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降排水施工在深基坑工程中的作用与必要性分析

发表时间：2020/11/12 来源：《基层建设》2020年第21期作者：余海兵

[导读] 摘要：深基坑工程具有一定的综合性和系统性，在其实际施工过程中，常常因为施工环境复杂、地下水位高等原因，而出现基坑渗水问题，这种情况下，就会降低地基承载能力，造成边坡失稳等不良现象的产生。

        中铁上海工程局集团第五工程有限公司广西南宁 530000
        摘要：深基坑工程具有一定的综合性和系统性，在其实际施工过程中，常常因为施工环境复杂、地下水位高等原因，而出现基坑渗水问题，这种情况下，就会降低地基承载能力，造成边坡失稳等不良现象的产生。因此，当务之急，就是要对深基坑工程中降排水施工工作进行全面的强化。本文也会通过实际工程案例，结合深基坑工程特点，对降排水施工中的主要方法进行着重分析，以便更好的突出其在深基坑工程中的作用及重要性。
        关键词：降排水施工；深基坑工程；特点分析；排水方法
        基于深基坑工程施工的特点，随着其施工规模的不断扩大，相应的施工体系也在日渐成熟，但是在实际施工时，常常会受到施工区域地下水位所影响，而出现基坑沉降及边坡失稳等不良现象，究其原因，主要是因为深基坑工程在实施开挖工程时，地下含水层被开挖施工所切断所致，进而使得基坑内出现大量存水现象，若不及时对这些积水进行处理，就会导致整个地基承载能力大大降低，进而出现上述问题。因此，要想避免这些施工问题的产生，就要在深基坑工程施工过程中，对降排水施工的作用及重要性给予正确的认知。
        1.工程案例分析
        某市地铁深基坑工程长约108.4m、宽22m、开挖深度为16.5-17.3m。按照设计图纸要求，连续墙深度分别为32.5m-33.5m。在基坑施工一半时，地下连续墙出现部分明显沉降现象。局部位置还有倒塌危险，经过相关单位深入了解和勘查后，明确了这种现象的发生主要与其开挖工程施工有关，由于未按照相应的规范要求进行施工，所以将地下水层切断，从而导致基坑积水，再加上并未及时采取措施对积水进行排除所致，因此，在重新更改施工方案后，决定要将明排水法及人工降水法作为控制深基坑积水产生的重要手段。
        2.深基坑工程特点分析
        根据我国住房和城乡建设部所颁布实施的文件条例来看，一般基坑开挖深度超过5 m的土方开挖、支护、降水工程都可视为深基坑工程。另外，一些开挖深度尽管未超过5 m，但若是其现场施工环境较为复杂，在基坑开挖施工时很容易会给毗邻建筑物安全造成严重影响的土方开挖、支护、降水等工程项目也要确认为深基坑工程。近年来，随着城市化进程的不断加快，深基坑工程项目也在不断的增多，由于该类工程项目具有深度大、面积大、施工周期长、事故发生概率高等特征，所以对于基坑稳定性及位移控制的要求也是十分严格，尤其是对地下水的控制，应尽量采取明排水法和人工降低地下水位方法来进行控制，这样才能避免深基坑工程出现地基沉降及边坡失稳等不良问题[1]。
        3.深基坑降排水施工方法及其作用和重要性分析
        3.1明排水降水法
        该降排水法在具体实施过程中，必须结合深基坑工程的实际情况来设计合理的明沟和集水井，这样才能避免基坑中出现大量积水现象，与此同时，还会对地下水及地面水起到有效的导流作用，让两种水源全部集中到集水井中进行排出。这种降排水的方式在大多深基坑工程中都有着较明显的应用效果，细砂土地质的基坑工程除外，具体施工流程，如图一所示。

        图一（明排水降水施工法）
        在该深基坑工程中，为了最大化控制基坑积水问题的产生，其明沟设计深度就要保持在0.4-0.6m之间、而宽度设计则要尽量高于0.4m，这样才能形成坡度为1：1-1：0.5、纵向为0.2%-0.5%的边坡。相对而言，集水井设计应按照明沟设计要求来进行，一定要控制好及数量，尽可能每间隔20-40m处设置1个。集水井的长宽应处在0.6-0.8m之间，保证所处位置低于明沟1m，这样才能很好的对地下水位进行降低，使其不会影响到深基坑工程的施工质量。但是该降排水法也存在一定的缺陷和不足，具体主要体现在会导致流砂现象发生上，很容易在施工时导致大量的细砂或粉砂土流入到基坑中。这种现象的发生一般可分为内因和外因两种形式，其中，前者的诱发原因与施工现场的土质条件有关，若施工现场的土质中存有较大的孔隙和较多的沙砾时，即细砂土质，这种情况下所呈现的降排水效果就会与预期目标之间存在较大差距，并且还会诱发流砂现象的发生。而后者的诱发原因与地下水在渗流过程中所产生的作用力有关，这种作用力下，土体颗粒会始终朝着压力的方向流动，长此以往就会出现流砂现象。
        基于这种流砂现象的防治，关键任务就是要对地下水进行有效的控制，这样才能找出解决流砂现象的方法。在该深基坑工程中，相关降排水施工技术人员主要采取了以下两种方法进行治水：第一，尽量在降水量较小的时期进行施工；第二，针对基坑的深度及土层的透水性，在基坑外围采用水泥土浇筑、打板桩等方式来减少地下水的渗流量；第三，通过人力来改变地下水渗流阶段的动水压力，使其由原有的内侧排水转变为外排方向，这样才能有效降低降排水施工的难度，控制流砂现象的发生[2]。
        3.2人工降低地下水位法
        该降排水法也可称之为井点降水法，其在具体实施过程中，主要是指在基坑开挖前期，在基坑周围科学布置降水井，并再将降水井中的积水全部抽出后引流地下水进入其中的方式来达到控制地下水渗流的目的，具体施工流程，如图二所示。从目前井点降水法的表现形式来看，其主要分为轻型降水法、喷射降水法、管井降水法及电渗法等几种常见形式，在实际应用时，需根据深基坑工程施工现场的土质条件和地下水位情况来进行合理选择。此外，在采用人工降低地下水位法时，要着重考虑是否会对周围建筑物造成沉降影响。

        图二（人工降低地下水位法）
        依据本文所提的深基坑工程特点及降排水要求，应采用轻型井点法来进行地下水控制。在实际施工时，现场施工人员必须在基坑开挖前，针对降水井设置，先做好总管埋设工作，然后再合理布置井点数量和设计间距。与此同时，还要在各井点管下端接上长度为1-1.5m的滤管，并在管壁布设直径为12-18mm的小孔，以免土颗粒进入到降水井管中造成抽水系统无法正常工作的现象。此外，还要采用弯联管对各井点管与总管进行连接，待检验合格后才能投入使用。通常，地下水会先通过滤管流入到井点管中，然后再通过井点管流入到弯联管中，最后到达总管，并经由真空泵、离心泵和水汽分离器所组成的抽水设备将抽出的水分离成空气和水排出基坑。据相关实践证明，这种降排水法的应用效果十分明显，可以很好的降低基坑周围的水位，确保开挖施工时不会出现大量的积水。此外，轻型井点法对于流砂的控制还有着一定的促进作用，但是其也存有一定的应用缺陷，因为在降水过程中，很容易会因为地下水位的降低而导致毗邻建筑物地表下的地层出现位移情况，严重时，还会导致建筑物表面形成较明显的裂缝。因此，为了避免这种现象的发生，就要在应用该降排水法时，在相应位置处布置一个相对完善的抗渗帷幕。或者还可采取回灌补充地下水的方式来平衡周围建筑地基下的水位，这样才能有效控制建筑沉降问题的发生[3]。
        结束语：
        综上所述，对于深基坑工程而言，要想进一步提高其地基承载能力，减少基坑积水现象的发生几率，关键任务就是要在实际施工过程中，做好降排水施工工作，尽量结合基坑施工现场的实际情况，采取明排水法和人工降低水位的方法来实现对地下水的有效控制，并提高相关施工人员的技术水平和专业素质，使其能够全面掌握这两种降排水法的应用要点，重视其在深基坑工程中的作用和重要性，这样才能达到良好的降排水施工效果，有效推进深基坑工程的顺利开展。
        参考文献：
        [1]廖辉.浅谈深基坑降排水施工技术[J].建材与装饰，2019，（09）：68-69，70.
        [2]陈军.浅谈地铁深基坑降排水施工技术[J].大科技，2018，（09）：181-182.
        [3]曾耀光.浅谈深基坑降排水施工技术控制[J].文摘版：工程技术，2016，（06）：22.