疏干降水的水位均降至开挖面1m~3m处，满足了疏干降水要求；承压含水层顶部的孔压由300Kpa降至139kpa，水位下降了16.1m，而基坑抗突涌稳定性的承压含水层顶部最大孔压为164kpa，水位至少降低13.4m，所以，承压水减压排水也达到了基坑稳定性要求。
3.2、不同止水条件对基坑降水开挖的影响
为研究不同止水条件下的基坑降水开挖地面沉降规律，接下来对不同止水条件下的基坑降水开挖进行数值分析，基坑的降水条件和开挖工况保持不变，即开挖顺序与开挖深度、降水水位与降水点一致的情况下研究分析地下连续墙隔断深度对地面沉降规律的影响。现定义隔断比R为地连墙插入承压含水层的深度D2与承压含水层的总厚度的比值，地下水的止水条件用隔断比来表示。针对不同的止水条件，分别取如表1的几种情况进行研究。
表1不同的止水条件与隔断比
3.3、抽水回灌联合作用对基坑降水开挖的影响
为研究抽水回灌联合作用下的基坑降水开挖地面沉降规律，接下来对不同回灌条件下的基坑降水开挖进行数值分析，基坑的降水条件和开挖工况保持不变，即开挖顺序与开挖深度、降水流量与降水点一致的情况下研究分析抽水回灌联合作用对地面沉降规律的影响。
现定义回灌流量与承压水抽水流量之比为F，针对不同的回灌流量，分别取如表2的几种情况进行研究。
表2降水回灌流量表
基坑开挖结束时，不同回灌量的抽水回灌联合作用下的承压水水位如图4-13所示。随着回灌流量的增加，基坑内的承压水孔压也在增加，水位降深在减小。当回灌量达到抽水量的一半时，基坑内承压水的孔压为160KPa，小于基坑稳定性要求的最大孔压165KPa，仍然满足基坑的抗突涌条件。基坑外地下水回灌会增加基坑外地下水向基坑内渗流，增大基坑内承压水孔压，在相同的止水条件下，回灌量越大，
基坑外承压水的水位越高，地下水向基坑内的渗流量也越大，所以相同的降水流量条件下，基坑内的承压水水位降深越小。
地面沉降，为了研究不同的地下水回灌量对基坑外地面沉降的影响，做出五种不同回灌条件下地面沉降的分布曲线如图4-14所示。当无地下水回灌时，基坑外地面的最大沉降为28.978mm，此时的地面沉降最大；当回灌量达到抽水流量的1/2时，基坑外的地面最大沉降为22.863mm，地面沉降最大。对比五种不同回灌条件下的沉降曲线，回灌量越大，基坑外的地面沉降越小。
不同的回灌条件下基坑外100m处的地面沉降如表4-7所示，回灌量越大，沉降越小，回灌抽水比为1/2时基坑外100m处的沉降量约为无回灌时的75%，而且回灌量最大（F=1/2）时，地面沉降3mm的位置对应在基坑外约185m处，无回灌时，地面沉降3mm的位置对应在基坑外约215m处。所以，地下水回灌也会减小基坑降水开挖引发的地面沉降的影响范围。
总之，随着城市化进程的不断加快，大量人口涌入城市，在促进城市经济发展的同时也给城市带来了巨大的压力。为了更进一步提高土地的利用率，促进土地的合理利用，相关部门开始逐渐对地下空间进行开发和利用，其能有效的缓解人口压力的同时也保护了自然环境，但是深基坑降水和地面沉降问题长久以来一直困扰着相关部门，我党和相关政府部门对此也进行了大量的人力、物力和财力方面的支持和帮助，取得了非常显著的成果，地下空间逐渐被开发和利用。
参考文献：
[1]孟令冬.黄土基坑降水影响周边环境沉降的模型试验研究[D].西安工业大学，2017.
[2]王雷.深基坑降水与地面沉降控制研究[J].建筑知识，2016，36（06）：293+244.
论文作者:孙炜翔1,李宏亮2,史铁铮3
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/6/4
标签：基坑论文; 地面论文; 含水层论文; 水位论文; 条件下论文; 地下论文; 地下水论文; 《基层建设》2018年第10期论文;