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发布日期:2020-03-02 15:35:57来源:土木工程网责任编辑:土木龙
地下水控制与基坑工程的安全以及周边环境的保护都密切相关。在地下水位较高的地区,基坑降水、降压需满足基坑工程安全和方便现场施工的要求;但在环境保护要求较高的区域,基坑降水还需要设置合理的隔水体系并且有通畅的排水系统。因此进行地下水控制也是基坑工程的设计与施工必须要考虑的重要问题。
地下水控制主要有以下三种处理方式:隔水、排水和降水。其中降水是基坑开挖过程中最为常见的地下水处理方式,目的就在于降低地下水位、增加边坡稳定性、给基坑开挖创造便利条件;进行承压水降压是为了防止坑底突涌。降水系统的有效工作需要通畅的排水系统,但除了将坑内抽降的地下水及时排出外,排水系统还包括地表明水、开挖期间的大气降水等的及时排除。为了避免降、排水造成地面沉降,影响周边建筑物、市政管线等的正常使用,需要设置隔水体系,切断基坑内外必要的水力联系和补给,既避免坑外的水位下降,也能够有效减少坑内降水的水量。这三种地下水处理方式,作用不同,在基坑工程中常常需要组合使用,才能保证地下水处理的合理、可行、有效的实施。
确定基坑工程的地下水控制措施前,首先要掌握场地工程地质和水文地质条件以及基坑周边的环境条件,了解地下水位埋深、土层渗透系数、含水层和相对隔水层的分布、土体含水量等参数指标。根据基坑开挖深度以及周边环境保护要求确定地下水处理方案。
1.潜水
当基坑开挖面低于浅层潜水水位标高时,需要进行潜水降水。降深要求通常为基坑开挖面以下 0.5~1.0m。由于潜水水位的变化对于浅层土体固结的影响比较明显,容易带来较大的地表沉降。因此在非常空旷的场地或降水影响范围内没有需要保护的建(构)筑物存在时,可以进行敞开式降水,否则,应设置一定深度的隔水体系。
潜水降水的方法很多,集水明排、轻型井点、喷射井点、砂(砾)渗井、电渗井点、管井(深井)等都是可以采用的,但各种方式的工作特点和适用范围各不相同。井点的布置应根据土体含水量以及地区经验确定,原则上应在基坑内部均匀布置,并尽量设置在支撑边缘等便于开挖过程中保护的位置。
隔水体系可以与基坑周边围护墙体结合设置,也可以单独设置。板式支护体系围护墙中地下连续墙、型钢水泥土搅拌墙、小企口连接的钢板桩等都具有隔水性能;需要单独设置时,三轴水泥土搅拌桩、双轴水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、注浆等方式都可以形成连续搭接的隔水帷幕。隔水体系也需要根据基坑支护设计时同支护形式以及环境条件特点进行选择。隔水帷幕底部通常需要进入到相对不透水层或基坑底部一定深度,隔断地下水的水平补给、加长避免帷幕底部绕流补给的路径,满足抗渗流稳定性的需要。
基坑坑内降水示意图
2.承压水
承压水具有一定的压力,水头埋深高出其含水层的层顶埋深,通常情况下,承压水水量丰富、补给充足。当场地内分布有承压含水层时,必须根据基坑开挖深度确定承压含水层的突涌稳定性是否满足要求。对于存在承压水突涌风险的基坑工程必须采取针对性的处理措施,保证基坑开挖过程中的安全。
确定承压水处理措施前,应充分了解承压水的埋藏深度、水头埋深、与基坑开挖深度的关系,以及承压水降水对周边环境的影响。对于位于基坑开挖深度范围内的承压水,必须设置可靠的隔水体系完全隔离,然后在开挖过程中进行坑内的疏干降水。对于承压含水层埋藏深度低于基坑开挖面的情况,应通过降压来满足基坑开挖到基底时抗承压水突涌稳定性的要求。在地层水文地质条件复杂或对无当地承压水降压的相关经验时,应通过场地内的抽水试验来确定承压水的抽水量与水头降深的关系、越层补给的水量大小以及降压对地表沉降的影响等参数指标。抽水试验结果是基坑工程中承压水处理方案确定的重要依据,当深层降压对地表沉降没有明显影响时,可以在开挖过程中进行坑内或坑外降压;当地表沉降对深层降压比较敏感时,为保护周边环境,宜对深层承压含水层进行隔断后再进行坑内的疏干降水。进行降压或疏干降水的井点布置和井管构造可以通过前期抽水试验或地区经验进行确定。
承压水降压示意图
承压水隔断示意图
特别指出的是,无论是在何种情况下,基坑工程中抽降承压水都应该按需、动态降压,根据水头埋深以及基坑开挖的深度进行估算,确定在基坑开挖到什么深度时开始降压、降深达到多少时可以满足基底抗突涌稳定性的要求,并通过水位观测井及时反映降压效果,并调控降压出水量,以减小对场地周边环境的影响。
综上,基坑工程中的地下水控制应根据场地水文地质条件、基坑开挖深度以及周边环境情况等综合考虑确定。地下水处理方案与控制措施都应该保障基坑工程本身以及基坑周边的环境的安全。