基坑施工中地下水的处理问题探究

基坑施工中地下水的处理问题探究

随着我国城市化进程的不断加快，建筑施工项目越来越多，而且不断向着高层化、大型化的方向发展，为了保证建筑工程的整体稳定性与牢固性，深基坑施工技术得到了广泛的应用。在深基坑施工中非常重要的一个环节就是对于地下水的处理，如果处理措施不当就有可能对建筑工程的施工质量产生重要影响，甚至会埋下安全隐患。因此，本文中对当前基坑施工中的地下水处理技术进行了分析，并结合实际应用进一步进行了阐述。

标签： 建筑；基坑施工；地下水处理

水利工程在进行基坑施工的时候，经常会受到地下水的影响。在基坑工程中，地下水的破坏性是比较大的，水可以和某些施工材料产生化学反应，从而起到腐蚀的作用，水的浮力可以对基坑起到物理作用，使輕型结构物上移，从而引起基础地板变形，严重时会造成基础土体位移。所以为确保基坑质量，在水利建筑工程基坑施工中，必须采取有效的降水方法。井点降水属于一种人工降低地下水水位的方法，经常用于地下水位比较高的建筑施工，是基础工程、土方工程重要的施工措施与方法。该方法可以将建筑基土内的水分疏干，使地基的强度增强，消除流砂，稳定边坡，防止基础工程受地下水的影响，从而降低施工难度，保证了施工质量与安全。

1 建筑工程基坑施工中常用的地下水处理方式

1.1止水法

目前基坑施工中所采用的沉井法和地下连续墙等都属于止水法。其主要是在基坑的四周设置止水帷幕，从而使地下水组织进入到基坑中。在建筑工程施工中进行的高压喷射灌浆就是起到了防渗帷幕的效果。实际施工中止水帷幕主要分为竖向结构和水平结构两种形式，都具有止水的效果。但在施工中，由于止水帷幕发生渗透，导致漏沙、漏水及倒桩的现象是较为常见的，甚至会使周围的建筑物发生沉降及路面出现坍塌等情况。这些状况的发生与止水帷幕自身的缺点及外在因素具有较大的关系。由于地下连续墙存在接缝、密集的蜂窝孔洞及钢板桩深桩等情况都会导致渗漏的发生。而由于深基坑深度过大，水文条件不好等也会导致四周水压变大施加到止水帷幕上，从而使其发生变形，导致渗漏的发生。

1.2降水法

降水法由于其施工较为简单，而且施工成本也较低，所以在应用上非常广泛，其不仅可以对上层潜水进行有效的处理，而且对上层滞水也能够进行处理。但其在应用过程中会对四周环境带来较大的影响，而且在建造施工中也可能导致各种突发情况出现，影响到工程的进度，延误工期。

1.3排水法

排水法应该属于降水法中的一种形式，在利用降水法进行地下水处理时最经常用到的处理方法即是井点降水法，利用这种方法对地下水进行处理时，则需要地下水位的土层较浅，这时就需要利用排水法来对上部土层的降水、积水和滞水进行处理。

2 基坑施工中地下水因引起的不良地质现象

基坑开挖到了一定的深度时，当承压水的浮托力大于承压含水层顶板与基坑底部之间的土体压力时，坑底就可能产生管涌、流砂、坑底突涌等。这也是常见的地下水引起的不良地质现象。

2.1管涌

在水位差的作用下，当深基坑中土体颗粒级配不连续，颗粒粒径差别较大，且在基坑坑底的土层中有承压含水层的存在时，渗透水流便渗入基坑土体中。在水流渗透力作用的影响下，由于土体颗粒大小不一，使得土体中某一部分的颗粒产生剧烈的不规则运动，这就导致了入渗水流把填充在土体骨架孔隙中的细颗粒带走，由此构成若干条涌水通道，即管涌（又被称作泡泉或翻沙鼓水）。随着高强度水流的冲击，当渗透水流把主渗漏涌水通道上的细粒土几乎全部被带走后，主通道双侧的细颗粒逐渐进入涌水通道，使涌水主通道渐渐扩张。涌水通道的宽度越宽，管涌持续的时间越长，越发容易产生剧烈涌水使地基变形失稳，乃至发生塌方事故。

2.2流砂

流砂一般为细颗粒、饱和、颗粒匀称、疏松的非粘性土体较易产生的一种不良现象。土体中存在的一些松散颗粒被地下水饱和后，由于土体中水的高差，在动力水压作用下就会使这些散落的颗粒产生悬浮运动，这就意味着单位土颗粒自身向下的重力小于或等于其受到的方向向上的渗透力，即：

渗流力-单元体自重应力=γωi-γ′h>0

则流砂形成，式中，γw为水的重度，γ′为土体的浮重度。

流砂主要发生在颗粒级配较为均匀的砂性土中，同管涌差不多，也是被动水流通过一个类似管道的通道冲刷走，不同的是，流砂的发生一般是突发的，所带来的危害主要有使基础发生滑移，地面产生不均匀沉降，基坑坍塌等。

2.3基坑突涌

基坑突涌是指在开挖基坑后，基坑底面以下的承压水水头压力大于下部不透水土层的自重应力而导致基坑底部土体突起，同时产生涌砂喷水的现象，即：

H>γω/γ′·h

式中：H为不透水层厚度，m；γω为水的重度，kN/m3；γ′为浮重度，kN/m3。

突涌现象产生时，坑底将存在树状或网状的缝隙，使得携带地下颗粒的地下水从缝隙中突涌而来，从而地基发生“沸腾”的喷水现象，造成基坑内的地基土由于积水而遭到破坏，给边坡的稳定性带来危害。

3 基坑降水施工方法在实际工程中的应用

3.1工程概况

某工程基坑开挖宽度为9.2m，长度为22.3m，埋深为5.2m，壁厚为0.25m，壁板厚度为0.6m。经过对施工现场的地质勘查，从而得出基坑土层结构如下：一层为杂填层，厚度约为2.3m，主要成分是粉土、砖头及碎石等，颜色为灰褐色，土质松散，含水量不高；二层为粉土，厚度约为20.3m，主要成分为粉质粘土、透镜体、中砂及细砂等，颜色呈黄褐色，土质密实，含水量适中，顶板埋深在小于2.8m范围内，底板埋深在18.7-23.4m范围内，厚度在17.6-22.1m范围内，该层厚度较大，在地层分布稳定连续，是基坑的基础持力层；③层为砂薄层，主要成分为砂土及透镜体，顶板埋深在18.2-21.9m范围内，底板埋深在28.2-35.1m范围内，厚度在6.1-12.3m范围内，由于本层属于基底底层，对基坑开挖和边坡施工的影响较大。在进行基础工程施工时，首先要进行降水处理，以确保施工在不影响周围建筑的情况下顺利进行。施工单位借鉴同类工程的施工经验，结合施工现场的实际情况，在进行详细分析、比较后确定采用深井井点降水进行基坑排水降水。3.2施工方案

深井井点降水法是指在基坑内部或周围埋入井管，使其能够深入基底深层，然后利用水泵通过井管泵出地下水，以达到降低地下水位的目的。该法的优势在于适应范围广泛，操作简单，井距大，排水量大，不受吸程影响，降水效果十分显著等，适用于渗透系数较大的碎石、砂土等土质。施工单位结合现场施工情况，将基坑深井井点降水施工方案制定如下：①参照技术规范进行详细计算后，在基坑中线位置布置井径为1.6m的三个降水井点两两间距为8m。②在钻孔过程中，实际井孔深应控制在20m以内，井孔垂直度必须严格控制在0-1%的范围内，孔径则保持在在0.8m以上，且确保上下一致。③结合地层勘探结果，将孔内泥浆的比重稀释到1.05左右，以提高成孔质量，再使用砂料灌填井管和井壁间，灌填量要达到预先计算的95%以上，灌填高度要达到设计标准[2]。④在护口管的埋设过程中，为避免管外返浆，注意将管外密封严实，护口管底插入原状土层，在井点出设置明显标志，并采取相应的措施加以保护，避免管内掉入其他杂物。⑤成井后将污水泵出井外，直至将污水抽净，确保井内的含砂量达标。⑥在施工过程中注意做好施工记录，以备日后查阅。⑦由于该工程施工时间跨越冬季，为避免受气候影响，采取相应的措施防冻。⑧泥浆池使用完成后务必及时回填，并彻底洗井，做到文明施工。

3.3降水深度

在基坑施工过程中我们还应该综合考虑降水深度的影响，在考虑降水深度的时候我们一般需要根据基坑底部的宽度来考虑，具体的规格一般为8.5m，并且在基坑边底处的标高应该明显的高于降水面标高，一般是要求大于200mm，除此之外，我们还应该考虑降水井对于基坑的影响，此时计算的标准为L/10，降水井点的确定也需要按照相关的标准执行，一般来说其离基坑边应该在4.3m左右为宜。在本工程中通过这种运算形式得出了降水深度的各种相关指标，达到了设计要求。

3.4过滤器制作

基坑工程施工中降水过滤器是必不可少的一部分，降水过滤器主要是钢板结构，其厚度应该大于2.5mm，直径为350mm，长度大约为1.3m，然后在这种钢板距离底部0.8m处钻孔，注意每个孔之间的距离应该适宜，孔的直径应该为4mm，空洞钻完之后应该在钢板的外部铺设一定的铁窗纱，铁窗纱最好多铺设几层，一般在三层左右为最佳，最后还应该注意整个降水过滤器的标高设计。

3.5施工工艺

基坑地下水处理施工最基本的施工工艺一般来說包括以下几方面的内容，基坑施工第一步当然就是挖土了，一般说来，挖土的深度达到3.3m时就可以停止挖土了，然后就需要进行相关降水井的设计施工，主要的是铺设木板垫圈，对于木板垫圈的直径和厚度等指标应该严格按照工程的相关要求来执行，此外，为了避免降水井沉井壁下沉现象的出现我们还应该在木板垫圈上层铺设必要的红砖进行保护和加固，此时的降水井点沉井作业主要是通过潜水泵和人工相结合的方式完成的，沉井深度一般达到6米的时候我们就可以停止沉井作业了[3]。沉井作业完成后就需要铺设一层卵石，卵石的长度和厚度指标要达到施工要求，最后一步施工工序就是连通过滤器和潜水泵，这样就可以达到最终的抽水目的，确保工程的质量。

3.6应注意问题

在基坑地下水处理施工过程中，尤其是在基坑降水井点的相关作业中为了确保工程的施工质量，为后续的施工打下坚实的基础，我们必须注意一些施工的具体细节和问题，具体说来，需要我们注意的主要包括以下几点：一方面，在工程抽水过程中随着水位的不断下降就可能出现因为土壤的出线导致抽水效率下降的现象，不仅如此，这种现象还可能造成整个工程四周建筑物稳定性问题，需要我们格外注意；另外，在施工的过程中我们还应该密切注意工程周围的一些建筑物的状况，避免出现周围建筑物随着抽水的进行而发生沉降的现象，这是需要我们在施工中时时关注的一个主要问题。

4 结束语

基坑施工作为工程项目建设的重要组成部分，对整个工程施工质量起着至关

重要的作用。因此，必须加强对基坑地下水的处理工作。本文通过工程实例，对井点降水法在基坑地下水处理中的应用进行分析和总结，具体如下：

（1）地下水处理是一个复杂的系统性工程，所以在采用井点降水施工前，需对其水文地质状况进行详细的勘察和记录，并严格要求施工人员按照工程设计规程进行施工。

（2）对工程项目每个施工环节进行充分考虑，并制定详细施工安排和预防措施，才能避免不良施工现象的产生，保证工程项目施工安全。

（3）井点降水是工程项目基坑地下水处理的理想方法，能够对地下水位进行有效的控制，有效提高了工程项目施工效率和质量。

参考文献：

[1]刘强.基坑施工中的地下水处理及工程实例[J].黑龙江科技信息.2008（17）

[2]霍利群.工业与民用建筑工程基坑施工中地下水的处理方法与工程实践[J].甘肃科技纵横.2007（03）

[3]杜长春，王宪利.基坑中地下水处理方法的应用[J].黑龙江科技信息.2008（16）

[4]马艳霞.深基坑工程中地下水处理方法探讨[J].山西建筑.2006（03）