浅析深基坑降水方案设计

2016-07-25陈葆红杭州西湖高科技发展有限公司浙江杭州310000

中国房地产业 2016年10期

文/陈葆红　杭州西湖高科技发展有限公司　浙江杭州　310000

浅析深基坑降水方案设计

文/陈葆红杭州西湖高科技发展有限公司浙江杭州310000

【摘要】水对基坑设施的质量影响非常大，水的控制不当容易造成基坑事故，因此，合理的水位控制和降水措施是深基坑设施建设的重要点，在深基坑的施工作业中，降水方案设计将是一个关键，本文将对深基坑降水方案的设计进行了浅要的分析，对现实施工具有一定的指导意义。

【关键词】深基坑降水；支护施工；问题对策

我国城市发展日新月异，建设水平在不断提升的同时，深基坑作业和深基坑工程的开展也已经成为了工程建设和发展的必然趋势之一，但在现实的项目建设当中，基坑事故偶尔也有发生，给城市发展造成严重影响，其中受地下水影响严重的沿海或者临江区域，其深基坑工程设计更是需要得到安全保障，为了满足基坑工程安全稳定及施工工期的要求，必须正确地分析和设计基坑支护与降水方案，强化施工工艺和水平。

一、深基坑降水设计原则

地下工程作业中，深基坑是一个无法逃避的重要工程，基坑降水往往是决定深基坑工程成败的一个重要因素，基坑降水的方法很多，大多数都会采用坑外大直径井管降水，这种施工技术和方案的优点在于能够保证在工程施工中不会出现明水，但是，这项工艺技术需要及时降低基坑下部承压含水层的承压水水头，防止基坑底部突涌的发生。

对深基坑降水进行具体设计时，可以根据地质勘查结果对含水层进行划分，通常可以按照40m的深度范围将其划成两个部分：第一层含水成分主要是由潜水构成，地层主要由粉砂和粉土组成；第二层则主要来自大气降水和生活用水的渗漏补给，这一层的水量不大，但是承压水含水层厚度大，水量大，具体施工中可以通过使用截水和堵水的方法能够对降水进行有效处理，并且根据不同降水方法的适用范围进行降水设计。

深基坑降水的设计中，地质勘查报告将直接影响到钻孔位置，选取控制性钻孔进行坑底的抗突涌验算，并对降水井的井点涌水量加以计算，其计算公式如下：

其中：Hw为承压水头高度；gw为水的重度；D为基坑开挖底部至含水层顶板的距离；gw为地基土的重度；该计算公式可以进行坑底抗突涌验算。

其中，s位含水层水头降深值；R位井点系统的影响半径；M为含水层厚度。通过该公式可以计算不同含水层的基坑出水量。

通过理论上的演算，在相关规范的前提下，结合工程实际情况，对不同地质和水文进行分析，可以在工程的不同阶段对基坑降水进行不同的要求。

二、全封闭深基坑降水模式

2.1全封闭深基坑

全封闭深基坑降水方案可以采取在基坑周围添加封闭结构的方式防止地下水位向基坑内部渗透，此时选用的封闭结构应当具有较小的渗透系数，这种封闭降水工艺设计对施工环境的影响比较小，作业中只需对开挖范围内的少量水进行抽取，具有造价低、环保好的优点，具有较强的绿色特点。通常情况下，基坑的封闭降水一般分为以下两种方式，即如图1左侧所示的隔水层插入止水桩方案，以及如图1右侧所示的止水桩没有插入隔水层，前者可以被称为全封闭降水，后者则被称为非全封闭降水。

图1　全封闭降水与非全封闭降水

在上述的封闭降水技术中，截水措施是一个非常重要的设计，通常采用基坑侧壁帷幕或基坑侧壁帷幕+基坑底封底的截水措施对地下水进行阻挡，并且同时采用抽取或引渗对基坑开挖范围内的现存地下水进行降水。而侧壁上的止水帷幕可以选择深层搅拌桩、旋喷桩、地下连续墙、高压摆喷墙等，基坑封闭降水的一个明显优势是地下水还可回收利用，用于现场文明施工、冲刷厕所等场所。

2.2降水量公式建立

在全封闭深基坑降水模式的具体设计中，结合工程实际的土壤性质和土层深度，对基坑的开挖深度和基坑内井深度进行设计，该过程中尤其要注意公式的选择以及全封闭深基坑降水的计算，使用时注意疏干基坑内一定深度的静态水，不应套用常规降水设计中的涌水量计算公式，全封闭的降水量应结合止水桩内土体的给水度计算，但是采用止水桩内部整个土体的给水量计算又无必要。

全封闭基坑降水量公式为：

其中：Q为基坑内降水量；A为基坑的平面面积；S为水位降低值；i为降水的坡度；r为降水半径；gw为基坑内土体的给水度。

结合实际应用，天津某工程的平面尺寸为90*90m，使用深层搅拌桩的止水帷幕方案，工程地质的渗透系数k为5.2m/d，而工程的基坑深度5m，潜水水位离地面1m，含水层厚12m，施工要求降水深度在基坑底以下1m，基坑内土层给水度为0.08，则水位降水量S为6-1+1=6m

基坑的假设半径

基坑内降水量为

假设过滤器半径rs=0.2m，其进水部分长度为l=2m，则一口井的出水量可得：

由此可得，如果提前4天进行降水，则

提前挖6口井进行降水即可梳干基坑内静态水。

2.3全封闭降水的注意事项

采用全封闭降水的施工方案，需要防止基坑周边地下水向基坑内的渗入，应当随时减少基坑内排水量，并且对由于基坑内降水引起的基坑周边地面沉降进行有效控制，一方面是为了有效杜绝对地下水的浪费，另一方面，也是放置重大事故的发生，此外，在全封闭降水方案中还需要注意降水井深度必须小于帷幕深度，这样帷幕降水井才能起到应有的作用。

通常情况3下，在降水井抽水的初期，水位下降并不是很明显，但随着抽水时间不断增加，水位会迅速下降，并在最后观测井中的水位区域平滑并逐渐稳定。此外，有止水帷幕存在的时候，基坑内外水位差较大，基坑内部水位较低，实践发现，一般以降水井深度为帷幕深度的0.8-0.9为宜。