基坑支护体系及降水方法探析

基坑支护体系及降水方法探析

刘志军

山东电力建设第三工程有限公司，山东 青岛 266100

摘要：在工程建设中，不同的施工场地会给施工单位带来不同施工困难，为了保证工程的施工质量，确保施工过程能够顺利开展，要求施工单位根据施工条件，合理开展基坑支护的施工工序。而基坑降水技术应用中，则与基坑支护稳定性有着密切的联系，因此，如何合理应用降水原理，将水位控制在安全水平需要施工单位进一步探讨。

关键词：基坑支护；基坑降水；考虑因素；施工技术；应用

1 引言

随着我国经济的迅猛发展，人们对于工程质量提出了越来越高的要求。因此，各个工程施工企业必须要尽快提高基坑支护技术水平，不断地提高工作人员的技术水平以及施工水平，确保施工质量可以达到国家规定的标准，进而更好地保证整个工程的质量水平。

2 基坑工程特点

①基坑围护体系绝大多数属临时结构，安全系数的考虑相对较小，因此基坑工程具有较大的风险性，对设计、施工和管理各个环节提出了更高的要求；②场地工程地质、水文地质条件对基坑工程影响较大，基坑工程具有很强的区域性；③与周边环境条件密切相关，在城区和在空旷区的基坑对维护体系的要求差别很大，几乎每个基坑都有其特殊性；④设计之中不仅涉及到土力学中的稳定、变形和渗流三大课题，而且围护结构受力复杂，要求设计人员不仅具有较好的岩土工程分析能力，还应具有较好的结构工程分析能力；⑤土压力计算中影响因素很多、很复杂；⑥基坑工程空间形状和土的特性对其影响较强，因此基坑工程时空效应强；⑦挖土顺序、速度对其有较大影响，维护设计应考虑施工条件，并应对施工组织提出要求。加强监测，进行信息化施工；⑧基坑维护体系的变形和地下水位变化都可能对基坑周边的道路、地下管线和建筑物产生不良影响，严重的可能导致破坏。基坑工程设计和施工一定要重视环境效应。

3 基坑降水须考虑的因素

3.1 场地条件及该建筑物设计施工资料

场地条件制约着降水方案的制定，它主要包括场地四周已有建筑物的高度、分布、结构和离拟建工程的距离；地基四周的地下设施（包括给排水管道、光纤电缆、供气管道等）；向外抽水排水通道以及供电情况等。有关设计施工资料包括基坑开挖尺寸和分布；地下建筑物施工的有关要求等。这些条件决定了所采用降水方法和具体的设计施工方案，也决定了具体保证周边建筑物和地下设施安全的实施措施。

3.2 地质情况

了解地基土分层地质柱状图及地质剖面图，各层岩土的物理力学性质，地下水类型及埋藏情况，水文地址情况，水质分析结果，特别是土层的渗透性。土的渗透系数取决土的形成条件、颗粒级配、胶体颗粒含量和土的结构等因素，因此场区土层的不同深度和不同方位的渗透系数是不同的。渗透系数计算结果的真实性，势必直接影响降水方案的选择。由于影响渗透系数的因数复杂，一般勘察报告提供的数值多是室内试验数据，误差往往较大，只能供降水设计时参考，对重要工程应做现场抽水试验加以确定。

3.3 地下水控制问题

地下水控制有两种思路：止水和降水。止水是通过设置止水帷幕让基坑维护体系内外保持较大的水头差。为了满足挖土和地下结构建设的要求，需要将基坑维护体系内地下水降至基坑底以下1m左右。通过设置止水帷幕让基坑维护体系外侧地基中地下水位基本保持不变。降水是指在降低基坑内地下水位的同时不控制基坑外地基中的地下水位，让其自由下降，一般此时地下水位呈漏斗状。基坑外地基中地下水位下降可能引起地基土下沉，对环境造成不良影响。止水帷幕大致分为三类：利用维护结构本身形成止水帷幕；独立设置止水帷幕；维护结构和水泥土桩等止水体联合形成止水帷幕。

利用维护结构本身形成止水帷幕，容易出现下述问题，如：地下连续墙隔水性能好，但墙段接头处未经处理或处理不好往往会产生漏水；又如咬合现浇钢筋混凝土排桩墙中相邻两桩嵌合的好止水性能很好，但由于地层等原因造成桩体垂直度不符合要求，相邻两桩嵌合不好则造成漏水。

独立设置止水帷幕常用深层搅拌法或高压喷射注浆法。水泥土渗透系数小，止水性能好。但由于水泥土桩相互搭接不够，或桩体垂直度不符合要求造成水泥土止水帷幕漏水在工程中也常有发生。

维护结构和水泥土桩等止水体联合形成止水帷幕主要有下述形式：钢筋混凝土钻孔灌注桩加水泥搅拌桩；钢筋混凝土钻孔灌注桩加旋喷水泥土桩；钢筋混凝土钻孔灌注桩加素混凝土桩。

4 基坑支护工程的重要性

4.1 降水工程、土方开挖与基坑支护密不可分的关系

影响基坑支护工程的因素有很多，如降水工程和土方开挖。降水工程包括降水时间和周期、停降时间等，土方开挖包括挖掘时间和方式、回填夯实时间等。协调好这些因素之间的关系，相互配合，能有效预见风险的发生，对于整个深基坑工程的协调进行有重要意义。但是通常情况下，降水工程、土方开挖与基坑支护工程不能很好的协作，其大多是由不同的施工单位来作业，没有总承包单位的统筹，彼此之间没有制约管束，从而导致出现诸多问题，如施工配合不当，施工顺序混乱，工序衔接不当等，都对于整体的施工质量和效率，产生了不利影响，也在一定程度上留下了安全隐患。所以，工程项目相关企业应采用总承包单位或联合施工方式进行施工，以避免以上问题出现。

4.2 支护工程是深基坑工程的核心

近年来，随着我国各项工程建设的发展壮大，地下空间得到重视并不断拓展，得到有效利用，这使得深基坑工程的需求逐渐增多，而且日益旺盛，逐步成为基坑工程的主要组成部分。随之，越来越多的深基坑工程产生了诸多的问题和安全隐患。根据实际工程调查发现，基坑支护工程是产生问题的主要来源，而支护工程作为整个深基坑工程的核心，必须加以重视。众所周知，深基坑支护工程是临时性的工程，但其对于地下结构，周边建筑、地下管线的稳定及其所有施工人员的安全都具有重要影响。甚至有些深基坑围护结构将会永久承载建筑结构，这些支护工程不仅对基坑安全产生直接影响，还对建筑物的使用安全起着重要作用，一旦发生危险，将会造成重大安全事故。

5 基坑支护工程常见的施工技术

5.1 坡面锚钉加钢筋网喷浆支护

在工程施工中对于施工场地较宽，周边能进行放坡开挖的工程现场，基坑开挖过程，应该分层开挖边支护，完成一层土方开挖后，及时进行锚钉和钢筋网片施工，待验收合格后再进行喷浆施工。完成一层，支护一层，每层深度1.5~2米。

5.2 钢板桩支护构造

在工程中最为常见的基坑支护技术就是钢板桩支护技术，这种施工技术操作起来非常简单，所以，很多施工单位都会在施工中直接使用。在钢板桩支护构造结构中，主要就是依靠密度构造适合的钢板对基坑的周边进行支护，保护基坑的整体施工环境和后期施工的质量，而这种钢板桩支护施工技术也是工程施工中最经济的施工方式，从而减少了施工的成本，一般钢板桩支护施工技术在工程中主要用于软地层的工程施工。

5.3 连续墙设计

在基坑支护施工过程中，对于现场条件较差，周边没有多余场地的工程项目，设置地下连续墙较为合理，这也是难度比较高的施工技术，其目的就是为了能够让基坑的质量达到相应的强度要求，也能够让后期的工程整体更加的牢固，从而确保工程的稳定性和安全性，也保证工程中人们的生命安全和财产安全。所以，在很多工程各个施工单位都将连续墙设计作为非常主要的施工技术之一，而连续墙体的施工也是受到环境和地质情况所影响的，在设计的过程中，工作人员应该对现场的整体情况进行分析和勘察，确保设计能够更加科学和有效。

5.4 柱列式灌注桩的排桩支护

在基坑支护施工中，采用排桩灌注桩不仅是施工中常见的技术，而且是一项非常复杂的施工工序。在施工作业过程中，施工人员必须准确掌握施工技术，使桩体顺利卸出。在桩柱支护工程设计的过程中,需要根据规定的密度桩和桩的类型,因此,不仅需要调查，现场设计人员也要有精湛的技术,以满足施工工艺、施工,这样就可以减少错误,使现场操作更加安全可靠,也可以为施工减少相应的经济损失。例如，检查桩支承结构的过程中,工作人员应该注意混凝土灌注桩的坚固程度,确保桩施工的密实度,此外,在桩注浆时应该使用高压灌浆方法,它不仅可以改善灌浆的工作效率,还能有效防止地下水进入基坑支护结构,因此,这种施工方法可以提高施工的安全性和可靠性。

6 基坑支护与降水施工技术的应用

6.1 基坑降水技术的应用

目前，基坑降水技术已普遍应用于实际施工过程中。首先，截水措施。对于城市密集区域进行施工时，应充分考虑基坑降水对附近建筑和周边环境可能造成的影响。在施工过程中，如果基坑降水导致出现土壤沉降的问题，这会直接影响周边建筑，交通与地下工程，甚至出现重大安全事故。因此必须使用节水措施，有效管控地下水的变化。其次，降水措施。对于一部分基坑施工现场，需要在基坑施工地附近铺设一定量的井点管，并安装适量的抽水泵，在保护土壤结构不受影响的前提下，抽取地下水，使其水位符合施工安全要求，为施工人员作业提供适宜的环境。降水措施一般使用在几何形状的基坑施工中，其对于管涌有着重要的作用，也可有效提高边坡的稳定性。

6.2 明沟降水技术的应用

在基坑降水技术的应用中，明沟排水是一种最为合理的降水技术，因此使用的范围最为广泛。明沟降水是把基坑四周的沟渠进行合理布置，并将其作为地下水排放的重要渠道，从而形成良好的降水作用，这一项降水技术的可控性较高，且操作过程较为简单。明沟降水也是表面排水法，能够直接利用地表水来完成降水。既能够合理应用水资源，又可以起到保护基坑的作用。明沟降水技术常应用在基坑较浅的工程中，由于地下水的水流量比较小，降水过程中不会对基坑的边缘造成过大损害，从而降低了塌方的可能性，进而起到保护基坑的目的；若基坑工程未预先安排明沟排水的施工作业面，则可以选择在基础底板下完成，首先在基坑周围建立砂带，规格根据实际工程设定，常规下深100米，宽50米；其次，距离砂带20米左右位置建立集水井；最后，根据施工地区的气候特征做好主管道的防冻工作等。

6.3 施工地段的地下水位控制的应用

对基坑施工地段进行地下水位控制，不仅能有效预防基坑底部与坡面出现渗水现象，还能为施工人员提供相对干燥的作业环境，提高整体施工质量，同时在一定程度上提升基坑边坡的稳定性，有效避免发生土层流失。之所以对地下水进行控制，主要因为基坑挖掘度触及地下水时，附近地下水会向基坑渗入，从而直接影响基坑的稳定性和安全性。不仅如此，控制地下水的流入，使基坑保持干燥，有效控制相应的渗透力，从而避免发生流砂现象，进一步保证基坑的整体稳定。

7 结语

对于水位较高的基坑工程而言,高水位将有可能造成众多不良地质状况。因此,为了确保基坑底部的作业面干燥,减少作用在支护结构上的压力,保证工程的顺利完成,有必要预先进行基坑降水。

参考文献：

[1]孟淼.探析深基坑支护与降水施工技术的应用[J].四川水泥，2016（01）.

[2]梁多胜.深基坑支护与降水施工技术[J].山西建筑，2017（01）.