软土地区深基坑分期实施下的地下水危害控制

软土地区深基坑分期实施下的地下水危害控制

戴翔 廖宇昆 张俊

中建二局第三建筑工程有限公司 北京 100070

摘要：深基坑是一个复杂的系统工程，只有结合工程实际情况，采用精准的检测数据和有效的控制措施，才能将地下水对深基坑工程的影响降到最低，从而确保项目的顺利进行。

关键词：深基坑；地下水；控制

随着我国高层建筑数量的增加及对地下空间的大力开发，深基坑施工数量逐步增加。地下水是影响其施工质量及安全的重要因素之一，地下水的存在将会在一定程度上影响深基坑整体受力情况，并会改变深基坑周围土壤的力学特征。基于此，本文详细分析了深基坑地下水控制方法。

一、深基坑工程特点

深基坑是指开挖深度超过5m(含5m)的基坑(槽)的土方开挖、支护、降水工程，以及开挖深度虽未超过5m，但地质条件、周围环境和地下管线复杂，或影响毗邻建筑(构筑)物安全的基坑(槽)的土方开挖、支护。

1、临时性。基坑工程属于临时工程，安全储备相对小，造价高，建设单位通常不愿投入较多资金，因此风险性大，一旦出现事故，造成的经济损失和社会影响较严重。

2、区域性。基坑工程区域性强，岩土性质和地下水埋藏条件的地域差别大，因此勘察所测得数据的离散性大，精确度低，不能真实反映场地土层分布。所以，基坑开挖及支护设计需因地制宜，根据实际情况，具体问题具体分析。

3、综合性。基坑工程是一门交叉性学科，不仅涉及土力学中稳定性、变形和渗流三个基本课题，还涉及结构力学问题，同时又必须考虑施工工艺的可行性及易操作性等问题。因此，基坑工程是一门系统的综合性工程。

二、地下水对深基坑工程的影响及治理原则

1、地下水基本类型。在我国许多地区，地层呈现出典型的二元结构，即上部粘土层和下部砾石层，粘土层上部为水淹和下潜，砾石层为承压水｡

①上层滞水、潜水。上层滞水是深基坑中地下水的第一含水层，一般处于上部松散地层的包气带中，透水性差，无统一水面，涌水量小且随季节和含水层性质变化而有较大变化，主要靠降雨周边管道漏水或废弃箱涵中的废水补给｡潜水是埋藏于地表以下第一个稳定隔水层上的地下水，有自由水面，由降雨和地表水通过包气带下渗补给，浅部看到的地下水多为潜水。

②承压水。承压水是充满两个隔水层之间的含水层中的地下水，与附近的河流或湖泊可能有水力联系，水量由含水层构造的性质、含水层的渗透性等决定，水头相对稳定，一般不受当地气候因素影响｡承压水由于其埋深大、水头高、水量大等原因，对深基坑施工危害较大，治理因难｡

2、地下水对深基坑的影响。在深基坑工程中，若对地下水处理不当，可能导致出现险情甚至事故｡主要表现为:①地下水渗透引起的基坑开裂坍塌；②基坑突涌导致基坑底土开裂出现管涌；③暴雨袭击中基坑长期受雨水浸泡引起地基土强度降低；④基坑周围水管破裂漏水渗入基坑，引起岩土的力学性质发生改变；⑤降低地下水位引起的地面沉降及周围建筑物倾斜开裂｡

引起的事故原因包括:①由于设计人员对水文地质原理理解不透彻，对地下水埋藏、排泄条件、补给路径研究不够，对开挖前后水文地质变化及地下水运动规律重视不足等，可能出现桩间距设计的过大，止水帷幕设计的深度、厚度不够，降水深度不足、止水措施不切合实际等；②施工单位不按设计要求施工，出现止水帷幕施工质量差，达不到止水效果、注浆工艺不完整、压力不够，使桩与桩之间不能连接密封等｡

3、地下水治理的基本原则及方案。在深基坑设计中，治理地下水的基本原则是疏堵结合｡疏是指排除基坑范围内的地表水和地下水，如采用明沟排水、井点降水等方法，已广泛应用于各类基坑施工中；堵是指通过有效手段将地下水止于深基坑外，一般是在深基坑周围形成止水帐幕，如粉(浆)喷桩帷幕、高压旋喷桩、沉井法、灌浆法、地下连续墙等｡相对而言，止水法成本高，施工难度大｡

具体治理方案主要有“全封”方案、“半封半降”方案、“全降”方案｡①“全封”隔渗，是为了阻止承压水向基坑内运动，一般在基坑周边及坑底用人工方法设置一定厚度的隔水帷幕｡这类隔渗通常采用高压旋喷灌浆工艺，该方法施工周期长，工程造价大，施工质量难以保证，往往在全封底之后又出现涌水现象，这就必须重新采用降水井来救险｡②“半封半降”是一种封降结合的做法，它是将隔渗帷幕厚度变薄，同时辅以深井减压降水，尽可能减少抽水量，主要用于降水对周边环境影响较大而不宜采用“全降”地区的基坑，但其工程造价大，要高出“全降”方案数倍｡③“全降”即在基坑周边及坑内优化布置一定数量的降水井，通过降水井抽排承压水，使基坑内承压水头降低至不会引起坑底突涌、流砂的高度，从而保证基坑安全施工｡这种方法虽然施工周期短，施工质量易于控制，工程造价低，但其缺点是可能引起基坑周边一定范围内地面沉降｡

由于上述治理方案一般有利有弊，深基坑设计前应对基坑周边环境及地下水情况了解清楚，针对性地进行基坑设计。

三、深基坑工程地下水控制方法

由于地下水的存在对深基坑施工有较大的负面影响，因而当前在施工期间，通常需将施工环境维持在一个相对较干燥的环境中。常用的施工方法有止、降、排三类。止水，其实质是阻止水体流动到施工区域。目前常用的止水方法有帷幕注浆法、搅拌桩法、设置隔水墙等方法。排水是将施工区域内上方含水层中的水排出，并在降水天气后将积水排出。降水的对象一般为深基坑下部的地下水，通过降水使其水位能低于深基坑底部五公分，但最多不宜低于深基坑底部一米。

具体而言，在深基坑施工中，地下水的控制技术主要包括：

1、集水井控制。当深基坑上部存在含水层时，应详细勘察含水层含水量及围岩情况等。当含水层存在时间相对较长、水体较小，而其围岩硬度高、密度大、不易渗透时，则可不采取排水措施，但应密切观察其水体及围岩变化。而当含水层形成时间短、水体大，而其围岩硬度低、粒子密度小、渗透明显时，则应采取集水井方式，排出其水体，保障深基坑施工安全。

2、潜水水体控制。根据资料显示，潜水水体通常存在于粉砂层中，因此其渗透性相对较强，对深基坑施工有着一定影响。通常采用多点浅井或帷幕注浆法进行排水隔水。在采用帷幕注浆隔水时，其帷幕高度应根据实际施工而定，既可选择达到深层隔水岩层中，也可选择帷幕深度超过深基坑，且保证水体流动不足以对施工产生不良影响。而井点降水则是在施工现场中，根据设计要求选择单个或多个井点，排出其地下水，使其水位达到低于地表十五米的范围，从而能有效避免水体渗透，并能在一定程度上提高围岩硬度。

3、承压水体控制。在处理过程中，常用的施工技术主要有阻隔水体渗透、降低水体压力及封底三类。①阻隔水体渗透。承压水体由于其水压较大，因而在施工中，其渗透作用明显增强。当深基坑施工距离承压水体较远时，通常采用连续墙等控制技术，将连续的墙体打过承压水体，并进入硬度及密度相对较大的岩层中，从而能阻碍承压水体与深基坑工程间的联系，之后再使用排水设备等方式，排出承压水体。②当承压水体的上覆岩层不足以抵御水体压力而对深基坑底部有渗透危险，且由于地质条件等限制不适用阻隔水体的方法时，则需采用技术手段，将水体的压力降低到安全标准。在降压过程中，应先分析深基坑底部的岩层情况，精确计算其承压，使水体压力得到释放后，不足以渗透到深基坑底部。③封底技术的使用一般运用搅拌桩进行，常用的搅拌桩有水泥桩、高压旋喷桩等。将其安装到深基坑下部岩层后，则将会提高岩层的抗剪切强度，从而能达到抵御承压水体渗透的作用。

参考文献：

[1]王谦.深基坑工程中地下水问题的探讨[J].山西建筑，2015(21).

[2]邱金荣.深基坑工程中地下水处理方法[J].广东科技，2015(07).