浅谈高层建筑深基坑坑内降水方案设计
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【摘要】随着我国城市集中化的加剧，城市人口越来越多，相应对建筑物的要求也越来越高。近年来我国大力发展高层建筑，高层建筑的基坑是高层建筑的根本。基坑降水工作在近年来得到可长足的发展，本文通过基坑降水方案技术介绍、注意事项介绍和相关的工程实例介绍希望能为相关方案设计人员带来一定的参考。
【关键词】高层建筑；建筑基坑；基坑降水；方案设计
中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号：
0 前言
近些年来，随着现代科技技术的进步和经济的繁荣昌盛，我国的建筑行业迅猛发展，一座座高楼大厦拔地而起，中小高楼也如雨后春笋般竖立在人们的视觉中。一座建筑，尤其是高楼大厦的稳定性则在很大程度上取决于它的基础的稳固性。所谓高层建筑的基础，也就是基础深基坑，在施工时包括实地观测，审查图纸，描绘施工图，做好通路，通电，通信号，通水的准备，并配备好降水设施，挖土设施等准备工作。降水工作作为深基坑施工其中的主要步骤，需要引起工程技术人员的高度重视。因为，降水工作如果做不好，不仅危及自身的安全，而且会造成严重的地面坍塌事故，周边建筑物断裂，诸多地下设备如光缆线，石油管道，地铁隧道等设施被破坏的严重后果。所以，一定要做好基础深基坑的降水工作。
1 基坑降水的目的和方式
1.1 基坑降水的目的
基坑开挖施工中，为了避免产生流沙、管涌，防止坑壁土体的坍塌，保证施工安全和工程质量，一般尽量避免在水下作业。当地下水位高于基坑面时，应该进行基坑降水，其主要目的有: ①保持坑底干燥，改善施工环境，保证开挖； ②增加坑底稳定性； ③提高基坑内土体物理力学性能指标； ④提高土体固结程度，增加地基抗剪强度。
1.2 基坑降水的方式
降低地下水位的方法主要有集水明排和井点降水两大类，集水明排是指在基坑中开挖集水井和集水沟，用泵将水从集水井中抽出从而疏干基坑。井点降水则是通过对地下水施加作用力，利用带有过滤器的井管埋入含水层中，从管中抽取地下水，从而达到降低地下水位的目的。表1中介绍了降水方式及其使用范围。
表1 降水方式以及应用分析
其他的较为常用的降水方式还有：
（1）截水法
目前，室内的大多数高大建筑物大部分建设在市中心地段。市中心地段不仅人和车流量很大，而且周围建筑密集，地下管道也很多，因此在对周围建筑物及地下管网设施密集的深基坑降水时，最好选择截水法。截水法是通过在深基坑四周及底部一定距离内设置特定的板状物拦截地下水，防止其流入深基坑。截水法的最大优势在于对周围建筑物及地下设施影响较小。截水法主要包括钢板桩、地下连续槽，夹心墙等方法。
（2）井点降水法
降水法是指在深基坑动工之前，在其底部挖设特定大小、特定深度和特定数量的滤水管，也就是俗说的“井点”，使深基坑处的地下水流入井眼内，并通过潜水泵等抽水设备将井眼中的水抽出来，从而降低深基坑处的地下水位，降低深基坑内部土壤的含水量，增强土壤稳定性。降水法的优势在于。它在使用时不限制深基坑的大小和形状。目前，井点降水法有真空井点法、渗井法、管井井点法等。其中真空井点法适用于粉质黏土、粉土、细砂、中细砂的土质，降水深度单级小于6，多级小于12 ；电渗井法适用于粉质黏土、粉土、粉细砂、碎石土的土质，降水深度不限制；管井井点法适用于粉质黏土、粉土、砂土、碎石土、岩土的土质，降水深度也不限。
（3）帷幕—排水
帷幕—排水法主要有三个方面的作用，以来可以防止基坑周边的地下水渗入基坑内，大大地降低了基坑的排水量；二来可以充当支护体系，防止滑坡现象发生，三来，可以很大水平上降低由于深基坑内部降水而对周边建筑物的影响。我国的很多大型基坑工程，如三峡工程等就是采用帷幕—排水法来井底深基坑的地下水位。该方法尤其适用于土壤渗透力较强的河边，海边地下工程，对周边建筑物的沉降影响甚小。然而，帷幕--降水法虽然很好，却对技术要求很多。切不可忽略当地的地下水运动规律，随意设置帷幕。否则将造成不堪设想的后果。
2 基坑降水方案设计过程中的注意事项
2.1 做好深基坑的设计工作
深基坑在高层建筑整体施工中占据了很小的地位，但它且发挥着重要作用。深基坑工程含有很高的技术含量，有的深基坑的技术难度甚至高于其上部的主要建筑物。深基坑在最初设计时，包含的主要步骤有：
（1）对基坑周边的支护系统的设计方案的分析和对比，以及确定最佳方案；
（2）测定并计算基坑周边支护体系的强度，以及变形的可能性分析；
（3）反复计算并验算基坑的内部和外部土壤的稳定程度；
（4）基坑的维护墙的抗渗性能检测；
（5）明确深基坑降水的要求，并设计出降水方案；
（6）确定深基坑动工时的挖土、运输土块的主要方法；
（7）查阅资料明确当地政府规定的环境保护措施，尽量减少对周边环境的破坏；
（8）做好施工时的监测工作。
3 基坑降水方案工程实例
3.1工程概况
拟建工程位于银川市交通要道之一的上海西路地段,西邻广场西路和城市公园,地理位置非常重要。工程整体为一栋高层建筑及配套3 层裙房,地上23 层,地下2 层,总建筑面积约85545.50m2 。基坑总长139.66 m ,宽82.385m ,地形成“Ｌ”形状,开挖深度约为14.20. m。场地西边距基坑边6.5 m 处有两趟地下10KV高压电缆沟，,采用天然地基；南边4米处有城市绿化带及城市上水主管道对基坑影响较大。
该工程位于银川市金风区,据地质勘测报告显示,场地区在地貌上属于黄河冲积平原二级地,无不良工程地质作用。地层自上而为素填土,第四纪湖相及冲积相土层。
1.素填土（Q4 ml）：黄褐色,稍湿～湿,稍密～密实状,主要由粘土性土和粉土组成,次之砂土,为堆填时间超过10年的老填土。该层在场区内分布较普遍,不均匀,中等压缩性。部分地段该中层下不含少量植物根系及有机物,呈褐绿,较薄,分布深度无明显规律含。
2.粉细砂（Q4ml）：该层雾质组成以细砂为主,粉砂次之。褐黄～褐灰色,湿～饱和,中密～密实状。其矿物成分主要为长石、英石、云母等。该层在场区内普遍分布。
3.粉土（Q4 ml）：黄褐色,饱和,中密状。该层在场区内普遍分布。
4.粉细砂（Q4 ml）：该层物质组成以细砂为主,粉砂次之。褐灰色,饱和,密实状。其矿物成分主要为长石、石英、云母等。该层在场区内普遍分布。根据此次勘察此层最大勘探深度为50.45米。
场区水位埋深3.36┄4.28米。
3.2 基坑降水方案
3.2.1降水目的及方法。地下车库基坑土方开挖从地面14米,从上诉底层看,在强透水层中,基坑开挖时需配以明沟排水完成,。
自然地坪向下14米的地层为：2层粉细砂（Q4 ml）;3层粉土（Q4 ml）。第三层做为地基土砌承载力及沉降量都达不到要求,故需换填。所以基坑需深挖,基坑在开挖前一周,必须对基坑进行降水。
为了确保基坑顺利开挖,提出合理的降水方案,使基坑开挖过程中不受地下水的影响。1.必须搜集场区水文地质工程资料计算出基坑内范围的总涌水量;2.提出降水井群的布设方案,所需井数量,单井结构设计;3.预测降水井群在同步干扰抽水的情况下,其水位降低值能否满足基坑开挖深度的要求;4.提出水泵的有关参数,保证走开挖降水过程中对周边现有建筑不产生不良影响;5.合理设计排水方案,保持排水畅通,及时监测地下水位的变化情况。