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随着城市发展的逐步深入，越来越多的工程建设向城市腹地延伸，不管是大型的综合体建设，还是城市综合管廊或是地下轨道等市政工程，垂直空间的利用是城市发展的必由之路。深基坑工程施工随之变得越来越重要，同时也是施工风险、施工安全的重点及难点。深基坑施工的安全风险或安全事故多半又是由基坑内外的水体直接或间接造成的，多数基坑失稳的事故都是因为水体未能及时排出或不合理的下渗而造成的。鉴于此种现状，深基坑工程施工前及施工期间的排水处理措施是一项重要的深基坑施工辅助措施。
一、深基坑施工排水主要措施
深基坑施工排水主要分为基坑顶部和基坑内部，水体有雨水形成的地表径流、地下水抽排形成的汇水及潜层地下水或孔隙水形成的基坑内汇水。其中采用截水方式的明沟排水是各类措施中较为重要的方法。明沟排水的主要措施有：①地表明沟与集水井结合排水：采用明沟对周边水体形成汇水，集中汇流至集水井统一排出。②分级明沟排水：对于基坑场地较好、基坑较深，采用分级放坡、汇水面积相对较大的基坑，为避免对基坑底部产生过多存水，在局部坡面平台形成汇水通道，分级排出。③深层明沟排水；对于纵深跨度大、基坑深，存在裂隙承压地下水的项目，采用深层明沟排水，同时深化永临结合，必要时可设置基底盲沟的综合排水措施，实现工程施工安全与满足项目功能要求的目的。
二、工程实例
1.工程概况。西安地铁四号线南段某车站为地下二层岛式车站，基坑长237米，开挖深度19.9米，开挖宽度85米，采用三级放坡开挖，局部结合围护桩加土钉锚杆垂直支护，坡面采用钢筋混凝土网片进行护坡处理，车站主体结构为现浇混凝土箱型框架结构，结构施工缝采用中置与外贴橡胶止水带，结构外设置防水涂膜与防水卷材结合防水层，施工缝位置预留注浆管，可对后期渗漏水进行压力注浆修补。
2.工程地质与水文地质。车站地貌单元属二、三级黄土台塬，地层为第四系上中更新统风积黄土和残积古土壤，车站呈东西向布设，场地地形较平坦。根据勘察报告，勘探深度50米范围内从上到下地层主要为全新统<1-2>素填土（Q4ml2），<3-1-1>新黄土（Q3eol）、<3-2-1>古土壤（Q3el）、<4-1-1>老黄土（Q2al）、<4-2-1>古土壤（Q2el）等组成。地下水含水层主要为弱透水的黄土及古土壤，潜水含水层厚度大于50米，补给来源主要来自大气降水入渗。
3.明沟排水分析。明沟排水是工程施工中较为经济且效果显著的排水措施，其应用范围较广，具有显著的推广应用价值。对于处理地表雨水及潜层及承压地下水水量不大的基坑，均可以采用明沟排水。明沟排水技术科充分利用场地地势，对地表水及地下水采用引流、汇流方式排出基坑。地表积水利用设在基坑上部及基坑底部的截水沟，将周边地表水体汇集、地表径流，水体通过地表明沟排走，阻止进入基坑内，可以有效排出基坑上部积水；同时在基坑底部设置排水明沟，将基坑侧壁及基坑内降水、地下水引入排水明沟，最终通过集水井等辅助设施排出基坑。采用明沟排水日常维护成本较低，可大大节约人力、物力，降低施工成本，同时设置自动监控的排水措施，还可以更好的对基坑水体影响自动预警，保证基坑安全。采用明沟排水技术中，最为常用的两种方法是：第一，根据场地实际情况，依据重力原理，利用场地由高到低的地势，在基坑边设置排水明沟、明渠，达到自然排水的目的。此种方法不仅适用于基坑上部的自然地势，也适用于基坑内不同标高结构的排水设置，其初期投入成本较为集中，后期维护成本很低。第二，对于场地条件较差的基坑，设置分级排水，每级排水明沟按等高布置（严禁倒坡），通过上级水压力或补充外力排水设施，将各级排水系统中的汇水逐级排出。两种方法结合基坑防护措施，均可有效保证水体滞留对基坑安全造成的不利影响。
采用明沟排水技术，结合实际施工情况，提高排水效果。在不同的施工環境中，仍有其各自特点及特殊性。在进行策划及实施环节应对相关问题重点关注，分析如下：①遵循工程优先原则。明沟排水技术做为基坑排水施工的辅助措施，在其施工策划、排水路径及排水设施设置是不得影响正式工程的合理布置。例如：平面位置不得与工程结构发生冲突，排水深度不得对结构基础稳定造成影响，集水井布置蓄水深度不得高于基础底面最小潜水深度等。如遇特殊情况，可在保证结构的安全前提下，局部形成明沟、盲沟相结合，同时采取有效的加强措施，保证基础及结构安全。在满足工程实体施工的前提下，将排水明沟结合工程实际，合理设置基坑内外场地汇水横坡、排水明沟纵坡的形式，通过计算涌水量、汇水量、渗透系数等参数，确定基坑排水系统，优化基坑开挖宽度，提升基坑排水能力，消除水体对基坑边坡安全的影响。②做好特殊事件及应急准备工作。在进行排水系统设计中，充分考虑设备容量、设施的承载能力，避免因特殊、恶劣环境造成排水不利，进而影响排水效果，对基坑安全造成影响。如考虑当地最大降雨量、瞬时降水等因素，对存在冻融环境下，合理布置排水通道，减少冬期沟内积水造成的冻胀问题破坏排水系统等因素，进而造成整体排水系统的失效。同时，充分考虑设备故障因素，重点部位必须做到一用一备，同时在现场准备应急物资及设备，如：水泵、排水管、水龙带、砂袋、铁锹、应急砂等。在日常管理、降雨前后，尤其是瞬时暴雨等恶劣气候期间及雨后，增加巡查、及时排险，不间断监控等管理措施，提升处理突发事件的应变能力，及时有效排出基坑水体，保证基坑安全。
4.基坑降水方案设计与施工。该车站基础工程（含土方开挖、基坑支护、回填）及主体工程计划施工工期两年，分别跨越两个雨期与冬期季节性施工期。根据车站地质水文条件，结合车站主体结构基础型式，基础施工阶段的排水采用基坑外设置明沟排水沟和集水井进行有组织排水。基坑壁防渗结合基坑支护采用喷射砼处理，防止水体下渗至基坑侧壁土体内，形成隐患。主体施工阶段（土方未回填）对地表明水及基坑底部明水及局部潜层地下水采用在基坑内外设置排水明沟有组织进行排水。基坑开挖按照施工方案由西向东分段阶梯式分层开挖，土方开挖至桩顶50厘米时，进行围护桩垂直支护施工，待围护桩施工完毕后，在分层进行下部土方开挖，同时进行桩间网喷施工及钢支撑架设。直至开挖至基坑底部并进行人工进行清底、灰土换填。排水设施随施工进展同步进行。 5.明沟在基坑降水施工中的辅助应用。明沟又叫排水沟，是一种排水渠道，主要分为基坑周边排水沟和基坑底部明沟。一方面用来防止坑内排出的水和地面雨水倒流、回渗坑内，另一方面用以排除地下水，降低地下水位。
排水明沟技术施工顺序包括放线定位、沟槽开挖、基础处理、明沟垫层施工、沟壁砌筑及抹灰等工序。①放线定位。按明沟排水系统设计方案对现场进行测量放样。②沟槽开挖。开挖沟槽和人工清平溝槽。本车站主体结构为分段施工，沟槽开挖根据主体施工进度，考虑明沟排水出口的前提下，分段进行施工，明沟开挖的宽度1米，深度60厘米，砌筑抹灰完成后，排水沟净尺寸为50厘米×50厘米，沿基坑开挖方向设置0.2%～0.3%的纵向坡度，在并在施工段的外端设置2米×2米×2米的集水井，以便满足地表明水的的汇集和水体抽排。③基础处理。沟槽开挖平整后，对沟底30厘米范围采用28灰土处理，并对基槽底部及灰土换填采用蛙式打夯机进行夯实，确保基底稳定，避免因地表下沉引起排水沟内水体下渗。④排水沟垫层施工。排水明沟底部设置C15混凝土垫层，沿基坑开挖方向设置0.2%～0.3%的坡度，以便于排水。坡顶硬化宽度不小于6米，沿基坑顶部设置挡水墙拦截地表水。⑤砌筑及抹灰。按明沟排水系统设计要求，排水沟侧壁采用240实心砖墙，内侧采用M5水泥（内掺防水粉）抹平、收光。最后在沟顶安装成品雨水盖板。
采用明沟排水技术，做为基坑排水施工的一项重要辅助措施，需结合项目自身特点，合理选用合适的布置方式、确定相应形式、设计合理容量与规模。在本车站工程实例中，排水明沟分别设置于基坑顶部与基底结构外侧，设置部位地层较为密实，降低因沟底沉降带来的不利影响；集水井的大小充分考虑到汇水区域面积及汇水量，水泵的功率设置结合基坑内外扬程不同，分别设置，同时在基坑内采用一用一备的水泵设置、布置自动检测装置，大大提升了排水效率，同时保证的基坑安全。地铁施工的特殊性，结构施工分段进行，在明沟排水系统施工过程中，需充分考虑施工区域内排水设施及排水出口的合理布置，同时在后续排水中，充分考虑排水沟及集水井的回填处理工作。
三、结语
深基坑排水技术是深基坑工程施工的一项重要工艺。对基坑排水、基坑安全具有重要意义，同时排水效果的好坏，对地基处理、防水施工等工序提供了重要保障，对结构工程施工的顺利进行也起到重要的支撑作用。采用明沟排水技术作为基坑排水的辅助措施，解决了地表水（基坑内外）的及时外派，提升了排水效果，有效的阻止了地表水下渗、地表水倒灌基坑对基坑施工安全造成的影响，保证了工程的顺利实施，是深基坑工程施工的重要保障。
（作者单位：西安市地下铁道有限责任公司）
一、深基坑施工排水主要措施
深基坑施工排水主要分为基坑顶部和基坑内部，水体有雨水形成的地表径流、地下水抽排形成的汇水及潜层地下水或孔隙水形成的基坑内汇水。其中采用截水方式的明沟排水是各类措施中较为重要的方法。明沟排水的主要措施有：①地表明沟与集水井结合排水：采用明沟对周边水体形成汇水，集中汇流至集水井统一排出。②分级明沟排水：对于基坑场地较好、基坑较深，采用分级放坡、汇水面积相对较大的基坑，为避免对基坑底部产生过多存水，在局部坡面平台形成汇水通道，分级排出。③深层明沟排水；对于纵深跨度大、基坑深，存在裂隙承压地下水的项目，采用深层明沟排水，同时深化永临结合，必要时可设置基底盲沟的综合排水措施，实现工程施工安全与满足项目功能要求的目的。
二、工程实例
1.工程概况。西安地铁四号线南段某车站为地下二层岛式车站，基坑长237米，开挖深度19.9米，开挖宽度85米，采用三级放坡开挖，局部结合围护桩加土钉锚杆垂直支护，坡面采用钢筋混凝土网片进行护坡处理，车站主体结构为现浇混凝土箱型框架结构，结构施工缝采用中置与外贴橡胶止水带，结构外设置防水涂膜与防水卷材结合防水层，施工缝位置预留注浆管，可对后期渗漏水进行压力注浆修补。
2.工程地质与水文地质。车站地貌单元属二、三级黄土台塬，地层为第四系上中更新统风积黄土和残积古土壤，车站呈东西向布设，场地地形较平坦。根据勘察报告，勘探深度50米范围内从上到下地层主要为全新统<1-2>素填土（Q4ml2），<3-1-1>新黄土（Q3eol）、<3-2-1>古土壤（Q3el）、<4-1-1>老黄土（Q2al）、<4-2-1>古土壤（Q2el）等组成。地下水含水层主要为弱透水的黄土及古土壤，潜水含水层厚度大于50米，补给来源主要来自大气降水入渗。
3.明沟排水分析。明沟排水是工程施工中较为经济且效果显著的排水措施，其应用范围较广，具有显著的推广应用价值。对于处理地表雨水及潜层及承压地下水水量不大的基坑，均可以采用明沟排水。明沟排水技术科充分利用场地地势，对地表水及地下水采用引流、汇流方式排出基坑。地表积水利用设在基坑上部及基坑底部的截水沟，将周边地表水体汇集、地表径流，水体通过地表明沟排走，阻止进入基坑内，可以有效排出基坑上部积水；同时在基坑底部设置排水明沟，将基坑侧壁及基坑内降水、地下水引入排水明沟，最终通过集水井等辅助设施排出基坑。采用明沟排水日常维护成本较低，可大大节约人力、物力，降低施工成本，同时设置自动监控的排水措施，还可以更好的对基坑水体影响自动预警，保证基坑安全。采用明沟排水技术中，最为常用的两种方法是：第一，根据场地实际情况，依据重力原理，利用场地由高到低的地势，在基坑边设置排水明沟、明渠，达到自然排水的目的。此种方法不仅适用于基坑上部的自然地势，也适用于基坑内不同标高结构的排水设置，其初期投入成本较为集中，后期维护成本很低。第二，对于场地条件较差的基坑，设置分级排水，每级排水明沟按等高布置（严禁倒坡），通过上级水压力或补充外力排水设施，将各级排水系统中的汇水逐级排出。两种方法结合基坑防护措施，均可有效保证水体滞留对基坑安全造成的不利影响。
采用明沟排水技术，结合实际施工情况，提高排水效果。在不同的施工環境中，仍有其各自特点及特殊性。在进行策划及实施环节应对相关问题重点关注，分析如下：①遵循工程优先原则。明沟排水技术做为基坑排水施工的辅助措施，在其施工策划、排水路径及排水设施设置是不得影响正式工程的合理布置。例如：平面位置不得与工程结构发生冲突，排水深度不得对结构基础稳定造成影响，集水井布置蓄水深度不得高于基础底面最小潜水深度等。如遇特殊情况，可在保证结构的安全前提下，局部形成明沟、盲沟相结合，同时采取有效的加强措施，保证基础及结构安全。在满足工程实体施工的前提下，将排水明沟结合工程实际，合理设置基坑内外场地汇水横坡、排水明沟纵坡的形式，通过计算涌水量、汇水量、渗透系数等参数，确定基坑排水系统，优化基坑开挖宽度，提升基坑排水能力，消除水体对基坑边坡安全的影响。②做好特殊事件及应急准备工作。在进行排水系统设计中，充分考虑设备容量、设施的承载能力，避免因特殊、恶劣环境造成排水不利，进而影响排水效果，对基坑安全造成影响。如考虑当地最大降雨量、瞬时降水等因素，对存在冻融环境下，合理布置排水通道，减少冬期沟内积水造成的冻胀问题破坏排水系统等因素，进而造成整体排水系统的失效。同时，充分考虑设备故障因素，重点部位必须做到一用一备，同时在现场准备应急物资及设备，如：水泵、排水管、水龙带、砂袋、铁锹、应急砂等。在日常管理、降雨前后，尤其是瞬时暴雨等恶劣气候期间及雨后，增加巡查、及时排险，不间断监控等管理措施，提升处理突发事件的应变能力，及时有效排出基坑水体，保证基坑安全。
4.基坑降水方案设计与施工。该车站基础工程（含土方开挖、基坑支护、回填）及主体工程计划施工工期两年，分别跨越两个雨期与冬期季节性施工期。根据车站地质水文条件，结合车站主体结构基础型式，基础施工阶段的排水采用基坑外设置明沟排水沟和集水井进行有组织排水。基坑壁防渗结合基坑支护采用喷射砼处理，防止水体下渗至基坑侧壁土体内，形成隐患。主体施工阶段（土方未回填）对地表明水及基坑底部明水及局部潜层地下水采用在基坑内外设置排水明沟有组织进行排水。基坑开挖按照施工方案由西向东分段阶梯式分层开挖，土方开挖至桩顶50厘米时，进行围护桩垂直支护施工，待围护桩施工完毕后，在分层进行下部土方开挖，同时进行桩间网喷施工及钢支撑架设。直至开挖至基坑底部并进行人工进行清底、灰土换填。排水设施随施工进展同步进行。 5.明沟在基坑降水施工中的辅助应用。明沟又叫排水沟，是一种排水渠道，主要分为基坑周边排水沟和基坑底部明沟。一方面用来防止坑内排出的水和地面雨水倒流、回渗坑内，另一方面用以排除地下水，降低地下水位。
排水明沟技术施工顺序包括放线定位、沟槽开挖、基础处理、明沟垫层施工、沟壁砌筑及抹灰等工序。①放线定位。按明沟排水系统设计方案对现场进行测量放样。②沟槽开挖。开挖沟槽和人工清平溝槽。本车站主体结构为分段施工，沟槽开挖根据主体施工进度，考虑明沟排水出口的前提下，分段进行施工，明沟开挖的宽度1米，深度60厘米，砌筑抹灰完成后，排水沟净尺寸为50厘米×50厘米，沿基坑开挖方向设置0.2%～0.3%的纵向坡度，在并在施工段的外端设置2米×2米×2米的集水井，以便满足地表明水的的汇集和水体抽排。③基础处理。沟槽开挖平整后，对沟底30厘米范围采用28灰土处理，并对基槽底部及灰土换填采用蛙式打夯机进行夯实，确保基底稳定，避免因地表下沉引起排水沟内水体下渗。④排水沟垫层施工。排水明沟底部设置C15混凝土垫层，沿基坑开挖方向设置0.2%～0.3%的坡度，以便于排水。坡顶硬化宽度不小于6米，沿基坑顶部设置挡水墙拦截地表水。⑤砌筑及抹灰。按明沟排水系统设计要求，排水沟侧壁采用240实心砖墙，内侧采用M5水泥（内掺防水粉）抹平、收光。最后在沟顶安装成品雨水盖板。
采用明沟排水技术，做为基坑排水施工的一项重要辅助措施，需结合项目自身特点，合理选用合适的布置方式、确定相应形式、设计合理容量与规模。在本车站工程实例中，排水明沟分别设置于基坑顶部与基底结构外侧，设置部位地层较为密实，降低因沟底沉降带来的不利影响；集水井的大小充分考虑到汇水区域面积及汇水量，水泵的功率设置结合基坑内外扬程不同，分别设置，同时在基坑内采用一用一备的水泵设置、布置自动检测装置，大大提升了排水效率，同时保证的基坑安全。地铁施工的特殊性，结构施工分段进行，在明沟排水系统施工过程中，需充分考虑施工区域内排水设施及排水出口的合理布置，同时在后续排水中，充分考虑排水沟及集水井的回填处理工作。
三、结语
深基坑排水技术是深基坑工程施工的一项重要工艺。对基坑排水、基坑安全具有重要意义，同时排水效果的好坏，对地基处理、防水施工等工序提供了重要保障，对结构工程施工的顺利进行也起到重要的支撑作用。采用明沟排水技术作为基坑排水的辅助措施，解决了地表水（基坑内外）的及时外派，提升了排水效果，有效的阻止了地表水下渗、地表水倒灌基坑对基坑施工安全造成的影响，保证了工程的顺利实施，是深基坑工程施工的重要保障。
（作者单位：西安市地下铁道有限责任公司）