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摘要：随着建筑行业的不断发展，在开挖深基坑的施工过程中，如果不能做好降水施工，将会对基坑的开挖支护以及工程基础施工带来很大的难度。因此，深基坑的降水方案与施工工艺是非常重要的。本文从深基坑降水方案设计原则和深基坑降水中的问题出发，针对深基坑降水的施工方案与施工工艺进行阐述。
关键词：深基坑；降水方案；施工工艺
中图分类号： U215.14文献标识码： A
引言:
在深基坑的开挖过程中，常常因为地下水位较高，而基坑的开挖深度较大，从而引起地下水喷涌而出，这样的情况给基坑的继续开挖和施工带来很大的影响。在基坑开挖方案制定的过程中，需要考虑深基坑降水方案的设计与施工质量控制，有效的防止地下水问题。与此同时，要更加注意降水施工方案的可行性，并且对施工中会出现的问题制定相对应的解决对策，确保深基坑降水施工质量，做好质量控制措施和降水应急预案。
一、深基坑降水设计原则
在建设工程中，对深基坑降水方案进行设计时，经常都会采用坑外大直径井管降水，为了确保深基坑在开挖的过程中不会出现明水，需要利用降水井作为维护结构，来保证工程的安全与施工进度。同时为了防止基坑底部突涌的发生，要及时降低基坑下部承压含水层的承压水水头，以确保施工时基坑底板的稳定。降水过程应伴随主体结构施工过程的始终，待顶板覆土后方可停止降水。其中降水井的结构组成主要有沉淀管、滤水管与井壁管，沉淀管主要起过滤而不致因井内沉砂堵塞而影响进水的作用。
二、深基坑降水中的问题
1、土的侧压力系数
土的侧压力系数是指土体在无侧向变形的情况下，侧向有效应力与垂向有效应力之比，它是反映地基土中水平向应力变化的重要力学指标。侧压力系数是用来计算土体变形的，是准确确定地下围护结构和挡土结构土压力以及桩基侧向摩擦阻力所必须的基本参数，它应用于土体变形、重力式挡土墙、堤坝、基坑工程、矿山等实际工程的设计计算中，并且受到土木和岩土工程领域专家们的高度重视。经有关实验表明，随着降水深度的增大，各层土侧压力系数K0值变化在不断减小，降水对侧压力系数的影响也在逐渐减小，并最终趋于稳定。
2、地面沉降
深基坑降水会引起地层地面沉降，而这一现象在一定程度上是不可避免的，很多学者对此进行了大量的研究，认为基坑降水及由此引起的渗流使土中有效应力改变是基坑周围地表发生沉降的根本原因；也有是因为二维稳定渗流理论推导出基坑工程井点降水引起水位降低空间分布的，利用有效应力原理，简化计算分层总和法形式的公式，建立地面沉降计算模型，并在工程中得到了应用。
三、深基坑降水的施工方案与施工工艺
1、降水井的布置原则
在满足基坑降水要求的前提下，可以将降水井设在基坑外檐1.5m范围内，沿基坑四周环形布设，便于操作和维护，且封井简单。考虑到坑内布井井管暴露长度较大，要求井管必须有足够的刚度和强度，并且在开挖过程中不便于保护，故基坑中采用先降水后开挖，再降水再开挖的施工方法。
2、施工工艺流程
（1）放线定井位、埋设钢护筒
采用经纬仪及钢尺等进行定位放线。
（2）挖泥浆池和泥浆沟
泥浆池的位置可根据现场实际情况进行确定，但必须保证其离基坑开挖上口线的安全距离，确保其对后期基坑边坡的开挖及支护不会带来不良影响。
（3）钻机就位
钻机中心位置尽量与所放的井位中心线相吻合，偏差不得超过50mm；先对钻机进行垂直度校验，确保钻杆垂直度符合要求，垂直偏差不得超过1%。
（4）成孔
以上各项准备就绪且均满足规定的要求后，即可进行井孔钻进施工，为保证洗完井后，井深满足设计的要求，可以根据情况适当加深。
（5）下放井管
井管为直径400mm无砂砾石（波纹管）滤水管，底部2m作为沉淀用。在混凝土预制托底上放置井管，四周拴10号铁丝，缓缓下放，当管口与井口相差200mm时，接上节井管，接头处用玻璃丝布密封，以免挤入泥砂淤塞井管，竖向用4条30mm宽竹条固定井管。为防止上下节错位，在下管前将井管依方向立直。吊放井管要垂直，并保持在井孔中心，為防止雨水泥砂或异物流入井中，井管要高出地面300mm，井口加盖。
（6）填滤料
井管下入后立即填入滤料。滤料采用水洗砂料，粒径为2～5mm，含泥量<5%，滤料沿井孔四周均匀填入，层层填实，宜保持连续，将泥浆挤出井孔。填滤料时，应随填随测滤料填入高度，当填入量与理论计算量不一致时，及时查找原因，不得用装载机直接填料，应用铁锹或小车下料，以防不均匀或冲击井壁。
（7）井管四周粘土封井
在离打井地面约2.0m范围内，井管四周采用粘土填充密实。
（8）洗井
在以上各项均完成后，必须及时进行洗井工作，防止井孔淤死。在冲击钻成孔中，孔壁有少量泥皮，其会影响抽降效果，要通过洗井将泥皮洗出。洗井采用空压气举法。洗井时要将井底泥砂吹净洗透洗出清水。成孔时尽量采用清水护壁，采用大功率的空压机洗井并下入优质的滤管滤料，这样才能保证良好的透水性。
（9）水泵安装、抽水
降水井清孔完毕后，选用3～5t/h的潜水泵抽水，可根据现场地下水的出水量调整水泵的容量。用钢丝绳吊放至距井底2.0m处；铺设电缆和电闸箱，安装漏电保护系统。
3、质量控制
（1）集水坑顶降水管井中心线布置在基坑边线外1.0米处。
（2）钻探施工达到设计深度，宜多钻0.3～0.5m，用大泵量冲洗泥浆，减少沉淀，并应立即下管，注入清水，稀释泥浆比重接近1.05后，投入滤料，不少于计算量的95％，严禁井管强行插入坍塌孔底，滤料填至含水层顶板以上3～5m，改用粘土回填封孔不少于2m。
（3）由于降水管井分布集中，连续钻进，应及时进行洗井，不应搁置时间过长，或完成钻探后集中洗井。
（4）全部降水运行时，抽排水的含砂量应符合下列规定：
a. 粗砂含量应小于1/50000；
b. 中砂含量应小于1/20000；
c. 细砂含量应小于1/10000。
（5）下放井管时管与管对接同心，并在管对接处外包一层塑料膜缠绕,周围采用竹片缠绕铁丝绑牢，确保井管整体垂直度。
（6）成井后及时试抽水洗井，直到出水变清。在试抽水过程中，要密切注意水中含有物的变化，如出现出水长时间浑浊并含有大量粉粒成分时，应调细滤料粒径。
四、施工中可能出现的问题及防范措施
1、降水井水位和基坑的水位相差较大
在实际的深基坑开挖施工中，采用降水处理方案后，还是会出现水位相差较大的现象，降水井的水位已经很低了，但基坑水位仍然非常高。这种现象主要是因为较大的抽水水泵功率，降水井的渗水速度难以得到配合，导致出现水井抽空现象。或者基坑周围有破损的管道，导致抽出的水又回流到基坑内。
在降水施工中，需要用合适的水泵进行抽水，建议首先使用大功率水泵，再结合降水井的实际渗水量，随后再更换小功率的水泵，以此来保证降水效果。同时，还要对基坑的周围进行全面彻底的检查，确保周围没有破损的管道。
2、基坑周围出现地面沉陷
基坑周围地表出现沉陷，会对周围建筑物以及地下管线等周围的环境造成影响，由于砂滤层和井管滤网结构不良，抽水时土层中的粉土和粘土颗粒甚至包括细砂，都可能会连同承压水一同抽出地面，导致地面沉陷。此外，由于减压井不间断地抽取大量的承压水，使得承压水头大大降低，土体被压缩固结下沉，从而减小承压水层的孔隙水压力。
在降水时要时刻注意抽出的地下水中是否含有混浊现象，抽走的水中带走细颗粒不但会使井管堵塞失效，还会加大周围地面的沉降，以此同时，在保证基坑底板稳定的前提下，对抽取承压水的抽水量和水位高度进行严格控制，采用调整增开相邻部位的方式来减压井，使得减少因降承压水对周围环境的影响。
3、降水困难
当降水井深度较小不能正常运行，或者井间距较大时，都可能会造成设计要求的水位高于降水后的水位。
在这样的情况下，应该根据实际的问题分别采取对应的解决措施。如果是因为降水井的滤料质量不能满足要求，可以及时更换滤料，选择级配较为合适的滤料加入降水井，并在洗井时严格对滤料回填的耗用时间长度进行把关，同时也应该关注回填高度，进行洗井时利用活塞往复的方式，从而确保降水井被清洗彻底干净。
4、降水应急预案
随着降水时间的延长，可以合适地控制抽水量，适度将降水漏斗曲线的坡度放缓，争取使降水产生的不均匀沉降达到最小的程度。
水文地质参数是一个随机变量，有太大的变异性，依据不同的测试方法得到的测试值也会不同，所以降水设计与实际是完全不相同的，为了保证降水成功，需要选择配备不同的出水能力水泵，方便在降水施工中随时调配。
周围排水应该保持畅通，防止地表水和雨水渗漏，防洪排水措施也应该做好，防止管道水或者地表水全部涌入基坑。要根據水位下降情况，及时分析决定是否增加管井数量，或采取其它措施。
五、深基坑降水的发展前景
1、发展障碍
（1）基坑降水对环境影响的复杂性
基坑周边环境受降水影响程度差异很大，在不同的基坑施工期内，建筑物及周边环境的变形状态也有所不同，主影响区具有局部性和方向性。不具有一般均匀地质条件下环境受降水影响的典型性特征。
（2）事故频发
随着城市建设规模的不断扩大，越来越多的高层建筑，导致了基坑降水和开挖对周围环境的影响不得不引起关注。特别是在复杂地质条件的场地内，最重要的就是控制深基坑降水工程对周围环境的稳定性影响。所以，结合经验对深基坑降水带来的周围环境影响作出科学有效地评估，并做好设计和施工预案，避免不利灾害的发生，对于工程的社会效益和经济效益有着重大的意义。
（3）降水技术的局限性
合理的降水井布局可以最大化的发挥降水井的作用；降水的验算要精确，最大程度的接近真实情况；降水施工组织要科学合理，做到科学合理的组织，科学合理的施工；施工管理必须严格，严格的施工才能保证工程质量，保证降水的有效实施；降水监测要准确，监测方法和制度是保证降水成功的关键，只有监测到位了，才能避免突发事故的发生。
2、发展前景与展望
对于降水技术方案的研究，我国大量学者对此进行了广泛深入的研究，并取得了非常可喜的成果。周志芳，朱宏高等人在对扬长江公路大桥南锚基坑工程的降水方案研究中大胆的提出了双层结构变参数降水-沉降计算模型和深基坑降水与沉降的非线性耦合计算、分析的具体方法，并且在实施中获得了良好的效果。
六、结束语
深基坑降水的目的是为基础工程施工提供地下工程作业条件及保证基坑边坡的稳定。这些研究大力推进了关于基坑降水方案的研究进程，为其方案的选取与确定提供了有力保障，为施工工艺的研究与探索奠定了基石。
参考文献：
[1] 丁厚炳,涂爱华,桂斌.北京市基坑降水设计与应用[J].资源环境与工程． 2010(03)
[2] 胡平.某深基坑降水施工设计[J].铁道标准设计.2010(S1).
[3] 方樟,肖长来,马喆.大型基坑降水工程弱透水层水文地质参数的计算[J].工程勘察，2010（4）．
[4] 刘新.浅谈北京市深基坑降水方案与施工工艺[J].知识经济.2013
关键词：深基坑；降水方案；施工工艺
中图分类号： U215.14文献标识码： A
引言:
在深基坑的开挖过程中，常常因为地下水位较高，而基坑的开挖深度较大，从而引起地下水喷涌而出，这样的情况给基坑的继续开挖和施工带来很大的影响。在基坑开挖方案制定的过程中，需要考虑深基坑降水方案的设计与施工质量控制，有效的防止地下水问题。与此同时，要更加注意降水施工方案的可行性，并且对施工中会出现的问题制定相对应的解决对策，确保深基坑降水施工质量，做好质量控制措施和降水应急预案。
一、深基坑降水设计原则
在建设工程中，对深基坑降水方案进行设计时，经常都会采用坑外大直径井管降水，为了确保深基坑在开挖的过程中不会出现明水，需要利用降水井作为维护结构，来保证工程的安全与施工进度。同时为了防止基坑底部突涌的发生，要及时降低基坑下部承压含水层的承压水水头，以确保施工时基坑底板的稳定。降水过程应伴随主体结构施工过程的始终，待顶板覆土后方可停止降水。其中降水井的结构组成主要有沉淀管、滤水管与井壁管，沉淀管主要起过滤而不致因井内沉砂堵塞而影响进水的作用。
二、深基坑降水中的问题
1、土的侧压力系数
土的侧压力系数是指土体在无侧向变形的情况下，侧向有效应力与垂向有效应力之比，它是反映地基土中水平向应力变化的重要力学指标。侧压力系数是用来计算土体变形的，是准确确定地下围护结构和挡土结构土压力以及桩基侧向摩擦阻力所必须的基本参数，它应用于土体变形、重力式挡土墙、堤坝、基坑工程、矿山等实际工程的设计计算中，并且受到土木和岩土工程领域专家们的高度重视。经有关实验表明，随着降水深度的增大，各层土侧压力系数K0值变化在不断减小，降水对侧压力系数的影响也在逐渐减小，并最终趋于稳定。
2、地面沉降
深基坑降水会引起地层地面沉降，而这一现象在一定程度上是不可避免的，很多学者对此进行了大量的研究，认为基坑降水及由此引起的渗流使土中有效应力改变是基坑周围地表发生沉降的根本原因；也有是因为二维稳定渗流理论推导出基坑工程井点降水引起水位降低空间分布的，利用有效应力原理，简化计算分层总和法形式的公式，建立地面沉降计算模型，并在工程中得到了应用。
三、深基坑降水的施工方案与施工工艺
1、降水井的布置原则
在满足基坑降水要求的前提下，可以将降水井设在基坑外檐1.5m范围内，沿基坑四周环形布设，便于操作和维护，且封井简单。考虑到坑内布井井管暴露长度较大，要求井管必须有足够的刚度和强度，并且在开挖过程中不便于保护，故基坑中采用先降水后开挖，再降水再开挖的施工方法。
2、施工工艺流程
（1）放线定井位、埋设钢护筒
采用经纬仪及钢尺等进行定位放线。
（2）挖泥浆池和泥浆沟
泥浆池的位置可根据现场实际情况进行确定，但必须保证其离基坑开挖上口线的安全距离，确保其对后期基坑边坡的开挖及支护不会带来不良影响。
（3）钻机就位
钻机中心位置尽量与所放的井位中心线相吻合，偏差不得超过50mm；先对钻机进行垂直度校验，确保钻杆垂直度符合要求，垂直偏差不得超过1%。
（4）成孔
以上各项准备就绪且均满足规定的要求后，即可进行井孔钻进施工，为保证洗完井后，井深满足设计的要求，可以根据情况适当加深。
（5）下放井管
井管为直径400mm无砂砾石（波纹管）滤水管，底部2m作为沉淀用。在混凝土预制托底上放置井管，四周拴10号铁丝，缓缓下放，当管口与井口相差200mm时，接上节井管，接头处用玻璃丝布密封，以免挤入泥砂淤塞井管，竖向用4条30mm宽竹条固定井管。为防止上下节错位，在下管前将井管依方向立直。吊放井管要垂直，并保持在井孔中心，為防止雨水泥砂或异物流入井中，井管要高出地面300mm，井口加盖。
（6）填滤料
井管下入后立即填入滤料。滤料采用水洗砂料，粒径为2～5mm，含泥量<5%，滤料沿井孔四周均匀填入，层层填实，宜保持连续，将泥浆挤出井孔。填滤料时，应随填随测滤料填入高度，当填入量与理论计算量不一致时，及时查找原因，不得用装载机直接填料，应用铁锹或小车下料，以防不均匀或冲击井壁。
（7）井管四周粘土封井
在离打井地面约2.0m范围内，井管四周采用粘土填充密实。
（8）洗井
在以上各项均完成后，必须及时进行洗井工作，防止井孔淤死。在冲击钻成孔中，孔壁有少量泥皮，其会影响抽降效果，要通过洗井将泥皮洗出。洗井采用空压气举法。洗井时要将井底泥砂吹净洗透洗出清水。成孔时尽量采用清水护壁，采用大功率的空压机洗井并下入优质的滤管滤料，这样才能保证良好的透水性。
（9）水泵安装、抽水
降水井清孔完毕后，选用3～5t/h的潜水泵抽水，可根据现场地下水的出水量调整水泵的容量。用钢丝绳吊放至距井底2.0m处；铺设电缆和电闸箱，安装漏电保护系统。
3、质量控制
（1）集水坑顶降水管井中心线布置在基坑边线外1.0米处。
（2）钻探施工达到设计深度，宜多钻0.3～0.5m，用大泵量冲洗泥浆，减少沉淀，并应立即下管，注入清水，稀释泥浆比重接近1.05后，投入滤料，不少于计算量的95％，严禁井管强行插入坍塌孔底，滤料填至含水层顶板以上3～5m，改用粘土回填封孔不少于2m。
（3）由于降水管井分布集中，连续钻进，应及时进行洗井，不应搁置时间过长，或完成钻探后集中洗井。
（4）全部降水运行时，抽排水的含砂量应符合下列规定：
a. 粗砂含量应小于1/50000；
b. 中砂含量应小于1/20000；
c. 细砂含量应小于1/10000。
（5）下放井管时管与管对接同心，并在管对接处外包一层塑料膜缠绕,周围采用竹片缠绕铁丝绑牢，确保井管整体垂直度。
（6）成井后及时试抽水洗井，直到出水变清。在试抽水过程中，要密切注意水中含有物的变化，如出现出水长时间浑浊并含有大量粉粒成分时，应调细滤料粒径。
四、施工中可能出现的问题及防范措施
1、降水井水位和基坑的水位相差较大
在实际的深基坑开挖施工中，采用降水处理方案后，还是会出现水位相差较大的现象，降水井的水位已经很低了，但基坑水位仍然非常高。这种现象主要是因为较大的抽水水泵功率，降水井的渗水速度难以得到配合，导致出现水井抽空现象。或者基坑周围有破损的管道，导致抽出的水又回流到基坑内。
在降水施工中，需要用合适的水泵进行抽水，建议首先使用大功率水泵，再结合降水井的实际渗水量，随后再更换小功率的水泵，以此来保证降水效果。同时，还要对基坑的周围进行全面彻底的检查，确保周围没有破损的管道。
2、基坑周围出现地面沉陷
基坑周围地表出现沉陷，会对周围建筑物以及地下管线等周围的环境造成影响，由于砂滤层和井管滤网结构不良，抽水时土层中的粉土和粘土颗粒甚至包括细砂，都可能会连同承压水一同抽出地面，导致地面沉陷。此外，由于减压井不间断地抽取大量的承压水，使得承压水头大大降低，土体被压缩固结下沉，从而减小承压水层的孔隙水压力。
在降水时要时刻注意抽出的地下水中是否含有混浊现象，抽走的水中带走细颗粒不但会使井管堵塞失效，还会加大周围地面的沉降，以此同时，在保证基坑底板稳定的前提下，对抽取承压水的抽水量和水位高度进行严格控制，采用调整增开相邻部位的方式来减压井，使得减少因降承压水对周围环境的影响。
3、降水困难
当降水井深度较小不能正常运行，或者井间距较大时，都可能会造成设计要求的水位高于降水后的水位。
在这样的情况下，应该根据实际的问题分别采取对应的解决措施。如果是因为降水井的滤料质量不能满足要求，可以及时更换滤料，选择级配较为合适的滤料加入降水井，并在洗井时严格对滤料回填的耗用时间长度进行把关，同时也应该关注回填高度，进行洗井时利用活塞往复的方式，从而确保降水井被清洗彻底干净。
4、降水应急预案
随着降水时间的延长，可以合适地控制抽水量，适度将降水漏斗曲线的坡度放缓，争取使降水产生的不均匀沉降达到最小的程度。
水文地质参数是一个随机变量，有太大的变异性，依据不同的测试方法得到的测试值也会不同，所以降水设计与实际是完全不相同的，为了保证降水成功，需要选择配备不同的出水能力水泵，方便在降水施工中随时调配。
周围排水应该保持畅通，防止地表水和雨水渗漏，防洪排水措施也应该做好，防止管道水或者地表水全部涌入基坑。要根據水位下降情况，及时分析决定是否增加管井数量，或采取其它措施。
五、深基坑降水的发展前景
1、发展障碍
（1）基坑降水对环境影响的复杂性
基坑周边环境受降水影响程度差异很大，在不同的基坑施工期内，建筑物及周边环境的变形状态也有所不同，主影响区具有局部性和方向性。不具有一般均匀地质条件下环境受降水影响的典型性特征。
（2）事故频发
随着城市建设规模的不断扩大，越来越多的高层建筑，导致了基坑降水和开挖对周围环境的影响不得不引起关注。特别是在复杂地质条件的场地内，最重要的就是控制深基坑降水工程对周围环境的稳定性影响。所以，结合经验对深基坑降水带来的周围环境影响作出科学有效地评估，并做好设计和施工预案，避免不利灾害的发生，对于工程的社会效益和经济效益有着重大的意义。
（3）降水技术的局限性
合理的降水井布局可以最大化的发挥降水井的作用；降水的验算要精确，最大程度的接近真实情况；降水施工组织要科学合理，做到科学合理的组织，科学合理的施工；施工管理必须严格，严格的施工才能保证工程质量，保证降水的有效实施；降水监测要准确，监测方法和制度是保证降水成功的关键，只有监测到位了，才能避免突发事故的发生。
2、发展前景与展望
对于降水技术方案的研究，我国大量学者对此进行了广泛深入的研究，并取得了非常可喜的成果。周志芳，朱宏高等人在对扬长江公路大桥南锚基坑工程的降水方案研究中大胆的提出了双层结构变参数降水-沉降计算模型和深基坑降水与沉降的非线性耦合计算、分析的具体方法，并且在实施中获得了良好的效果。
六、结束语
深基坑降水的目的是为基础工程施工提供地下工程作业条件及保证基坑边坡的稳定。这些研究大力推进了关于基坑降水方案的研究进程，为其方案的选取与确定提供了有力保障，为施工工艺的研究与探索奠定了基石。
参考文献：
[1] 丁厚炳,涂爱华,桂斌.北京市基坑降水设计与应用[J].资源环境与工程． 2010(03)
[2] 胡平.某深基坑降水施工设计[J].铁道标准设计.2010(S1).
[3] 方樟,肖长来,马喆.大型基坑降水工程弱透水层水文地质参数的计算[J].工程勘察，2010（4）．
[4] 刘新.浅谈北京市深基坑降水方案与施工工艺[J].知识经济.2013