摘要：近年来，基础设施大规模发展，在施工过程中难免遇到地下水，会给我们正常施工加大难度，同时作业环境的安全隐患也增多。尤其在施工过程中，地下水控制方法选择不当，后果严重的会引发重大安全事故。故在工程建设中遇到地下水，选择合适的降水方法极为重要。
关键词：地下水，施工，降排水方法，应用
1.引言
地下水分布极为广泛，对人类日常生活以及经济活动等方面的影响无处不在，是人类宝贵的地下资源，但地下水也常常给工程施工过程增加困难并带来一定危害，特别是对基础施工的影响。笔者根据近几年的实际施工经验，从地下水控制方法选用的适用性进行简单介绍和分析，以便同行在类似工程中予以参考。
2.地下水控制方法的分类
工程建设中地下水控制方法常用的有降水、截水、回灌，特别复杂的可选用其组合方式。
一般情况，降水控制地下水为大多工程建设所采用；但当基坑周围有建筑物、地下管线、道路时，若对周围设施未采取保护措施继续采用降水，轻则造成基础不均匀沉降重则造成周围建筑倾斜倒塌、引发地下管线断裂、促使道路塌陷等破坏，此类条件多采用截水控制地下水，亦可采用地下水人工回灌措施。
3.地下水控制方法的特点及适用性
3.1降水
常采用的降水方法主要有集水明排、井点降水。
（1）集水明排
集水明排一般是在基坑开挖前，人工或者小型机械设备沿基坑四周或者两侧挖出排水沟并每隔一定间距开挖设置集水井；基坑周围地下水可通过渗流进入排水沟，再汇流至集水井，利用抽水设备将其排走，达到降低地下水位。
集水明排由于设备简单、排水方便、较为经济，在建设工程中应用较为广泛，如涵洞基坑施工、部分桥梁基础承台施工、小型房屋建筑基础施工等使用较多。一般适用于降水位不高的粗粒土；若地质条件为粉细砂，则需谨慎采用，使用不当轻者边坡出现流砂，重则导致边坡坍塌。
（2）井点降水
井点降水是指基坑开挖之前，利用专用设备在基坑四周或者两侧按一定间距打设滤水井；基坑周围地下水会渗流至滤水井，利用抽水设备将水排出，以达到降低地下水位。较为常用的井点降水有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井降水。
①轻型井点
轻型井点降水是井点降水的一种，它是利用φ38mm或者φ51mm、长5～7m、并在下端带有滤管的钢管作为井点每隔0.8m～1.2m竖直埋设在基坑四周，利用直径100～127mm钢管作为集水总管水平铺设在井点外侧，一般利用塑料、橡胶材质的管子作为弯联管将每个井点与集水总管相连，集水总管连接上抽水设备，利用真空原理将基坑周围地下水抽出排走，达到降低基坑地下水位。一般集水总管长度为100～120m连接一套抽水设备。
轻型井点在砂土层、粉土、含薄层粉砂的淤泥质黏土降水效果较佳，一般降水深度在6米以内，多采用单级布设；降水深度在6m～10m时，多采用多级布设。根据施工场地、周围环境、地下水文条件，轻型井点在平面上可以布设成单排、双排、U型、环型。一般在房屋建筑的基础工程、桥墩承台工程、涵洞基础工程等中较为常用。
②喷射井点
喷射井点是由下端装有喷射器φ38mm的内管与φ75mm或者100mm的外管作为喷射井管竖直埋设在基坑四周，并在井管外侧布设供水总管、排水总管，供水管连接高压水泵将水高压注入喷射井管内管从喷射器喷嘴喷出，使喷口附近形成负压，基坑周围地下水经过内外管间隙被吸出地面汇集至排水总管排走，从而降低地下水位。一般喷射井管间距为2～3m，每套高压水泵可连接20～30根喷射井管。
喷射井点多用于深基坑开挖且地下水位较高，采用轻型井点降水需布设为多级，经济上不合理时。一般降水深度在8～20m范围内，多采用喷射井点。平面布设形式同轻型井点降水。
③电渗井点
电渗井点是轻型井点降水、喷射井点降水的一种辅助方案。当上述两种降水方式在淤泥、淤泥质黏土中降水效果不佳，难以满足后续施工作业时，增设电渗井点，提高降水效果。它是用原有的井点管作为阴极，在井点管内侧竖直插入φ50～φ75mm的钢管或者φ25mm以上的钢筋作为阳极，接通阴阳极，并对阳极通上强直流电，产生电渗现象。通过电渗和真空的双重作用下，促使地下水快速通过抽水设备排出，已达到降低基坑地下水位的目的。
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④管井降水
管井降水是主要利用深井泵将渗流到滤水井中的地下水抽出排走，已达到降低基坑地下水位的目的。常用于滤水井的材料有无砂混凝土管、钢筋笼、钢管、铸铁管。
管井降水用途广泛，主要用于降水深度超过6m的粉土、砂土、碎石土、黄土等土层降水，降水效果明显。
3.2截水
截水控制地下水的原理是用水泥土搅拌桩墙、钢筋混凝土排桩、地下连续墙或其组合起到隔水帷幕的作用，堵截基坑外地下水流入基坑内，从而达到截水的目的。
（1）水泥土搅拌桩墙隔水帷幕
水泥土搅拌桩墙是用专用搅拌机械将固化剂水泥与软土拌和，经过二者发生物理化学反应后固化成具备一定水稳性的整体墙体结构，在基坑四周形成隔水帷幕，阻挡基坑外地下水流入基坑内。
水泥土搅拌桩墙因施工机械设备较为简单、施工速度快、所用材料单一，相比其他隔水帷幕造价较低，常被选用，但不宜单独用于深度大于6m的基坑作为围护结构兼做隔水帷幕。
（2）排桩与桩墙
排桩与桩墙隔水帷幕是在基坑开挖之前，预先在基坑周边施工钢筋混凝土灌注桩，桩与桩之间相互咬合，钢筋笼隔一放置，使桩与桩相互连接形成排桩或桩墙作为基坑的隔水帷幕。
排桩与桩墙隔水帷幕适用于各种地质，但桩与桩接口不严，常伴有流砂、渗流等。工程中常将水泥土搅拌桩墙与其组合使用，截水效果较佳。
（3）地下连续墙
地下连续墙是在基坑开挖之前，预先在基坑四周，由专门的挖槽设备挖槽、利用泥浆护壁，浇筑成的地下钢筋混凝土挡墙。
地下连续墙具有防渗、挡土的双重功能，可以用来为地下各种工程做支挡、防渗措施。单从截水角度考虑，造价偏高。
3.3回灌
当基坑四周有建筑物、地下管线等设施，基坑单采用降水会大幅度降低地下水位，引发周围设施破坏。此时，采用降水降低基坑地下水位的同时需要对周边打井回灌，保障周边地下水位平稳。
采用回灌措施保护周边设施，需要设置监测井检测周边地下水位。当地下水位较高，降低地下水位会对周围设施引发破坏时，多采用回灌技术。
4.实例应用
某铁路路堑段，长度1km，地下水水位-0.5m，地质为粉细砂、黏质黄土，开挖深度为14.7m；设计为深基坑钢筋混凝土U型槽。初期项目部制定降水方案为管井降水，开挖方式为放坡开挖。降水初期，本工程中粉细砂渗透系数较小，管井降水时仅可间断抽水。每次仅可抽水2-4分钟，需待10分钟左右才可再次抽水，降水效果极差，且在开挖过程中边坡前期有流砂现象，中后期边坡坍塌严重、基坑底淤泥较多，后续作业人员存在安全隐患且工程质量无法保障。后经专家研究施工方案改为在路堑外围、地下水流上游设置一排水泥土搅拌桩，桩墙外侧设置集水井、排水沟。变更方案后边坡未出现流砂，更未出现坍塌现象；后续作业人员安全隐患消除，工程质量得到保障。此工程前期选择降水方案考虑欠佳，预估不足，导致增加二次补救措施，增加了造价，延长了施工工期，前期降水施工方案选择不适。
某小区双创大厦，基础埋深7.3m，基坑采用整体大开挖后局部放坡开挖处理，基坑长68m，宽66m。第一次开挖至-4m，第二次开挖至-7.3m，因西、北两侧靠近市政道路，整体开挖时边坡采用放坡，边坡高度均大于5m，开挖时边坡采用土钉墙支护处理。本场地水位埋深0.8～7.3m，平行基坑底部。地质为粉土、圆砾、泥质砂岩。降水方案选择为管井降水。建筑物地下部分为一个整体大基坑，井点管距坑边距离为1.5m布置，降水井每隔12.5m设置1处；本工程共布设了22口管井，井深为12.5m～17.5m，管井直径300mm。降水井全面降水15天，监测降水井水位已满足土方开挖要求。后续作业顺利完成。此工程降水方案选择较为经济、适宜。
目前，地下通道、地下铁道在地下水控制方面多采用排桩+水泥土搅拌桩组合形式，周围环境复杂、地质条件差多采用地下连续墙。
5.结束语
地下水对工程建设增加了安全隐患，方式选择不当，会引发安全事故。选择经济、合适的控制地下水方式极为重要。
参考文献：
[1].杨根芳，深基坑真空井点降水技术的应用与研究，工程技术，2009
[2].曹辉、宁伟东，水利工程基坑排水施工技术的应用分析[J].科技创新与应用，2015，13：175
[3].姜清华、颜克诚、蔡枫，浅谈基坑降水发展及优化设计，中国水运，2006年4月第 12期.
[4].《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.
论文作者:王伟伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期
论文发表时间:2020/3/13
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