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【摘 要】 随着城市建设的快速发展，城市住房建设及公用基础设施建设的规模也越来越大，那么基坑的开挖深度也越来越大，如何在有效控制降水的情况下，把降水对周边环境的影响将至最低就成了一个值得研究的课题。本文就探讨了深基坑敞开式降水设计及其对周边环境的影响。
【关键词】 深基坑；敞开式降水设计；地面环境
引言：
改革开放之后我国的城市建设逐渐发展起来，为了不断提升土地的利用率，以及节省土地的资源，有效缓解城市的人口以及通行压力，提高城市居民的生活、居住水平以及出行效率，也提高对于城市地下空间的开发和利用，而使地下工程建设的数量和规模快速增长。所以，深基坑降水变为建筑工程施工之中的关键环节，但是随之而来的问题也应该引起人们的重视以和思考，在这之中地面沉降是十分重要的一个问题，怎样减少基坑降低水位导致的地面沉降以及对地面建（构）筑物产生的破坏，则是本文要探讨的问题。
1、深基坑降水方案设计与沉降计算
1.1深基坑降水方案设计
某市一个工程对基坑构成危害的地下水主要是上层滞水和孔隙承压水，而上层滞水因黏性土阻隔而与承压水无水力联系，对基坑底部开挖不构成威胁，只需通过上部设集水井抽排即可，所以降水井设计不作考虑，承压水主要位于第四纪全新统冲积粉质黏土夹粉土、粉砂层及含圆砾中砂层中，与长江、汉江具有水力联系，上覆黏性土层及下伏基岩为该承压含水层相对隔水顶、底板，其顶板埋深在地面下9.20m左右，底板埋深在地面下47.30m，承压含水层厚度约为2.4m—2.7m，场地承压水头埋深为2.4—2.7m，汉口地区长江Ⅰ级阶地承压水水头标高年变化幅度在3.0—4.0m之间，考虑到基坑开挖到底时最深处已进入承压含水层约18.4m，基坑底板极易发生承压水突涌或管涌问题，故深基坑开挖中的地下水控制成为该基坑降水成功与否的关键技术。
通过对该场地水文地质条件进行的分析，并借助降水计算软件来对该基坑降水设计方案进行水位降深和地面沉降模拟验算，基坑中水位最低降至-31m，开挖区水位最低降至-23m，分别在最大开挖深度以下2.2m和2.8m，完全满足基坑设计规范的要求、降水深度大于基坑开挖深度0.5—1m.
1.2沉降计算
中为水位下降引起的最大地面沉降量（cm）；MS为经验系数，对于一般黏性土M取0.5—0.7，粉质黏土、粉土、粉砂互层M取0.5—0.7，淤泥、淤泥质土M，取0.7—0.9，当降水持续时间超过3个月时Ms取0.7—0.9，为水位下降引起的各土层有效应力增量（kpa）其中=，其中为水的重度，取10kN/m3
为降水深度（cm）；n为土层厚度，为分层数为各分层的压缩模量（kpa）。
2、深基坑敞开式降水施工
2.1施工工艺
管井降水的施工工艺流程主要是：准备工作、钻机进场、定位安装、开孔、下护口管、钻进→终孔后冲孔换浆、下井管、稀释泥浆、填砾料、止水封孔、洗井、下泵试抽水、正式抽水、水位与流量记录。
2.2施工技术的关键点
2.2.1钻进成孔：为了保证降水的效果，以及将洗井难度减小，在成孔之时应该控制好泥浆指标，井径误差不高于20mm，垂直度≤1%；。②清孔换浆：没有砂滤管下入之前注入清水置换全井孔内泥浆，沉渣要求不大于200mm，泥浆比重接近1.05～1.10，并测定孔深。
2.2.2下井管：井管应该使用混凝土无砂滤管，使用小吊车来吊放井管，第一节井管之前使用混凝土垫块封堵管底，在垫块同井管接触的部位使用水泥進行粘接，每节管连接都要用水泥粘接，在接口之处，使用6～8根竹片均匀地在接头之处，使用8铁丝绑扎牢固，管身部位采使用180～200目的密目网来进行裹缚，并用12号铅丝进行捆绑，管井上口要有2～3m的实管可以起到保护作用。
2.2.3填砾料：井管下入孔之内落到井底之后，立即抽出钢丝绳，并且及时校核管井居中位置，并且对其进行固定，之后立即填入砾料。填砾完成之后在洗井过程之中，如砾料下沉量偏大，应该补填到井口之下的2.0m之处，2.0m之上的部分在洗井完成之后使用素土回填封口来进行处理。砾料含泥量（含石粉）≤3；，为φ5mm干净砾料。下砾料应该保持均匀不可以过于集中，这样就可以防止井管倾斜，砾料回填要密实，投入滤料不少于计算量的95%。
2.2.4洗井：为了清除井内泥浆，破坏在钻进过程中形成的泥浆壁、抽出井壁附近含水层的泥浆，过细的颗粒及基岩含水层中的充填物，使过滤器周围形成一个良好的滤水层，以增大井的出水量。常用的洗井方法有：活塞洗井法、压缩空气洗井法、冲孔器洗井法、泥浆泵与活塞联合洗井法、液态二氧化碳洗井法及化学药品洗井法等。这些洗井方法用于不同的水文地质条件与不同类型的管井，洗井效果也不相同，应因地制宜地加以选用。
洗井装备要用同心式或并列式的钢管洗井，不能使用软管洗井。洗井的时间在填好砾料8小时之内进行，实现一次性完成。洗井时要求水泵管慢慢下放，不可以一次性放入到井底，防止井管破坏。
2.3水位控制
在详细记录当前降水情况同时对其进行及时的反馈，及时准确地把握地下水位的动态，对降水梯度进行调整，保证基础施工可以在干槽的条件下顺利进行。检修抽水设备，应该配备应急供电系统保证降水可以正常持续进行。降水井降水应该保持连续性，防止停电，因此要配备两台250kW发电机，保证降水井可以正常的运转。降水过程之中应该定期检查含沙量，确保含沙量可以同规范要求相符合，若出砂量异常因及时分析原因，并加强监测。
3、深基坑降水对周边环境影响的分析
基坑降水过程中，由于水头降低产生的固结压缩沉降量较小，因此可以通过理论计算估算产生的沉降量，从而评估沉降对周边环境的影响。但是，在实际工程中，由于土层性质的变化以及基坑降水过程中可能带走大量的土、砂颗粒，进而造成较大的沉降而危及临近建（构）筑物的安全，因此当其含水介质为比较松散的填土或新近沉积土，由于固结过程尚未完成，且土层中的空隙比较大，一旦水头降低，有效应力增加，土体将会出现较大的沉降固结。可见，在松散土中降水必须注意对周边环境的影响，尤其当周边环境复杂时应认真分析场地的工程地质条件和周边环境，慎重降水，并且在降水过程中应避免将细颗粒带走，即降水过程中要严格控制出砂量。 为了防治因基坑降水给周围建（构）筑物及其他设施造成的危害，在建筑物密集地区进行降水施工时必须采取相应措施尽量减少或消除地面沉降。目前在实际工程中主要采取的措施有：井点回灌、砂沟回灌、减缓降水速度（或采用阶梯式降水）、防止将土粒带走等。
通过计算可知本次基坑降水引起的周边地面最大沉降量只35mm左右，且降水井点布置在支护墙的内侧，支护结构可起到一定的阻水作用，结合本工程的地质特性，可以采用井点回灌的方法，并做好滤管，防止抽水的同时将大量细颗粒带走。与此同时还应加强对周边建（构）筑物及地下管线的变形监测，监测过程中如果发现变形加剧，应立即通知有关部门，采取相应的应急措施，避免造成不必要的损失。
3.1地面沉降的控制措施
基坑降水真正引起地面沉降的地层是被疏干的含水层及其相邻的欠固结可释水的部分地层。因此工程施工时应该控制好承压含水层的抽排量，以减少降水对沉降的影响。当基坑开挖面和挖深均比较大时，基坑宜分层分区降水，合理安排抽水顺序，动态监测水位，按需抽水，并通过信息化施工最大限度地减少抽水量并缩短抽水时间，这才是控制基坑周边沉降的关键；同时，要严格控制降水井施工过程，尤其是滤网不能省。抽排水时要控制含砂量符合规范要求；此外，当基坑周边有建筑物及地下管线需要保护或坑外水位降低较多时，宜采用回灌措施。
大量的监測数据和沉降计算均表明，敞开式基坑降水对基坑周边地面沉降影响较大，一般在基坑周边环境较敏感的地区还应设置必要的符合设计要求的隔水帷幕来辅助基坑降水。
4、结语
随着各种工程建设的持续发展，基坑敞开式降水是基坑开挖工程的安全性保障，降水工程涉及水力学、土力学、结构力学等多门学科，且实践性较强，降水工程的设计与施工两者紧密相连。因此，对降水工程的研究是基坑开挖和主体结构施工、周边建（构）筑物及相关管线安全的有效保证。
参考文献：
[1]许胜，缪俊发，魏建华，许丽萍.深基坑降水与地面沉降的三维黏弹性全耦合数值模拟[J].岩土工程学报，2008，S1：41-45.
[2]车灿辉，刘实，刘静.深基坑工程结构类型与安全监测要素[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2013，04：60-64.
[3]张莲花，孔德坊.沉降变形控制的基坑降水最优化方法及应用[J].岩土工程学报，2005，10：1171-1174.
【关键词】 深基坑；敞开式降水设计；地面环境
引言：
改革开放之后我国的城市建设逐渐发展起来，为了不断提升土地的利用率，以及节省土地的资源，有效缓解城市的人口以及通行压力，提高城市居民的生活、居住水平以及出行效率，也提高对于城市地下空间的开发和利用，而使地下工程建设的数量和规模快速增长。所以，深基坑降水变为建筑工程施工之中的关键环节，但是随之而来的问题也应该引起人们的重视以和思考，在这之中地面沉降是十分重要的一个问题，怎样减少基坑降低水位导致的地面沉降以及对地面建（构）筑物产生的破坏，则是本文要探讨的问题。
1、深基坑降水方案设计与沉降计算
1.1深基坑降水方案设计
某市一个工程对基坑构成危害的地下水主要是上层滞水和孔隙承压水，而上层滞水因黏性土阻隔而与承压水无水力联系，对基坑底部开挖不构成威胁，只需通过上部设集水井抽排即可，所以降水井设计不作考虑，承压水主要位于第四纪全新统冲积粉质黏土夹粉土、粉砂层及含圆砾中砂层中，与长江、汉江具有水力联系，上覆黏性土层及下伏基岩为该承压含水层相对隔水顶、底板，其顶板埋深在地面下9.20m左右，底板埋深在地面下47.30m，承压含水层厚度约为2.4m—2.7m，场地承压水头埋深为2.4—2.7m，汉口地区长江Ⅰ级阶地承压水水头标高年变化幅度在3.0—4.0m之间，考虑到基坑开挖到底时最深处已进入承压含水层约18.4m，基坑底板极易发生承压水突涌或管涌问题，故深基坑开挖中的地下水控制成为该基坑降水成功与否的关键技术。
通过对该场地水文地质条件进行的分析，并借助降水计算软件来对该基坑降水设计方案进行水位降深和地面沉降模拟验算，基坑中水位最低降至-31m，开挖区水位最低降至-23m，分别在最大开挖深度以下2.2m和2.8m，完全满足基坑设计规范的要求、降水深度大于基坑开挖深度0.5—1m.
1.2沉降计算
中为水位下降引起的最大地面沉降量（cm）；MS为经验系数，对于一般黏性土M取0.5—0.7，粉质黏土、粉土、粉砂互层M取0.5—0.7，淤泥、淤泥质土M，取0.7—0.9，当降水持续时间超过3个月时Ms取0.7—0.9，为水位下降引起的各土层有效应力增量（kpa）其中=，其中为水的重度，取10kN/m3
为降水深度（cm）；n为土层厚度，为分层数为各分层的压缩模量（kpa）。
2、深基坑敞开式降水施工
2.1施工工艺
管井降水的施工工艺流程主要是：准备工作、钻机进场、定位安装、开孔、下护口管、钻进→终孔后冲孔换浆、下井管、稀释泥浆、填砾料、止水封孔、洗井、下泵试抽水、正式抽水、水位与流量记录。
2.2施工技术的关键点
2.2.1钻进成孔：为了保证降水的效果，以及将洗井难度减小，在成孔之时应该控制好泥浆指标，井径误差不高于20mm，垂直度≤1%；。②清孔换浆：没有砂滤管下入之前注入清水置换全井孔内泥浆，沉渣要求不大于200mm，泥浆比重接近1.05～1.10，并测定孔深。
2.2.2下井管：井管应该使用混凝土无砂滤管，使用小吊车来吊放井管，第一节井管之前使用混凝土垫块封堵管底，在垫块同井管接触的部位使用水泥進行粘接，每节管连接都要用水泥粘接，在接口之处，使用6～8根竹片均匀地在接头之处，使用8铁丝绑扎牢固，管身部位采使用180～200目的密目网来进行裹缚，并用12号铅丝进行捆绑，管井上口要有2～3m的实管可以起到保护作用。
2.2.3填砾料：井管下入孔之内落到井底之后，立即抽出钢丝绳，并且及时校核管井居中位置，并且对其进行固定，之后立即填入砾料。填砾完成之后在洗井过程之中，如砾料下沉量偏大，应该补填到井口之下的2.0m之处，2.0m之上的部分在洗井完成之后使用素土回填封口来进行处理。砾料含泥量（含石粉）≤3；，为φ5mm干净砾料。下砾料应该保持均匀不可以过于集中，这样就可以防止井管倾斜，砾料回填要密实，投入滤料不少于计算量的95%。
2.2.4洗井：为了清除井内泥浆，破坏在钻进过程中形成的泥浆壁、抽出井壁附近含水层的泥浆，过细的颗粒及基岩含水层中的充填物，使过滤器周围形成一个良好的滤水层，以增大井的出水量。常用的洗井方法有：活塞洗井法、压缩空气洗井法、冲孔器洗井法、泥浆泵与活塞联合洗井法、液态二氧化碳洗井法及化学药品洗井法等。这些洗井方法用于不同的水文地质条件与不同类型的管井，洗井效果也不相同，应因地制宜地加以选用。
洗井装备要用同心式或并列式的钢管洗井，不能使用软管洗井。洗井的时间在填好砾料8小时之内进行，实现一次性完成。洗井时要求水泵管慢慢下放，不可以一次性放入到井底，防止井管破坏。
2.3水位控制
在详细记录当前降水情况同时对其进行及时的反馈，及时准确地把握地下水位的动态，对降水梯度进行调整，保证基础施工可以在干槽的条件下顺利进行。检修抽水设备，应该配备应急供电系统保证降水可以正常持续进行。降水井降水应该保持连续性，防止停电，因此要配备两台250kW发电机，保证降水井可以正常的运转。降水过程之中应该定期检查含沙量，确保含沙量可以同规范要求相符合，若出砂量异常因及时分析原因，并加强监测。
3、深基坑降水对周边环境影响的分析
基坑降水过程中，由于水头降低产生的固结压缩沉降量较小，因此可以通过理论计算估算产生的沉降量，从而评估沉降对周边环境的影响。但是，在实际工程中，由于土层性质的变化以及基坑降水过程中可能带走大量的土、砂颗粒，进而造成较大的沉降而危及临近建（构）筑物的安全，因此当其含水介质为比较松散的填土或新近沉积土，由于固结过程尚未完成，且土层中的空隙比较大，一旦水头降低，有效应力增加，土体将会出现较大的沉降固结。可见，在松散土中降水必须注意对周边环境的影响，尤其当周边环境复杂时应认真分析场地的工程地质条件和周边环境，慎重降水，并且在降水过程中应避免将细颗粒带走，即降水过程中要严格控制出砂量。 为了防治因基坑降水给周围建（构）筑物及其他设施造成的危害，在建筑物密集地区进行降水施工时必须采取相应措施尽量减少或消除地面沉降。目前在实际工程中主要采取的措施有：井点回灌、砂沟回灌、减缓降水速度（或采用阶梯式降水）、防止将土粒带走等。
通过计算可知本次基坑降水引起的周边地面最大沉降量只35mm左右，且降水井点布置在支护墙的内侧，支护结构可起到一定的阻水作用，结合本工程的地质特性，可以采用井点回灌的方法，并做好滤管，防止抽水的同时将大量细颗粒带走。与此同时还应加强对周边建（构）筑物及地下管线的变形监测，监测过程中如果发现变形加剧，应立即通知有关部门，采取相应的应急措施，避免造成不必要的损失。
3.1地面沉降的控制措施
基坑降水真正引起地面沉降的地层是被疏干的含水层及其相邻的欠固结可释水的部分地层。因此工程施工时应该控制好承压含水层的抽排量，以减少降水对沉降的影响。当基坑开挖面和挖深均比较大时，基坑宜分层分区降水，合理安排抽水顺序，动态监测水位，按需抽水，并通过信息化施工最大限度地减少抽水量并缩短抽水时间，这才是控制基坑周边沉降的关键；同时，要严格控制降水井施工过程，尤其是滤网不能省。抽排水时要控制含砂量符合规范要求；此外，当基坑周边有建筑物及地下管线需要保护或坑外水位降低较多时，宜采用回灌措施。
大量的监測数据和沉降计算均表明，敞开式基坑降水对基坑周边地面沉降影响较大，一般在基坑周边环境较敏感的地区还应设置必要的符合设计要求的隔水帷幕来辅助基坑降水。
4、结语
随着各种工程建设的持续发展，基坑敞开式降水是基坑开挖工程的安全性保障，降水工程涉及水力学、土力学、结构力学等多门学科，且实践性较强，降水工程的设计与施工两者紧密相连。因此，对降水工程的研究是基坑开挖和主体结构施工、周边建（构）筑物及相关管线安全的有效保证。
参考文献：
[1]许胜，缪俊发，魏建华，许丽萍.深基坑降水与地面沉降的三维黏弹性全耦合数值模拟[J].岩土工程学报，2008，S1：41-45.
[2]车灿辉，刘实，刘静.深基坑工程结构类型与安全监测要素[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2013，04：60-64.
[3]张莲花，孔德坊.沉降变形控制的基坑降水最优化方法及应用[J].岩土工程学报，2005，10：1171-1174.