深基坑施工的降水控制措施

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摘要：深基坑施工对周边环境造成的影响是大家共同遇到的难题，控制好周边环境沉降是深基坑施工成功的关键。上海城三期综合楼工程通过对降水施工的控制，在深基坑施工中取得成功，周边环境监测值均未超过设计报警值。该项目获得“全国绿色施工示范工程”、“十项新技术应用示范工程”、“上海市文明工地”等诸多奖项。

Abstract： The effects of deep foundation pit construction on the surrounding environment is a common challenge， and the well control of settlement of surrounding environment is the key to the success of deep foundation pit construction. In the construction of the comprehensive building of Shanghai City Phase Ⅲ， through the control of the precipitation construction， the construction of deep foundation pits is successful. The surrounding environment monitoring value does not exceed the design value alarm. The project won the "National Green Construction Demonstration Project"， "Ten New Technology Application Demonstration Projects"， "Shanghai Civilized Construction Site"， and many other awards.

关键词：深基坑施工；控制降水；措施

Key words： deep foundation pit construction；precipitation control；measures

中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）18-0135-02

0 引言

现代化都市的发展，对地下空间的开发利用越来越多，地下商业圈、地下停车库、地铁等施工过程中，基坑开挖深度也日益加大。媒体经常报道某些城市地面塌陷、开裂等，均与附近深基坑施工有关。深基坑施工对周边建筑物、构筑物造成的影响是亟待解决的难题。现在根据笔者亲自参建的一个成功的工程实例，就深基坑施工过程中对降水施工的控制作一个介绍。

1 工程概况

上海城三期综合楼项目由我公司总承包施工，工程位于上海市长宁区遵义路与紫云路交叉口，基地面积9，538m2，建筑面积约88，500m2，结构类型为框架-核心筒，地下4层，基坑开挖深度约23m。周边环境复杂，基坑安全等级为一级，基坑环境保护等级为二级。基坑采用地下连续墙作为围护、止水措施，地墙深度约46m（未阻断第一层承压水），施工采用顺做法。工程2011年11月开工，于2014年11月竣工。在深基坑施工过程中，江苏省建工集团有限公司通过对降水施工技术攻关，克服了深基坑施工安全及对周边环境的影响这一难点，经第三方监测，周边环境沉降及支护体系水平位移均未超过设计报警值，该工程获得了上海市文明工地、上海市优质结构工程、全国绿色施工示范工程、十项新技术运用示范工程等诸多荣誉，得到了行业主管部门和同行的一致好评。

2 降水控制措施

2.1 确定降水方案

首先我们对本地区几个类似项目进行了调查，针对他们在施工过程中出现的问题进行分析得出：降水的控制是深基坑施工过程中对周边环境影响的关键。通过仔细解读本项目水文地质勘察报告，将本工程场地的水文地质特征准确分析出来，了解水文地质参数，并在此基础上，进行定流量非稳定流的单井抽水试验，共选择了2个观测孔和1个主孔，单井抽水25小时，并进行25小时水位恢复试验，编制了详细的抽水试验报告，用泰斯软件计算出含水层的渗透系数、导水系数、弹性释水系数、流量与降深关系及影响半径等，为深化降水设计做出了很大的贡献。通过上述分析确定了真空深井井点降水方法，合理布置疏干井、降压井和观测井的数量、位置和井底标高，在基坑内共布置42口疏干井和6口降压井，在坑外布置8口观测回灌井。如图1所示。

2.2 计算降水量

2.2.1 接下来我们进行了基坑底板稳定性验算，确定按需降水量：基坑底板的稳定条件：基坑底板至承压含水层顶板间的土压力应大于承压水的顶托力，即：Σγsi・h≥γw・H ・Fs

式中：Fs―抗承压水头稳定性安全系数取1.1；γw―水的重度（kN/m3），取10kN/m3；H―承压水头高度至承压含水层顶板的距离（m）；γsi―基坑底至承压含水层顶板间的各层土的重度（kN/m3）取17.7kN/m3；h―基坑底至承压含水层顶板间距离（m）。

2.2.2 根据地质勘察报告，场地内第⑦层含水层顶板最浅埋深为44.10m，试验实测承压水头埋深5.2～5.3m，本基坑开挖深度通常是18.5m，局部深坑深度分别为19.05m和22.5m，分别对不同开挖深度情况进行稳定性验算如表1所示。

分析表1可知：当基坑开挖到18.5m和19.05m时，无需降承压水，因为此时基坑大底板处于稳定性临界状态，但如果基坑开挖深度至22.5m时，为了保证基坑安全，就需要将承压水头降至9.45m以下。

2.3 改变抽水方法

2.3.1 根据“按需降水、严禁超降”的原则，通过上文分析可知当基坑开挖到18.5m和19.05m时，无需降承压水，只加强水位及坑底土体情况观测即可，只有当基坑开挖深度至22.5m以上时，为了保证基坑安全，才需要按照计算的水头高度降水。在疏干井进行潜水层降水时，严格按设计及规范要求降到开挖面以下0.5～1m，且随时观测坑外地下水位变化情况。一旦发现异常情况及时采取修正措施，避免损害周遭环境。并填报降水日报表，每日上报降水及水位情况，绘制降水曲线图，全程掌控潜水层水位变化。如图2所示。

2.3.2 利用“对角跳抽、间断执行”的方法进行降水施工。从图1可以看出，在局部深坑周边呈四边形布置了4口降压井，即Y3、Y4、Y5、Y6，我们决定采用Y4、Y5同时抽水，Y2、Y3、Y6观测降深及水位恢复情况，然后换作Y3、Y6同时抽水，Y2、Y4、Y5观测降深及水位恢复情况的方法进行，尽量避免局部集中降水量过大的情况。在承压水降水过程中，应安排专门人员轮流值班，随时观测水位变化及坑底土体情况。每间隔两小时测量一次水位，同时做好记录，根据水位高低进行降压井水泵的开启时间和顺序，将承压水水头始终控制在计算数据9.45m以下10m以上一个相对稳定的区间。

2.3.3 过去传统的抽水方法是将潜水泵安装在井底，在这种情况下，要求操作工人必须时刻坚守在岗位，因为一旦操作工人出现脱岗现象，那么很可能会导致降水过度的情况发生。为应对和解决上述问题，应将潜水泵安装在一个合理的深度，如此即使没有人为控制，一旦水头降到需要的标高时就会自动停止降水。经过初期对Y4、Y5分别在10m、15m、20m水泵安装深度的试验，并观测Y2、Y3、Y6水头下降情况，最终确定将水泵安装在20m深度时比较理想。

2.4 坑外加压回灌

2.4.1 经验分析回灌压力通常在0.06～0.10MPa之间，本次回灌用水利用降水抽出的地下水经三级沉淀后再利用，因此在回灌过程中为了使回灌达到所需压力，安装加压泵对水体自然压力进行加压。

2.4.2 通过多次回灌实验，观测水位恢复情况，测试回灌压力，最终确定压力值为0.10MPa，并确定对G6、G5、G3进行回灌，其余作为观测井。如图3所示。

2.5 确定停止降水时间

利用Σγsi・h ≥γw・H 公式进行底板混泥土浇筑后基坑稳定性验算（注：计算时未加上地下连续墙重量）：

（44.1-22.5）×17.7+1.35×35≥（44.1-5.2）×10

429.57≥389

通过以上计算数据分析：基坑底板至承压含水层顶板间的土压力大于承压水的顶托力.当基坑底板混泥土浇筑完成后基坑大底板处于安全状态，当混泥土达到一定的强度时即可停止降承压水。经与勘查、设计、监理、业主等参建单位讨论后，决定改变原设计“结构施工至8层停止降水”的要求，改为地下四层结构施工完毕即停止降水，减少了地下水降水时间，保护地下水资源过度流失。

3 结束语

众所周知，降水施工是深基坑施工安全、周边环境影响的关键所在，承压水减压不足，容易造成基坑突涌和坑底隆起，会给项目带来无可挽回的经济损失；降水过度，容易造成周边道路、管线、建筑物沉降、倾斜、开裂，经济损失和社会影响都不可估量。通过该项目对降水施工的控制，深基坑施工未对周边环境造成影响，取得了不可估算的经济效益和社会效益。希望上述施工方法和管理方法可以给今后类似项目予以参考借鉴。

参考文献：

[1]该项目基坑围护设计的有关资料.

[2]该项目岩土工程勘察报告.

[3]GB50296-99，供水管井技术规范[S].

[4]JCJ/T111-98，建筑与市政降水工程技术规范[S].