浅谈基坑降水对周边环境的影响

■李亮亮 王群策 靳晓明

（山东正元建设工程有限责任公司 山东济南 250101）

浅谈基坑降水对周边环境的影响

■李亮亮 王群策 靳晓明

（山东正元建设工程有限责任公司 山东济南 250101）

在降水设计时，应根据含水层的特性、降深、周边建筑物的距离、地下水位等因素，对周边建筑物地基沉降量及差异沉降、倾斜进行计算分析，定量评价基坑降水对周边建筑物的影响程度，以此作为判定基坑降水方案可行性的重要依据。

深基坑基坑降水水位降深附加应力地基沉降量倾斜

1 前言

随着城市建设的发展，深基坑工程越来越多，地下水控制措施对整个深基坑工程的安全起到了决定性的作用，目前深基坑工程中普遍采取的地下水控制措施主要有基坑止水和基坑降水两种方案，基坑降水因经济性合理往往成为首选方案，但基坑降水对周边环境势必会产生一定的影响，所以在进行基坑降水设计前应先分析基坑降水的影响的程度，以确定降水方案的可行性。

基坑降水主要有两个目的，一是可以在基坑开挖过程中保持干燥的作业环境，二是可以增加基坑侧壁土体的稳定性。而进行基坑降水的同时使基坑周边地下水位下降，根据有效应力原理，地层中的孔隙水压力减小，对地基土产生了附加应力，从而导致土体压缩变形，这种变形影响到地面上就表现为地面沉降。因此在基坑降水过程中应控制降水造成临近建筑物地基下沉和倾斜等不利影响。在降水设计时，应根据含水层的特性、降深、周边建筑物的距离、地下水位等因素，对周边建筑物地基沉降量及差异沉降、倾斜进行计算分析，确保建筑物地基的稳定性。

2 理论计算公式

砂性土最终沉降量计算公式：

粘性土及粉土最终沉降量计算公式：

式中：S∞—计算沉降量 （mm）；Δp—降水引起的附加应力（kPa）；h—压缩层计算厚度（m）；E—变形模量（MPa）；a—压缩系数（MPa-1）；e0—孔隙比。

基坑降水过程中地下水位线将形成漏斗状曲面，并逐渐趋于稳定，距离基坑不同位置的建筑物各个部位的水位降深是不同的，假定计算点处的水位降深为Δh，则有：

式中：Δh—计算点处的水位降深 （m）；H—含水层厚度（m）；hw—降水井稳定水头 （m）；R—影响半径 （m）；r0—基坑等效半径（m）；r—计算点至基坑边的距离（m）；S—基坑水位降深（m）S=H-hw

3 工程实例

以某基坑工程为例，基坑大体呈矩形，长100m，宽40m，基坑挖深7m，采用桩锚支护体系，基坑降水方案。

根据勘察报告，影响基坑支护的地层分为3层：（1）层杂填土；（2）层卵石；（3）层花岗片麻岩。

（1）层杂填土：黄褐色，松散。土质不均匀，主要由建筑垃圾组成，含大量砖渣、碎石、混凝土碎块，含少量粉质粘土、中粗砂。

（2）层卵石：褐黄色，中密。颗粒不均匀，级配较好，卵石母岩成分主要为花岗片麻岩，亚圆形，粒径一般30～150mm，含量约70%，由粗砾砂及少量粘性土充填，层厚10.0m，E=25Mpa。

（3）层强风化花岗片麻岩：黄褐色，棕黄色，粒状结构，片麻状构造，主要矿物成分为石英及长石，风化裂隙较发育，E=40Mpa。

地下水位埋深4.5m，属第四系孔隙潜水，主要含水层为卵石层，含水层厚度7.5m，综合渗透系数20m/d。

基坑附近有居民楼，距离基坑降水井最近距离7.0m，具体位置及基坑降水对建筑物引起的影响分析如下：

图1 降水影响示意图

根据式③：

（3）压缩层计算厚度取含水层厚度，即h=7.5m，变形模量取（2）层卵石变形模量E=25Mpa。

根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）第5.3.5条：

式中：S—地基最终沉降量（mm）；S∞—计算沉降量（mm）；Ψs—沉降计算经验系数，根据 《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）表5.3.5，取0.2；根据式①、④代入计算得：

则该居民楼距离基坑最近点与最远点间的差异沉降量为0.64mm，两点间水平距离为10.0m，倾斜率为6.4×10-5。建筑物的沉降量及倾斜均在《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）表5.3.4规定的建筑物地基变形允许值范围之内，可不考虑降水引起的附加沉降对该建筑物的影响。

4 结语

基坑降水过程中地下水位线将形成漏斗状曲面，距离基坑不同位置的建筑物各个部位的水位降深是不同的，选择基坑降水方案前应首先根据基坑影响半径内不同计算点的水位降深来计算各点的地基最终沉降量，定量评价基坑降水方案对周边建筑物的影响程度，做为判定基坑降水方案可行性的重要依据。

[1]岩土工程勘察规范.GB50021-2001（2009年版）.中华人民共和国国家标准,2002.3

[2]工程地质手册 （第四版）.

[3]建筑地基基础设计规范.GB50007-2011.中华人民共和国国家标准,2002.4

[4]岩土工程试验监测手册.

X[文献码]B

1000-405X（2015）-10-299-1

李亮亮（1982～），男，毕业于山东农业大学水利土木工程学院，工程硕士，工程师，国家注册土木工程师（岩土）。