基坑降水浅析

qhdjcz · 发表于 2011-4-20 11:12

基坑降水浅析
近年来，由于各种复杂原因。我国基坑工程事故常有发生，这些基坑工程事故主要表现
为支护结构产生较大位移，支护结构破坏，基坑塌方及大面积滑坡，基坑周围道路开裂和塌
陷，与基坑相临的地下设施变位以至于破坏，临近的建筑物开裂甚至倒塌等等。大部分基坑
事故都与地下水有关，因此，在基坑工程施工中必须对地下水进行有效治理。
　　一、降水方法及比较
　　地下水治理，主要有降水和截水两种方式。下面主要探讨一下基坑降水的治理办法。基
坑降水主要有明沟加集水井、轻型井点、喷射井点、电渗井点、深井井点等等。各种降水方
法比较如下：
　　1、明沟加集水井：明沟加集水井是一种人工排降法，它具有施工方便，用具简单，费
用低廉的特点，在施工现场应用的最为普遍。在高水位地区基坑边坡支护工程中，这种方法
往往作为阻挡法或其它降水方法的辅助排降水措施，它主要排除地下潜水、施工用水和天降
雨水。在地下水较丰富地区，若仅单独采用这种方法降水，由于基坑边坡渗水较多，锚喷网
支护时使混凝土喷射难度加大（喷不上），有时加排水管也很难凑效，并且作业面泥泞堪有
阻碍施工操作。因此，这种降水方法一般不单独应用于高水位地区基坑边坡支护中，但在低
水位地区或土层渗透系数很小及允许放坡的工程中单独应用。
　　2、轻型井点：轻型井点（一级轻型井点）是国内应用很广的降水方法，它比其它井点
系统施工简单、安全、经济，特别适用于基坑面积不大，降低水位不深的场合。该方法降低
水位深度一般在3～6m之间，若要求降水深度大于6m，理论上可以采用多级井点系统，但要
求基坑四周外需要足够的空间，以便于放坡或挖槽，这对于场地受限的基坑支护工程一般是
不允许的，故常用的是一级轻型井点系统。轻型井点适用的土层渗透系数位0.1～50m/d，当
土层渗透系数偏小时，需要采用在井点管顶部用粘土封填和保证井点系统各连接部位的气密
性等措施，以提高整个井点系统的真空度，才能达到良好的效果。
　　3、喷射井点：喷射井点系统能在井点底部产生250mm水银柱的真空度，其降低水位深度
大，一般在8～20m范围。它适用的土层渗透系数与轻型井点一样，一般为0.1～50m/d。但其
抽水系统和喷射井管见复杂，运行故障率较高，且能量损耗很大，所需费用比其它井点法要
高。
　　4、电渗井点：电渗井点适用于渗透系数很小的细颗粒土，如粘土、亚粘土、淤泥和淤
泥质粘土等。这些土的渗透系数小于0.1m/d，用一般井点很难达到降水目的。利用电渗现象
能有效地把细粒土中的水抽吸排出。它需要与轻型井点或喷射井点结合应用，其降低水位深
度决定于轻型井点或喷射井点。在电渗井点降水过程中，应对电压、电流密度和耗电量等进
行量测和必要的调整，并做好记录，因此比较烦琐。
　　5、管井井点：管井井点适用于渗透系数大的砂砾层，地下水丰富的地层，以及轻型井
点不易解决的场合。每口管井出水流量可达到50～100m3/h，土的渗透系数在20～200m/d范
围内，降低地下水位深度约3～5m。这种方法一般用于潜水层降水。
　　6、深井井点：深井井点是基坑支护中应用较多的降水方法，它的优点是排水量大、降
水深度大、降水范围大等。对于砂砾层等渗透系数很大且透水层厚度大的场合，一般用轻型
井点和喷射井点等方法不能凑效，采用此法最为适宜。深井井点适用的土层渗透系数为10～
250m/d、降低水位深度可大于15m，常用于降低承压水。它可以布置在基坑四周外围，必要
时也可布置在基坑内。有时这方法与其它井点系统组合应用降低水位效果更好。对于基坑底
部有可能发生突涌、流砂、隆起的危险场合，深井点降低承压水位，有助于减除压力、保证
基坑的安全性。深井点的缺点是：由于降水深度大、出水量大和水位降落曲线陡等原因，势
必造成降水的影响范围和影响程度大，因此基坑周围建筑物的不均匀沉降要足够重视、慎重
对待、定时观察，及时处理。
　　二、基坑降水的缺陷及防护措施
　　基坑工程中对场区地下水处理采用排降法较阻挡法的最大缺陷是会引起邻近建筑物的不
均匀沉降。由于每个井点周围的水位降低是呈漏斗状分布，整个基坑周围的水位降落必然是
近大远小呈曲面分布。水位降低一方面减小了土中地下水对地上建筑物的浮托力，使软弱土
层受压缩而沉降；另一方面空隙水从土中排出，土体固结变形，本身就是压缩沉降过程。地
面沉降量与地下水位降落量是对应的，地下水位降落的曲面分布必然引起邻近建筑物的不均
匀沉降。当不均匀沉降达到一定程度时，邻近建筑物就会裂缝、倾斜甚至于倒塌。因此配合
基坑边坡支护进行降水设计和施工，必须高度重降水对邻近建筑物的影响，把不均匀沉降限
制在允许的范围内，以确保基坑及周围建筑物的安全。为此，可以从以下几方面制定减少不
均匀沉降的措施。
　　1、由于基坑周围的水位降落曲线随降水要求、降水方法和具体方案的不同而差别较大
，因此不要提出过高的降水深度，在满足基本降水要求的前提下，对各种降水方法应分析和
比较，筛选最佳的降水方案。
　　2、在降水井点与重要建筑物之间设置回灌井、回灌沟，降水的同时降水回灌其中，使
靠近基坑的建筑物一侧地下水位降落大大减小，从而控制地面沉降。
　　3、减缓降水速度，使建筑物沉降均。在邻近建筑物一侧将井点间距加大以及调小抽水
设备的阀门等，减小出水量以达到降水速度减缓的目的。
　　4、提高降水工程施工质量，严格控制出水的含砂土量，以防止地下砂土流失掏空，导
致地面建筑物开裂。
　　5、布设观测井和沉降、位移、倾斜等观测点，进行定时观察、记录、分析，随时掌握
水位降低和基坑周围建筑物变化动态。同时，还要了解抽水量和含砂量。做到心中有数，发
现问题及时采取措施，预防事故发生。
　　三、基坑降水须考虑的因素
　　在采取上述处理方法对基坑进行降水处理时，对选择的降水方法还应该考虑以下因素：
　　1、场地条件及该建筑物设计施工资料：场地条件制约着降水方案的制定，它主要包括
场地四周已有建筑物的高度、分布、结构和离拟建工程的距离；地基四周的地下设施（包括
给排水管道、光纤电缆、供气管道等）；向外抽水排水通道以及供电情况等。有关设计施工
资料包括基坑开挖尺寸和分布；地下建筑物施工的有关要求等。这些条件决定了所采用降水
方法和具体的设计施工方案，也决定了具体保证周边建筑物和地下设施安全的实施措施。
　　2、地址情况：了解地基土分层地质柱状图及地质剖面图，各层岩土的物理力学性质，
地下水类型及埋藏情况，水文地址情况，水质分析结果，特别是土层的渗透性。土的渗透系
数取决土的形成条件、颗粒级配、胶体颗粒含量和土的结构等因素，因此场区土层的不同深
度和不同方位的渗透系数是不同的。渗透系数计算结果的真实性，势必直接影响降水方案的
选择。由于影响渗透系数的因数复杂，一般勘察报告提供的数值多是室内试验数据，误差往
往较大，只能供降水设计时参考，对重要工程应做现场抽水试验加以确定。
　　3、场地地下水情况：地下水分潜水和承压水两种。潜水储存于地表与第一层不透水层
之间，是无压力重力水，可向四周渗透。从工程实践来看，潜水大多来源于大气降水和地下
埋设的上下水管道破裂漏水，主要积存于地表下杂填土和老建筑物被冲刷掏空的地基中。承
压水储存于两个不透水层之间含水层中，若水充满此含水层，则水具有压力。所以，要根据
地质和水文资料，搞清楚场区各处透水层和不透水层向下沿深度的分布厚度和变化情况；掌
握场区各处承压静止水位埋深，混合静止水位埋深和他们的年变化幅度及水位标高；查明场
地地下水补给源的方位、距离和透水层的联系情况；搞清楚地下水层是否与江、河、湖、海
等无限水源连通；不论潜水或承压水若与无限水源连通，都会造成降水困难甚至于降水无效
。