深基坑工程降水技术设计和地面沉降控制措施

杨国浪

摘要：在深基坑工程施工中，基坑降水是非常重要的分部分项工程，降水工程的成败直接关系到基坑工程施工的安全和质量。基坑降水技术是在深基坑的支护结构形成之后，为了抽取排出基坑土层中的天然含水及基坑底层涌水以降低基坑内的水位采取的一种措施，保证工程在无水的情况下顺利施工；基坑降水還能降低粘性土壤中的孔隙水压力，提高有效应力，加固软土，有效提高地基的承载力及基坑内土体对基坑的围护结构能力，本文笔者结合同济大道立交工程的基坑施工，对深基坑工程降水技术设计和地面沉降控制措施进行了分析。对工程实践可以起到一些指导作用。

关键词：深基坑；降水；地面沉降；措施

Abstract: in the deep foundation pit engineering construction, excavation precipitation is very important division component project, precipitation engineering directly related to the success or failure of the foundation pit engineering construction safety and quality. Foundation pit dewatering technology is in deep foundation pit supporting structure formation after, in order to extract from the natural water and soil foundation pit bottom water gushing in order to reduce the water level of the foundation pit to a kind of measures to ensure that the project without water smooth construction; Foundation pit dewatering cohesive soil will also reduce the pore water pressure, enhance the effective stress, strengthening soft soil, and improve the bearing capacity of foundation soil and the foundation pit of foundation pit enclosure structure ability, this article the author tongji road overpass project construction of foundation pit, the deep foundation pit engineering design and ground subsidence dewatering technical control measures are analyzed. To engineering practice can have some guiding role.

Keywords: deep foundation pit; Precipitation; The ground settlement; measures

中图分类号： TV551.4文献标识码：A 文章编号：

工程概况

同济大道立交工程位于车站的南端，工程下穿在建的南广高速铁路，本工程为一框架桥结构，为了加快施工进度，保证南广高速铁路的铺轨不受影响，采用明挖基坑。基坑长度120m，宽97m，最大下挖深度达15.6m，最小下挖深度达12.3m。本工程靠近既有线的施工，东侧靠近进港铁路和黎湛线，北侧靠近机务整备线、机务整备所办公楼和油库，并有110kv的高压电力电缆线和通讯、信号管线等通过，施工条件较复杂。

二、工程地质及水文地质情况

1、地质情况

该场地自上而下依次为第四系全新统人工堆积填土层、第四系更新统冲洪积粘性土和砂土、白垩系泥岩，本工程基坑开挖为杂填土层和冲洪积层（粉质粘土、粘土）。

2、水文情况

现场勘察过程中，钻探过程中发现三层地下水，第一层为表层孔隙性潜水，第二层为浅层承压水，第三层为岩石裂隙水。第一、二层水属于第四系松散岩类孔隙水，第三层水属于碎屑岩类裂隙水。

本场地地下水有下列补给、径流特点：

补给：地下水接受大气降水入渗和地表水入渗补给，地下水具有明显的丰、枯水期变化，丰水期水位上升，枯水期水位下降。

径流：由于含水介质颗粒较细，水力坡度较小，地下水径流十分缓慢。

三、工程施工难点

1、开挖工程量大

本项目土方开挖近十万立方，且多数在水位线以下，因此，降水是主要难题和施工的关键。

2、地表沉降、桩身变形

本工程施工影响范围内分布有铁路、建筑物和地下管线。在基坑开挖破坏土体平衡后，地层将进行重新固结，存在必然的地表沉降，加强施工过程控制，严格控制地表沉降是本合同段工程施工控制的重点。

3、保证明挖基坑稳定是基坑施工控制的难点

基坑临近铁路既有线施工，基坑的稳定也是既有线安全的重要保证。保证基坑稳定及周边环境安全是施工控制的重点。

四、降水施工

根据勘察报告、现场施工场地条件、地下管线情况、现场构筑物影响等多方面因素的分析，适合本场地的降水方案是管井井点降水：施工工序简单，机械设备对施工场地要求不高，造价低，适合各种地质条件，施工工期较易控制，对地下水位的控制比较灵活。

结合本工程水文地质特点，本工程降水方案采取以抽降第一层潜水、降低第二层粗砂承压水水头高度为目的，在基坑四周布置抽水井形成封闭降水，控制基坑中央水位深度，达到降低地下水位的要求。基坑深度范围内的粉质粘土地层，含水层由于渗透系数小，地下水流动速度比较缓慢，降水难度稍大，易在坑壁形成一定的悬挂水、出水点及渗水线，影响基坑稳定，因此，基坑四周必须采用合适的井间距布置，方可在较短的抽降范围内最

大程度的达到疏干效果。降水井布置在离开挖线3000mm的位置。由于含水层的变化，地下水不会完全疏干，基坑开挖后，初期局部地段坑壁仍会有少量地下水渗入基坑内，须在基坑边坡的含水层底板渗水部位埋设导水管，坑底坡脚设排水盲沟，将残留渗水引至集水井，再以水泵抽排至坑外。其中盲沟上口宽300mm，下底宽200mm，高300mm。

根据勘察报告、现场施工场地条件、地下管线情况、现场建筑物影响等多方面因素的分析，降水方案如下：

基坑采用井点降水，施工中，新建筑物按矩形布置降水井管80根，降水井间距为6m，平均井深为23m，端部降水井外延形成封闭。在靠近机务整备线和机务整备所的北侧以及靠近进港铁路和黎湛铁路的东侧，采用回灌井控制地面沉降，并设置观测井。回灌井设置在降水井点和需保护的建筑物或铁路之间，并向后者靠近，但不能侵入铁路限界。回灌井与降水井平行布置，东侧设置20根井管，平均深度23m，北侧设置18根井管，平均深度21m。为了掌握降水影响及灌水效果，东侧设置23个观测井，北侧设置15个观测井，对降水井点和回灌井点的流量、压力及周围建筑物的沉降进行观测，根据观测的结果，及时对降水井点和回灌井点的有关参数进行调整。

基坑降水井主要采用Q8.4-40/2.2型潜水电泵，扬程40m，流量8.4m3/h，电机功率2.2KW。

降水设计参数如下：

降水設计参数表

注： ①管井深度根据地面至井底标高确定；

②管径为：外径/壁厚；

③管井内安装潜水泵，并应根据现场抽水情况适当调整泵量，合理安排抽水时间，有效降低地下水位标高.

五、地面沉降控制措施

要控制地面沉降，首先要注意基坑开挖，做好基坑边坡的稳定支护，这是控制地面沉降的一个关键因素。

（一）基坑开挖及支护技术要点

1、基坑开挖必须分段、分层、分区、对称进行。本工程基坑边坡主要采用挂网喷射锚杆混凝土进行支护，靠近机务整备线一侧，局部地方由于整备线距新建建筑物的距离过近，无法满足放坡要求，采用桩板墙进行加固。基坑开挖时，须边开挖边支护，避免边坡过度暴露，确保边坡稳定。

2、纵向放坡时，应在坡顶设置挡水土堤，防止地表水冲刷坡面和基坑外积水流入坑内。基坑开挖后及时设置坑内排水沟和集水井，防止基坑内积水。

3、基坑纵横向放坡根据地质、环境条件取开挖时的安全坡度，要求不得陡于1：1。

4、土方开挖的顺序、方法必须与设计工况一致，开挖第一层土时每一段的开挖长度一般不超过12m；其余各层开挖时，每段长度一般不超过6m，边坡支护的锚杆长度、间距、入土角度、规格型号等级须严格按设计要求，喷射混凝土的强度、操作工艺也须符合设计及规范要求。

5、基坑开挖时严禁大锅底开挖，开挖至基底以上0.3m时，应进行基坑验收，并改用人工开挖至基底，及时封底，尽量减少对基底土的扰动。

6、基坑开挖时应及时施作桩间网喷层，保证桩间土体稳定。开挖至基底后及时施作接地网。

7、加强基坑稳定的观察和监控量测工作，以便发现施工安全隐患，并通过监测反馈及时调整开挖程序。

（二）地面沉降控制措施

1、基坑严格按设计分层位置进行施工，及时施工锚杆和喷射混凝土等加强措施，确保基坑坑壁稳定。施工过程中，密切与施工监测配合，加强信息化管理，若有不稳定的因素存在，及时报请工程师和设计人员调整施工方案，将基坑开挖对周围环境的影响减至最小程度，确保基坑成型；基坑开挖应把基坑侧壁的稳定成型放在首位，已开挖的基坑侧壁不稳定时应及时处理，不许再向下开挖。

2、限制基坑开挖线以外地面堆土堆物荷载不超过20KN/m2，并做好计算校核工作，随时检查确保安全。

3、开挖过程中随时做好基坑内的排水工作，及时排出坑内积水，确保开挖过程中基坑底部干燥，确保基坑底部强度和稳定性不被破坏。

4、基坑内的给排水管线应将管道内水排除干净再进行土方开挖施工。

5、基坑开挖过程中，及时进行地质描述，做好开挖记录，当地质情况变化并与设计不符时，应立即报监理工程师和设计人员，及时调整施工方法。

6、控制地下水开采量，减缓抽水的速度，延长抽水的时间，使降落漏斗曲线平缓，沉降均匀。

7、靠近铁路和建筑物的一侧，主要采用回灌井控制地面沉降。抽降水与回灌水并用，井点降水的同时对相邻建筑物地基基础以下进行回灌，以控制地下水头下降，减少降落漏斗的影响范围，以达到既能施工又不会因降水给邻近建筑地基造成伤害。施工过程中派专人注意通过观测井观测水位变动情况，根据观测情况，及时调整架回灌井的数量和压力等，尽量保持抽、灌水的平衡。

8、施工中各工序应以测量监测为指导，根据水位变化，围护桩位移，轴力计的大小，基底反弹量等数据调整施工方法。

结束语：随着经济的发展，我们地下空间开发的规模也在日益加强，而深基坑降水工程难免会引起深基坑周围土壤中地下水位以及应力场的改变，这就会导致基坑周围的地面沉降和支护变形，进而影响周围建筑物及管线的正常使用。所以，研究探讨深基坑工程降水技术以及地面沉降控制措施，对未来经济的发展是非常有意义的。

参考文献：

1、施成华，基坑开挖及降水引起地表沉降预测，土木工程学报，2006年，39(5)：117-121；

2、谢康和，柳崇敏，应宏伟，成层土中基坑开挖降水引起的地表沉降分析，浙江大学学报(工学版)，2002年，36(3)：239-242；3、金小荣，基坑降水对周围环境影响的数值模拟分析，浙江大学，2004年；4、胡其志，何世秀，基坑降水引起地面沉降的分析，湖北工学院学报，2001年16(1)：66-69；5、刘兴旺，益德清，施祖元，基坑开挖地表沉陷理论分析，土木工程学报，2000年，33(4)：51-55；6、张尚根，陈志龙，曹继勇，深基坑周围地表沉降分析，岩土工程技术，1999年，(4)：7-10；

7、邓学才，井点降水与井点回灌，建筑工人，2002年，(6)：36-37。

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