关键词：地下水；深基坑；影响；合理；控制
引言
近年来,随着高层建筑和地下空间利用的发展,我国深基坑工程日益增多。因设计或施工不当,深基坑工程事故时有发生,其中相当一部分事故是因为地下水控制不当而造成的。目前,基坑工程通常处于建筑物和城市生命线工程的密集区,基坑开挖过程中如果水的问题处理不当,将会对周围环境产生重大影响,因此地下水控制问题已成为深基坑工程的难题之一。深基坑地下水的控制方法可分为三种,第一种是人工降低地下水位,将基坑区域内的地下水位降低到开挖线以下,在其影响范围内形成降水漏斗;第二种是设置封闭式防渗帷幕,切断基坑内外水力联系,使基坑内的水形成无源之水;介于上述两种方法之间的是防渗帷幕与降水相结合的办法。
1概述
地下水对基坑支护的稳定性有显著的影响,大多数的深基坑支护事故是由地下水直接和间接引起的,地下水的影响是多方面的,包括软化作用,冲刷作用,静水压力和动水压力的作用,还有水浮力作用等,同时换季气温变化以及同一天的温差变化对地下水状态的改变都会对基坑支护的稳定性造成很大的影响。以北京某科技大楼为实例,就其中由于地下水影响,致使基坑支护出现的问题进行了分析,并提出了合理的解决方案。
2地下水位控制的有效方法
2.1采取降水的处理模式
地下水控制的方法有很多，结合不同的项目情况可以有针对性的进行方法的选择。最常使用的就是降水处理，通常采取的降水措施有两种，即井点降水和集水明排。井点降水的使用最为普遍，是透过利用带虑管的工具放置到基坑周围的土层中，利用抽水的方式在不影响土粒结构的基础上将地下水抽出，以达到降水的效果。这种方法具备一定的稳定性，则实施的条件和设备都相对简单，在实际工程中使用非常普遍。集水明排则是一种重力降水的方法，这种排水模式通常是在基坑周围开挖明沟，在特定间距内设置集水井，能够借助重力的作用让地下水逐渐排出。这种方法在施工上相对简单，但是容易产生坑底软化的问题。
2.2水平止水帷幕
水平止水帷幕就是在基坑某一深度范围内利用旋喷体套接的形式形成水平止水底板(也称为水平封底),它和竖向帷幕一起组成一个封闭的“箱形”止水结构以阻止地下水的渗入。该形式又称五面止水结构形式。一般情况下水平封底的作用主要有四条:其一是防止承压水突涌;其二是旋喷体有较高的强度,相当于给支护结构在下部设置了一道刚度很大的内支撑,改变了支护结构的受力状态,大大提高了被动土压力区土层的力学参数,增大了被动土压力,从而减少了桩长,降低了支护结构的内力,其三是工程桩与旋喷桩结合在一起,增大了坑底的稳定性和抗浮能力,其四是水平封底改善了土的力学指标,增大了桩的承载力。水平封底常用的结构形式一般有两种,一种是等厚度结构形式,即整个水平封底的厚度相同。另一种是考虑到支护结构的受力特点,将帷幕做成“凹”字形即沿基坑边缘一定范围内做的较厚一些,这样可以增强支护结构的稳定性。这种结构形式的优点是相邻两排的喷射效果可以相互弥补,其封水效果更为可靠。
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2.3管井降水方案设计
(1)降水井点布置:在北、东两侧距基坑边沿2～3m和南侧引水渠底布置降水井,井间距6～8m;西侧在搅拌桩帷幕墙之内布置降水井,井间距10～12m,基槽开挖时回填级配砂石后随土方一起挖掉;设计降水井20个。在基坑中部有集水坑的部位布置临时抽水井,以解决残留滞水问题。在基坑北侧距化学南楼2～3m布置地下水回灌井,井间距8～10m,共布置降水回灌井4在基坑西南角出土坡道位置(长度约10m)设置短护坡桩,护坡桩之上放坡或砌砖墙3～5个。在场地内布置水位观测孔2～3个,观测孔深度为8～10m,孔径为300mm,下入直径38～45mm的塑料管,管外填入直径2～4mm的砾石或石硝滤料。(2)残留滞水的处理:由于在降水深度范围内的含水层中含有粉质粘土层,其渗透系数小于0.01m/d,为相对隔水层,位于基坑深度范围内,这对降水非常不利,当基坑开挖时,该部位易产生残留滞水,给基坑开挖及边坡稳定带来一定难度;因此,需要对残留滞水进行处理。在基坑四周边坡的含水层底部,设置排水沟(管),将隔水层所托之残留滞水引入集水井之中抽走。如局部砂层发生流砂或边坡少量坍塌时,采用设置水平引流管或砌砖插管法处理。
2.4设置回灌井点
在进行地下水的处理时，很容易使得周围地面发生明显沉降，这会产生一些负面印象，因此，对于这种状况要做灵活处理。首先，可以在项目基坑和需要保护的建筑体之间设置相应的回灌井点，这是让需要保护的建筑体能够保持合理的地下水位的方法。这能够很大程度避免周围建筑体地下水的流失，能够让地下水位在整体上维持在合适的范围内，这样才能够让土层压力保持平衡，不至于由于地基重力快速增大而产生沉降效应。
2.5降灌工艺原理
井点回灌是在井点降水的同时，将抽出的地下水通过回灌井点再灌入地基土层内，水从井点周围土层渗透，在土层中形成一个和降水井点相反的倒转降落漏斗，使降水井点的影响半径不超过回灌井点的范围。这样，可以阻止回灌井点外侧的建筑物下的地下水流失，使地下水位基本保持不变，土层压力仍处于原始平衡状态，从而有效地防止降水井点对周围建筑物的影响。
2.6防止土粒带出
在深基坑地下水排出的过程中，使用最为普遍的工具为井管虑管，尤其是其中的滤层，是人工降水操作中非常重要的媒介。高质量的虑管及配备的滤层可以很好的组织土粒被带出，这是深基坑排水时一定要保障的要点。反之，在一些真空操作环境下，在排水时周围的土粒会不断被抽出，这使得排出的水量中含有大量泥沙，这不仅会直接导致水土流失，也会随之带来地基沉降等一系列问题。因此，在深基坑排水时一定要在排水工具上有良好选择，避免土粒被带出这类问题的发生。
结语
地下水是影响基坑稳定性的重要因素,应该充分考虑到地下水对边坡稳定性的影响,不仅要对各层地下水的各种参数测量准确,有深刻的认识,因地制宜的选择优秀的降水设计方案,同时还应充分考虑周围的环境因素及各种设施可能带来的影响,而且还要考虑不同季节地下水的变化对边坡稳定性的影响。要想取得全面的成功应选择具有相应资质和经验设计和施工单位,同时要求施工管理人员具有一定的理论基础和丰富的施工经验,加强施工过程中各环节的管理,严格按照设计工程情况和既定方案组织施工,不得忽视基坑的安全和稳定性而一味的压缩工程,降低成本,随意的修改设计工程情况。基坑开挖前应准备好足够的设备,并充分考虑可能出现的对边坡的稳定性造成影响因素(如民用设施破坏后水的下渗)。同时要加强基坑的监测和管理,及时收集整理,反馈检测数据,出现险情及时分析其原因,果断的采取措施,迅速的组织实施处理措施,以确保基坑的稳定。
参考文献
[1]仝广霞.建筑工程中的深基坑支护施工关键技术分析[J].建材与装饰，2018（43）.
[2]汤继伟.土木工程中深基坑支护施工技术的应用[J].科技经济导刊，2018（12）.
论文作者:付磊
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷21期
论文发表时间:2020/3/14
标签：基坑论文; 地下水论文; 深基坑论文; 土层论文; 稳定性论文; 结构论文; 范围内论文; 《建筑实践》2019年38卷21期论文;