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摘要：在地下水位较高的透水层（如沙类土及粉土）中进行基坑开挖施工时，由于坑内外的水位差大，较易产生潜蚀、流沙、管涌、突涌等渗透破坏现象，导致基坑侧壁失稳，直接影响到地下建筑物的安全和使用性能，现就基坑中的降水措施与施工工艺做简单介绍与汇总。
关键词：地下结构；降水；沉降
1基坑排水的意义
基坑开挖中采取降低地下水位的措施时，意义如下：
1）有效防止基坑坡面和基底的渗水，使基坑在开挖期间保持干燥状态，从而有利于机械化施工。
2）增加基坑边坡的稳定性和基坑底板的稳定性，防止边坡上或基底土层的流失。这是因为基坑开挖至地下水以下时，周围的地下水向坑内渗流，从而产生渗透力，对边坡和基底产生了不利影响。降低基坑周围地下水位至开挖面以下时，不仅保持了基底的干燥，而且消除了渗透力的影响，防止流沙的产生，从而增加了边坡和基底的稳定性。
3）减少土体含水量，有效提高物理力学性能指标，减少支护体系的变形，提高土体固节强度，增加土中有效应力。对于放坡开挖而言可提高边坡的稳定性；对于支护开挖可增加被动区土抗力，减少主动区土体侧压力，从而提高支护体系的稳定度和强度保证，减少支护体系的变形。降低地下水位，减少土体含水量，提高土体固结程度，减少土中孔隙水压力，增加土中有效应力。
4）保护降水基坑周围环境，如保护周边建筑物和地下管道等的安全。
2基坑降水方法
2.1明沟排水
明沟排水是指在基坑内设置排水明沟或渗渠和集水井，然后用水泵讲水抽出基坑外的降水方法。明沟排水（简称明排）一般适用于土层比较密实，坑壁较稳定，基坑较浅，降水深度不大，坑底不会产生流沙和管涌等降水工程。
2.1.1明沟排水的使用条件
（1）地质条件。场地为较为密实的、分选好的土层，特别是带有一定胶结度或粘稠度的土层时，由于其渗透性低，渗流量较少，在地下水流出时，边坡仍稳定，即使在挖土方时，底部可能会出现短期翻浆或轻微变动，但对地基无损害，所以适宜明排；当地层土质为硬质粘土夹无水源补给的砂土透镜体或薄层时，由于在基坑开挖过程中，其所存储的少量水会很快流出而被疏干，有利于明排。
（2）水文条件。场地含水层为上层滞水或潜水时，其补给水源较远，渗透性较弱，渗水量不大时，一般可以考虑采用明排降水。
（3）挖土方法。当采用拉铲挖斗机、反向铲和抓斗挖土机等机械挖土时，为避免由于挖土过程中出现的临时侵泡而影响施工，对含水层为砂、卵石的降水工程，也可以采用明排降水。
2.1.2明沟排水工程的布置
随着基坑的开挖，当基坑深度接近地下水位时，沿基坑四周（基础轮廓线以外，基坑边缘坡脚0.3m内）设置排水沟或渗渠，在基坑四角或每隔30-40m设一直径为0.7-0.8m的集水井，沟底宽大于0.3m，坡度为0.5%-1.0%，沟底比基坑底低0.3-0.5m，集水井底比排水沟底低0.5-1.0m。集水井容积大小取决于排水沟的来水量和水泵的排水量，宜保证泵停抽后30min内基坑坑底不被地下水淹没。
2.2轻型井点降水
2.2.1轻型井点降水原理及适用条件。轻型井点抽水是真空作用抽水，其由井点管、过滤管、集水总管、支管、阀门等组成管路系统，井由抽水设备启动，在井点系统中形成真空，并在井点周围一定范围形成一个真空区，真空区通过砂井扩展到一定范围。
2.2.2轻型井点工程的布置。轻型井点系统的平面布置由基坑的平面形状、大小，要求降深，地下水流向和地基岩性等因素决定，可布置成环形、U形或线性等，一般沿基坑外缘1.0-1.5m布置。当降水基坑为矩形、圆形、三角形，或呈不规则形状时，常采用环形封闭式或U形井点布置。
2.3喷射井点降水
喷射井点系统由高压水泵、供水总管、井点管、喷射器、测真空管、排水总管及循环水箱组成。喷射井点降水设备较简单，排水深度大，可达8-20m，比多层轻型井点降水设备少，基坑土方开挖量少，施工快，费用低。本工艺标准适用于基坑开挖较深、降水深度大于6m、土渗透系数为3-50m/d的砂土或渗透系数为0.1-3m/d的粉土、粉砂、淤泥质土、粉质黏土中的降水工程。
2.4电渗井点降水
电渗井点降水一般只适用于含水层渗透系数较小（0.1m/d）的饱和黏土，特别是在淤泥和淤泥质黏土中的降水。由于黏性土的颗粒较小，地下水流动十分困难，其中仅自由水在孔隙中流动，其他部分地下水则处于被毛细管吸附的约束状态，不能再压力水头作用下参与流动。
3降水工程施工工艺
3.1集水坑明沟排水
（1）在基坑底或开挖面，沿基坑边一侧、二侧、四周或中央设排水明沟（分普通明沟排水和分层明沟排水两种），在基坑四角或坑边设置集水井，使地下水沿排水沟流入集水井中，然后用抽水设备抽出基坑外。
（2）排水沟可挖成土沟，也可用砖砌；集水井壁可砌干砖，或用竹板、竹片、混凝土管支撑加固；当基坑挖至设计标高时，集水井底宜铺约0.3m厚的碎石滤层。
（3）排水设备宜采用潜水泵、离心泵或污水泵，水泵的选型可根据排水量大小及基坑深度选用。
（4）当基坑深度较大，地下水位较高且多层土中上部有透水性较强的土层时，可在边坡不同高度分段的平台上设置多层明沟，分层排除上部土层中的地下水（即分层明沟排水法）。
3.2井点降水
（1）成孔方法。成孔方法分为人工成孔法、机械钻孔法和水冲法。其中机械钻孔法分为钢绳冲击钻、螺旋、正循环和反循环回转钻进方法。
（2）成井工艺。成井工艺包括成孔后的冲孔换浆、井管安装、填砾、孔口封闭止水和试抽。
4降水阶段地表沉降控制措施
由于地下水位下降成漏斗状，地面沉降常常是不均匀的，将对基坑周围建筑物、道路和地下管线带来不良影响，严重的可导致道路破裂、建筑物和地下管道破坏，影响使用。根据降水引起周围地面沉降的原因分析，可采取以下措施加以控制。
4.1设置回灌井点
基坑降水井点与被保护建筑物之间设置回灌井点，使建筑物下保持原有地下水位。回灌井点应设在降水井点和需保护的建（构）筑物之间，降水的同时，通过回灌井点向土层内回灌一定数量的水，为远离降水井端地层进行水力补给，阻止或减少回灌井点外侧建（构）筑物下的地下水流失，维持其原状土层的水力平衡，从而控制回灌井外围地层因降水而使地基自重应力增加而产生地表沉降。
4.2采用砂沟、砂井回灌
降水井点与被保护建（构）筑物之间设置砂井作为回灌井，沿砂井布置一道砂沟，将井点抽出的水，适时、适量地排入砂沟，再经砂井回灌到地下，实践证明亦能收到良好效果。在挖深达8．5m的电梯井基坑施工中，采用此法回灌，周围的建筑物亦未因降水影响而产生沉降和开裂若建筑物离基坑稍远，且无隔水层或弱透水层时也可以使用回灌沟。此法经济易行，但若土层中存有粘质粉土夹层时，则不利于回灌水渗透，不宜使用，而应采用设置回灌井点的方法。
4.3减缓降水速度
砂质粉土中降水影响范围最远可达80m以上，由于降水曲线较为平缓，故可利用这一特点将井点管加长，降水速度减缓，使邻近建筑物均匀沉降。亦可在井点系统降水过程中，调小离心泵阀，减缓抽水速度，同时还可在邻近被保护建（构）筑物一侧，将井点管间距加大，必要时停止抽水。
5.结束语
基坑降水方法有多种，应视具体水文地质条件，选择合适的降水方案。在一次降水过程中，可能用两种或多种降水方法，如综合井点、止排结合的方法等等。合理的降水方法和合理的设计理论方法，再加上正确的领导，这些都是降水成败的关键。同时充分考虑到经济问题，安全问题和环境地质问题，保证工程圆满成功。
参考文献
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