基坑工程中地下水控制策略分析

基坑工程中地下水控制策略分析

摘要：在土方开挖过程中，地下水渗入坑内，不但会使施工条件恶化，而更严重的是会造成边坡塌方和地基承载能力下降。所以基坑工程中必须严格控制地下水，通过控制地下水获得基坑开挖的干作业空间，保证基坑边坡和底板的稳定性以及基坑周边环境的安全及正常使用。基坑地下水控制工程应满足支护结构设计要求，应根据场地及周边工程地质条件、水文地质条件和环境条件并结合基坑支护和基础施工方案综合分析、确定。而在具体施工时则可以单独或组合采用集水明排、井点降水、截水和回灌等方法。

关键词：基坑工程 ；地下水控制；策略

Abstract: Groundwater control engineering foundation pit should meet the requirements of retaining structure design, it should according to the site and the surrounding conditions of engineering geology, hydrogeology and environmental conditions and combined with excavation and foundation construction schemes of comprehensive to determine. But it can be either alone or in combination with catchment, well point precipitation, water interception and recharge method in the specific construction.

Key words: foundation pit; groundwater control; strategy

中图分类号：TV551

伴随着中国城市化进程的加快和各类超大规模工程的开工建设, 深大基坑和人工切坡的边坡工程越来越多。由于我国地形复杂，各地地质条件差异较大以及边（滑）坡与基坑工程问题本身的复杂性，边（滑）坡及基坑工程仍然是当今国内外岩土工程领域的热点和难点课题。城建、铁路、公路、水电建设和露天矿产资源开采等相关领域工程建设中都急需进行边坡稳定性和基坑支护工程研究与治理。

在土方开挖过程中，地下水渗入坑内，不但会使施工条件恶化，而更严重的是会造成边坡塌方和地基承载能力下降。所以基坑工程中必须严格控制地下水，通过控制地下水获得基坑开挖的干作业空间，保证基坑边坡和底板的稳定性以及基坑周边环境的安全及正常使用。基坑工程的地下水控制方法我们通常采用集水明排、井点降水、截水和回灌的方法，而采用的原理则是截水、防渗或排水、降水。截水、防渗主要是使基坑周围或底部形成止水帷幕。而排水、降水则是要防控降水诱发不均匀沉降。

地下水控制工程应满足支护结构设计要求，应根据场地及周边工程地质条件、水文地质条件和环境条件并结合基坑支护和基础施工方案综合分析、确定。

而在具体施工时则可以单独或组合采用集水明排、井点降水、截水和回灌等方法。

而具体采用的方法可参考下表[1]：

一、采用集水明排控制地下水

集水明排主要是在基坑开挖及基础施工、养护期间，基坑四周开挖集水沟，汇集坑壁及坑底渗水，并引向集水井。集水明排作业施工设备简单，施工成本低，可单独采用也可与其它地下水控制方法组合使用。集水明排作业方法适用于涌水量不大，坑壁土体稳定或k＜5m。管井可用钢管管井和混凝土管管井等。钢管管井的管身采用直径150～250mm的钢管，其过滤部分采用钢筋焊接骨架外包孔眼为1～2mm的滤网，长度2～3m。混凝土管管井的内径为400mm，分实管与过滤管两种，过滤管的孔隙率为20～25％，吸水管可采用直径为50～100mm的钢管或胶皮管，其下端应沉入管井抽吸时的最低水位以下。水泵可采用2～4英寸潜水泵或单级离心泵。管井的沉设，可采用泥浆护壁钻孔法。

管井井点布置主要包括坑外和坑内布置。坑外布置时要根据基坑的平面形状或沟槽的宽度，沿外围四周呈环形或单排、双排布置[4]。井中心距坑边的距离应根据管井成孔所用钻机的钻孔方法而定，当用冲击式钻机并用泥浆护壁时，井中心距坑边的距离0.5～1.5m，用套管法时应不小于3m。管井的埋设深度和间距，应根据需降水的范围和深度以及土层的渗透系数而定，埋设深度为5～10m，间距为10～50m。则坑内布置主要是在坑内面积较大或出于防止降水对周围环境的不利影响时采用，可根据坑内降水深度、单井涌水量以及抽水影响半径R等确定管井井点间距，再以此间距在坑内呈棋盘状点状布置，如下图2-2所示。井点间距D一般为10～15m，同时应不小于根号2R，以确保在基坑全范围内降低地下水位。

2-2坑井管井井点布置示意图

注：R为抽水影响半径，D为井点间距

（4）深井泵井点降水

深井泵井点降水排水量大，降水深度可达50m，不受吸程限制，排水效果好，井距大，对平面布置干扰小。其主要利用钻孔成井，多采用单井单泵(潜水泵或深井泵)抽取地下水。通常适用于砂砾、砂卵石等中、强透水含水层，渗透系数为10~250m/d，降水深度大于15m的降水工程。

三、截水法控制地下水

截水方法通常采钢筋混凝土地下连续墙、SMW（水泥土桩内插入H 型钢等）、旋喷桩、搅拌桩、注浆帷幕等防渗墙形式使基坑周围或底部形成止水帷幕。

四、回灌法

为减轻降水沉降漏斗范围内，土体变形对周边环境的不良影响，除采用防渗墙等隔水措施外，还可采用回灌法控制周边环境中的地下水位。其技术要点为常采用回灌井点、回灌砂井、回灌砂沟等措施，回灌井距降水井不小于6m，回灌井的间距应根据降水井的间距和被保护物的平面位置确定，回灌水位不高于原地下水位，通过水位观测孔调控回灌水量，回灌水箱高度可根据灌入水量配置。回灌井宜进入稳定水面下1m，且位于渗透性较好的土层中，过滤器的长度应大于降水井过滤器的长度。回灌砂井的灌砂量应取井孔体积的95％，填料宜采用含泥量不大于3％[5]、不均匀系数在3～5之间的纯净中粗砂。回灌水宜采用清水，且回灌井与降水井应协调控制。

参考文献

[1]孙加永.多种技术手段在基坑地下水控制中的应用[J].探矿工程-岩土钻掘工程,2010,37(5):67-69.

[2]陆建生,崔永高,缪俊发等.基坑工程环境水文地质评价[J].地下空间与工程学报,2011,07(z1):1506-1513.

[3]范士凯,杨育文.长江一级阶地基坑地下水控制方法和实践[C].//第六届全国基坑工程研讨会论文集.2010:63-68.

[4]李杰.基坑工程地下水控制方法探讨[J].福建建设科技,2007,(3):15-16.

[5]宋建锋,徐云肖.回灌技术在地下水控制中的应用研究(一)[C].//2009中国城市地下空间开发高峰论坛论文集.2009:146-148,176.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。