杨瑜泽，吴 溪

(1.湖北建科国际工程有限公司，湖北 武汉 430000；2.湖北省核工业地质局湖北核工业勘察设计院，湖北 孝感 432000)

0 引 言

地下水能够严重的威胁基坑工程的稳定安全，地下水的作用会显著削弱地下水的粘聚力和内摩擦角。此外地下水入渗至土体的空隙之中，产生的静空隙水压力会对土体的有效应力产生影响，降低土体的强度。由于地下水的作用导致岩土体中的土颗粒局部产生了移动和流失，导致了土体的失稳变形破坏。在基坑中由于地下水的影响，如果不采取措施，极其容易引发流砂、管涌、潜蚀等病害，对基坑以及周围建筑的稳定性造成了严重的威胁[1]。随着基坑的开挖，当时基坑中上覆土层的重度不能够抵抗承压水水头的压力，承压水水头就会顶破基地板，涌入基坑之内。因此在基坑施工时尤其需要注意加强对地下水的处理。

1 基坑工程地下水控制措施

如若工程所处的场地地下水位较高，含水量较为丰富，同时再加上开挖过程中雨水以及地表水的渗入，除了会影响工程的正常进度，还会导致坑底以及周边土体的强度骤然降低，对基坑的安全以及工程的质量造成严重的威胁[2]。因而在基坑开挖的过程中为了保持开挖面的干燥，同时还要防止渗水漏砂等现象，需要对地下水的控制方法进行合理的选择，确保基坑安全，同时也减少对周围环境的影响。为了保持开挖面的干燥，一般会将地下水位降至开挖面以下0.5-1.0 m。为了避免突涌破坏，对于有承压含水层的地下水需要降低其压力水头。

1.1 降水

基坑降水整体上可以分为两类，其一为集水明排，其二为井点降水[3]。其中集水明排是通过在坑底设置集水井，然后设置排水沟将各个集水井相互联通，让水在重力的作用下流入井中然后被排出。该种方法操作较为简单，但是如果遇到水量较大的情况，则容易造成边坡塌方以及流砂。

轻型井点降水是井点降水的一种，需要在基坑周围安装一排小口径的井管，并且在地面上设置水泵来进行抽水。该方法同样操作方便，但是仅仅使用于基坑较浅的情况，一旦水位超过5 m，仅仅靠一级井点就无法完成，此时则需要设置多级井点。喷射井点降水需要在井管的内部装上喷射器，通过输入高压从而形成真空状态降水排出，该方法对于淤泥质土或者其他渗透性较低的土层的稳固效果较好，但是不适用于地下水流速较快的工程[3]。管井降水是在基坑的周围钻出一排井眼，同时在井管之内装配上水泵来抽取基坑之内的水，该降水措施的深度不受限制，可以用在水稳较深的工程之中，但是该种方法的操作性较差。井点降水的方式的选择需要根据基坑的深度、轮廓综合确定，同时为了避免对后续施工产生影响，各降水井一般都设置在基坑的外围，如果遇到水流速较大的情况，则可以适当的在靠近地下水的一侧增加降水井的数量。

1.2 隔水

地下水位的下降会对周围的建筑物造成影响，需要采取隔水的方式对地下水位进行控制，一般会采取隔水帷幕的方式。所谓的隔水帷幕就是一个幕墙状的防渗体系，能够有效的隔断或者降低基坑内外地下水的渗流。在基坑工程中，将隔水帷幕施工在基坑的外围使其形成闭合，在设置止水帷幕后相当于形成了新的流网，增加了水流的路径。基坑的开挖会使得坑内外存在一个水位差，也就导致了基坑内的水会向基坑外部渗流，可能会存在流砂和突涌的病害。而隔水帷幕的设置也就使得基坑之内的地下水更易被疏干，减小基坑外地面由于地下水水位降低而产生的沉降。当场地的地下水埋深较浅，且土层的渗透系数较大时，通常需要考虑设置隔水帷幕，隔水帷幕一般需要穿透透水层并插入隔水层内。

根据隔水帷幕的空间形态可以将其划分为竖向隔水帷幕和横向隔水帷幕；根据插入透水层的深度又可以划分为悬挂式和落底式；按照制作工艺又可以划分为地下连续墙、搅拌桩、旋喷桩、冻结法、复合工艺等。如表1所示为常用隔水帷幕的结构特点[4]。

1.3 回灌

回灌技术是控制地下水的一项有效辅助措施，通过回灌能够消减基坑降水对周围环境的影响，补充地下水资源，稳定地下水位，防治地面沉陷等病害，相对而言更加经济、简便和可行。回灌就是将地表水通过井管注入到目标层中，保持地下水位处于平衡状态。目前工程中常用的砂沟回灌和井点回灌技术。井点回灌就是将井点设置在基坑降水井周围或者是需要保护的建筑物周围，然后将降水井中的水直接泵送至回灌井之中，从而能够做到有效降低需保护区域的地下水流失。当建筑物离基坑的距离较远，同时回灌的深度位于均匀透水层或者中间没有隔水层的浅层潜水层中，则需要应用砂沟回灌技术。

在设置回灌井之前需要做好勘察或者是补充勘察，在打算设置回灌井的区域先打入勘察孔来探明地层的分布情况，以及含水层的位置和厚度。在查明以上情况之后，合理的设计回灌的设计方案，其中主要确定回灌井的深度、回灌量等。在回灌的过程中，一方面需要密切的监测基坑内外的水位，另一方面还要监测被保护对象的沉降变化。同时还要动态的对回灌井的启、闭以及回灌量的大小进行动态的调控。在确保回灌过程不会给坑内降水造成较大的压力之外，还需要保证坑外的目标含水层的水位能够保持稳定，防止水位突变而造成的影响。待回灌结束之后，回灌井需要分批次、缓慢的进行关闭，再次过程中还应当对水位以及沉降变化实时监测，以免出现二次沉降的现象。

2 地下水控制设计方法

在设计基坑地下水控制方案时需要确保基坑侧壁以及基坑底部的渗透性稳定，在开挖过程中不会受到地下水的影响；同时还需要确保在控制地下水过程中，临近的建筑物等能够正常的使用。在对地下水控制时不可对地下水造成污染破坏，需要综合的制定实施方案，最大限度的减少对地下水的影响。

地下水控制设计方案需要考虑到基坑所在场地的地质条件以及环境条件。综合考虑到工程地质条件、降水对环境所造成的影响、施工的难易程度以及工程造价等方面的因素，进而选择合适的地下水控制模型，其设计流程图如图1所示。其中地下水的控制模型也就是对降水措施、隔水措施以及回灌措施的一种组合形式。一般将地下水的控制模型分为三类，分别为敞开式、封闭式和半封闭式。敞开式的两侧均为降水井，并未隔水帷幕，封闭式和半封闭式的分别在两侧和一侧设置了隔水帷幕。三种控制模型所适用的条件有所不同，需要根据实际的来合理的选择适合该区域的地下水控制模型。

对于地下水控制模型的具体设计步骤主要包括为：(1)估算降水井深；(2)计算基坑等效半径；(3)确定降水井影响半径；(4)计算基坑总涌水量；(5)计算单井出水量；(6)估算降水井数量以及井间距；(7)基坑水位降深验算；(8)计算地层降深。

图1 基坑工程地下水控制设计流程图

3 结束语

地下水是影响基坑稳定的重要因素，地下水的作用产生的静空隙水压力会对土体的有效应力产生影响，降低土体的强度，极其容易引发流砂、管涌、潜蚀等病害。文章阐述基坑工程中地下水控制措施主要可以从降水、隔水以及回灌三个方面进行入手。详细介绍了井点降水和集水明排、隔水帷幕、回灌方式的分类、优缺点以及适用范围，最后还提出了基坑工程中地下水控制的设计流程。