中国建筑第二工程局江苏省淮安市223001
摘要：随着城市的快速发展，建筑物的规模和高度逐渐加大，基坑深度逐渐加深，周边建筑物增多，既要满足基坑施工和安全需要，又要保证周围建筑物的沉降满足规范要求，基坑降水尤为重要，本文介绍综合降水技术在深基坑中的应用。
关键词：深基坑；降水技术；方法
20世纪80年代之后，由于我国土地资源紧缺，对于空间的利用不再局限于地面，而把眼光向空中与地下看去，地面上的高层建筑物工程开始在我国兴起，相应的深基坑工程也越来越多，不仅在建筑工程领域，深基坑的概念逐渐进入到隧道工程、岩土工程、煤矿工程等等领域。在深开挖的基坑工程施工过程中事故是时有发生的，而这些事故的发生在不考虑施工质量是否过关的情况下，常常与地下水处理不当有关，据唐业清教授对全国范围内160余起基坑事故的分析，由于设计和施工中对地下水处理不当而造成基坑事故的比例高达60%。地下水的不当处理对深基坑的影响主要表现在：①由于地下水的渗透引起的主体结构开裂；②坑底发生突涌而导致坑底土体开裂出现管涌；③由于强降雨等气候原因使基坑周围土体淹没于水中，有关物理力学指标降低；④降低地下水位的同时，引起地面沉降以及周围其他建筑的不均匀沉降和开裂等。因此，为治理地下水问题，正确的降水措施是必要的，也是保证基坑工程安全的前提。
1基坑降水的发展
国外基坑降水的发展较早，世界上第一个有记录的基坑降水实例是在伦敦伯明翰铁路的基尔斯比隧道工程中，通过对竖井的降水来保证隧道的顺利施工。降水技术在德国发展开始的较早。1896年在柏林，修建地下铁道时第一次使用了深井降水。1930年在不莱梅哈芬港的水闸工程中采用了58口减压井来降低承压水头，承压水头的降低量以及总的抽水量均创造了当时工程界的纪录。1939年在萨尔茨格铁路项目中，电渗排水技术被首次运用以稳定边坡。除了德国之外，其他国家对于基坑降水技术的探寻也一直在进行着。在20世纪30年代，比利时人将深井降水技术运用在斯海尔德河的水底隧道工程中，有效的减小了盾构推进时的压缩空气的压力。美国人将井点系统进行优化，首次把球阀和环阀应用在基坑降水中，使得井点可以自动到达土体内部区域，并且可根据工程需要对土体进行孔隙的增大，同时设置过滤材料。到了20世纪50年代，井点降水技术在以往工程经验与理论积累下有了新的发展，真空降水法得到发展应用，常用来加固地基。工程技术的发展往往伴随着理论的进步，关于真空条件下土的渗透性和毛细特性的研究相应地也在这一时期得到快速发展。至今，世界各国对于基坑工程降水技术的探究已逾百年，并继续走在对更复杂更大规模的工程进行降水技术的探究过程中。我国基坑降水技术发展的起点是在20世纪50年代，喷射井点、轻型井点降水技术在东北重工业基地、包头钢铁公司、太原钢铁公司、鞍山钢铁公司等重大工程项目建设中得到了广泛的应用，为我国的降水工程、乃至基坑工程的发展奠定了基础。到了20世纪70年代，对于新型抽水装置的研究成为热点，由于射流泵和隔膜泵的发展，使得发展趋势走向科学绿色降水、环保经济降水。20世纪90年代，由于我国新城市建设的加速，城市中的老旧区被更新代替，在这过程中基坑降水对周边建筑物和地下管线等结构设施的影响越来越多被考虑到。诸如基坑封闭施工法、地下水回灌技术等技术得到发展应用，以应对施工造成周边环境不良影响的问题。降水技术在我国发展稳固而迅速，相关专业人员已经掌握较为完善成熟的一系列相关技术，并攻克了许多技术上的难关，我国降水工程对于工程规模的应用与技术的发展均已达到了世界先进水平。
2基坑降水方法
2.1纯井点降水法
①真空（轻型）井点降水法。轻型井点是最直接的井点降水法，即是通过抽水设备（真空泵、离心泵、水气分离器）将地下水通过降水设施由集水总管抽出，使得地下水位降低至待开挖面以下的降水措施。该方法一般适用于渗透系数较大（0.1～5.0m/d）的填土、粉土、黏性土、砂土。②管井井点降水法。管井井点和轻型井点原理相似，均是用抽水设备将水直接抽出，均适用于渗透系数较大，含水丰富的土层。主要区别在于每一个管井均配备抽水设施，所有抽水设施能够独自运行，因此排水量更大，而轻型井点则是通过一个总的集水管同步进行所有井点的抽水。③喷射井点降水法。对于较深的降水深度（8m～20m），采用轻型井点则需要将已排干的土层挖去，加以设置级数更多的井点，级数增加将导致设备增多，工期延长，工程整体经济性降低。采用喷射井点则能大幅度增大降水深度，喷射井点降水法的原理是通过离心泵产生高压的工作水，随后通过缩小水流截面积使得水流进行足以产生负压的高速运动（30～60m/s），将地下水吸出。④深井井点降水法。一般的潜水泵和离心泵的降水深度的极限约为13~17m，因此当降水深度超过13m左右后，普通的管井已不能满足降水的控制要求。此时将管井的深度进行增加，可大幅度增加降水深度的限制（一般可降低水位达到35m左右）。⑤电渗井点降水法。电渗井点降水法是特殊情况下考虑使用的方法。若土层的渗透系数非常小（小于0.1m/d），此时将土粒之间细小的孔隙所产生得毛细作用与电渗现象结合，即将井管作为阴极，阳极则在其内侧相距约1.2m处用金属材料设置，土体里的水分子则会由于电流作用，迅速转移到阴极（井管），这将有利于抽水设备将土中水的抽出。电渗法虽然能增强井点降水的效果，但是耗电较多，工程费用因此会增加不少。
2.2截水法
当基坑所处土层水位较高，除了要对基坑内的地下水进行控制与降低之外，为防止水向坑内渗入还应对基坑外的地下水进行处理。一般通过设置外围渗透系数极小的截水帷幕来将基坑内外的水力关系截断。截水帷幕的形式多样，常见的止水帷幕有高压旋喷桩、深层搅拌桩止水帷幕，旋喷桩止水帷幕，近年来出现了螺旋钻机素混凝土或压浆止水帷幕。地下连续墙、钻孔咬合桩等是基坑工程中常见的围护结构，若它们自身防水效果较好，则它们自身也可在作为围护结构的同时发挥截水帷幕的作用。截水帷幕分为落底式竖向截水帷幕和悬挂式竖向截水帷幕。落底式止水帷幕是将帷幕插入不透水层中，完全切断坑内外水力连接，但有时含水层厚度很大，使得落底式帷幕的造价昂贵，这时则可以选择只部分切断水流，即选择采用悬挂式竖向截水帷幕，考虑到坑内外仍有水力连接，若水的补给迅速，则可以结合坑底注浆封闭来辅助降水。设计时，应综合考虑施工难度、经济要求、工期要求等合理选择落底式或悬挂式结合其他措施。对于深厚透水性地层的基坑降水，往往是将井点降水与帷幕截水进行综合使用，如兰州地铁1号线奥体中心站至世纪大道站的穿黄隧道区间的中间风井便是采用悬挂式截水帷幕+井点降水+基底注浆法的工法进行基坑降水处理的。截水帷幕结合井点降水兼具有井点降水布孔灵活、经济性的优点，又具有渗水量小、坑内排水量较小、边坡稳定性好、对周围环境影响较小（降水漏斗小而深）等优点。基底注浆能有效增强基坑防突涌稳定性。
3结论
通过以上论述可知：（1）基坑降水应根据地质和工程周边环境因素等实际情况确定方法，在周边环境因素复杂的情况下，可用联合降水方法；（2）降水井和轻型井点施工的质量好坏是保证基坑降水效果的关键。
参考文献
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