水利工程施工期边坡降水方式对基坑稳定性的影响研究

在施工过程中，边坡稳定性直接受到地下水动态变化的制约，尤其在高水位、饱和软土或透水性强的砂土环境中，水压变化往往是诱发边坡滑动或突涌的重要因素。为了有效降低地下水位、控制渗流对边坡结构的不利影响，施工单位通常需采用多种形式的边坡降水措施。如何根据地质条件与施工要求科学选择降水方式，确保降水效果的同时维持基坑边坡的结构稳定性，成为施工组织设计中的关键技术问题。

一、水利工程施工期常用边坡降水方式及适应性分析

（一）常见边坡降水方式分类

明排法是最为传统且应用广泛的一类地表降水措施，主要依靠在基坑周边或边坡脚部开挖排水沟、设置集水井，将地表及浅层地下水引流至低洼处集中排出。这一方法结构简单，施工便利，通常不需要动力抽水设备，仅通过重力作用实现排水。在降雨强度不大、土壤透水性良好、基坑开挖较浅的场地，明排法能有效降低坡脚水头，减小边坡表面软化范围[1]。

井点降水法是一种较为高效的地下水控制技术，其核心结构由若干根布设在基坑周边的井点管组成，这些管道通过真空泵组产生负压，从而抽排地下水并降低地下水位。井点降水法的优势在于降水迅速、可控性强，适合施工期降水需求变化较大的工程，但其运行依赖动力抽水装置，施工成本与维护要求相对较高，且需设置相应的封闭集水系统防止抽排水回渗。

深井降水法主要通过设置一至多口深井，并配备大功率潜水泵，持续将地下水从深层抽出，以实现地下水位的显著下降。该方法适用于基坑开挖深度大复杂地质条件，能有效控制大范围地下水的动态变化，减小边坡渗流作用。尽管该法对稳定性提升明显，但施工周期较长，对设备依赖性强，且对周边地表沉降控制需高度重视[2]。

（二）施工期条件下的适用性分析

在水利工程施工过程中，边坡降水的适应性不仅取决于降水方式本身的结构与抽排能力，更受施工环境中地层渗透性、基坑深度和地下水补给强度等多重因素制约。明排法依靠地表排水设施通过重力排水，在浅基坑、渗透性良好的砂性土中具备快速疏水的优势，但在高水位或暴雨频繁的区域，边坡软化和渗流冲刷问题易发；井点降水法通过布设井点管和真空泵负压系统控制地下水位，适用于中深层砂土及含水层较活跃地段，能较为有效地缓解坡脚水压过高引起的滑移风险；而深井降水法凭借其大抽水半径和深层水位控制能力，对施工设备和地质勘察精度要求高，一旦布井不合理，反而引发不均匀沉降或边坡失衡。综合来看，边坡降水方式的适应性分析应紧密结合施工期的地质水文特征，注重不同降水方式与基坑稳定性控制目标之间的适配匹配，做到降水系统与支护体系协同响应，才能在保障施工安全的同时实现基坑工程效益的最大化[3]。

二、边坡降水方式对基坑稳定性的影响分析

（一）明排法对基坑稳定性的影响

明排法这一方式在浅层透水性较强的地层中具有良好的排水效果，起到一定程度的边坡稳定作用。从稳定性控制的角度看，明排法最直接的作用是降低坡脚孔隙水压力，间接提高土体的有效应力与抗剪强度。在多雨时节或渗透性较弱土体中，它存在排水不畅、坡脚积水甚至回渗等问题。此类积水不仅易软化坡脚土体，还可能因流速集中产生渗透冲刷效应，从而引发边坡变形甚至滑移事故。

为探究明排法在不同土质条件下的实际降水效果与边坡稳定性提升程度，选取某一典型水利工程施工段进行现场观测，结合施工监测数据进行对比分析。如表所示：

从表 1 可知，在中粗砂层中，明排法具有较强的降水效果和稳定性提升效能，最大水平位移由 2 . 3 m m 降至 0 . 9 m m ，边坡变形趋势得到有效遏制。而在粉质黏土和卵石夹层中，明排法降水作用受限，稳定性改善效果有限。卵石夹层地段多次出现坡脚回渗和表层冲刷现象，需警惕其在雨季易形成渗流管涌的风险。

（二）井点降水法对基坑稳定的影响

施工期基坑边坡稳定性主要受地下水位变化控制，井点降水法通过负压抽水降低地下水位，能有效削弱滑移面上的孔隙水压力，从而提升土体抗剪强度，改善基坑边坡整体稳定性。降水过程中，土体应力结构发生调整，尤其是在砂性土和粉质黏土中，孔压消散显著，有效应力提高，导致边坡临界状态推迟，滑移风险降低。

为验证井点降水对边坡稳定性的具体影响，对某水利枢纽泵站施工段进行现场监测，布设水位计与测斜仪，观测降水前后地下水位变化及坡顶水平位移、坡面沉降变化。如表2 所示：

表2 井点降水法作用下地下水位变化与边坡稳定性响应统计表

从表2 可知，井点降水启动后的第1 天，地下水位初步下降 0 . 6 m ，边坡变形尚处于初始响应阶段，安全系数为 至第 9 天，水位累计下降至 5.1m，安全系数提升至 1.36，表明边坡稳定性随降水过程明显增强，降水控制效果显著。

（三）深井降水法对基坑稳定性的影响

深井降水法适用于水文地质条件复杂、基坑开挖深度大、水位埋深高的施工场景。降水范围广、深度大，是控制高水头区域边坡稳定性的重要技术手段。深井降水法更适于处理承压水及透水性强的粗颗粒地层，能够显著减小坡脚滑移面处的总水力梯度，抑制边坡位移与整体滑动趋势。以某水闸基坑工程为例，设计开挖深度为 1 3 . 5 m ，基坑开挖期间采用深井法布设 9 口降水井，单井抽水量控制在 1 8～2 5 m ³/h，连续运行 12 天。监测系统布设水位计 5 个、倾斜仪 4 个，记录水位与边坡响应关系。如表3 所示：

从表 3 可知，深井降水实施第 2 天地下水位下降 3 . 1 m ，边坡安全系数为 1.18；至第 12 天水位累计下降至 9 . 4 m ，安全系数提升至 1.37，边坡变形趋于稳定。

总结：

在水利工程施工期，地下水的动态变化对基坑边坡稳定性具有决定性影响。通过对明排法、井点降水法与深井降水法的稳定性响应分析可以看出，降水措施不仅影响渗透力与孔压分布，更深刻作用于土体结构应力重构与剪切强度演化过程。不同方法适应的地质条件与开挖深度存在显著差异，需要充分掌握地质、水文、边坡响应规律的基础，为水利基坑工程提供稳固、可靠的支护保障。

参考文献：

1. 水利工程施工期边坡降水方式对基坑稳定性的影响研究

2. 黄茂松 ， 付臣志 ， 时振昊 . 软土基坑抗隆起稳定性的改进圆弧滑动法 [J/OL]. 岩土工程学报 ，1-10[2025-04-23].

3. 姚任行 ， 邱豪磊 ， 安然 ， 等 . 宁波地铁窄基坑抗隆起稳定性及变形特性研究 [J/OL]. 城市轨道交通研究 ，1-8[2025-04-23].

4. 朱婷婷 . 复杂地质条件下深基坑支护结构稳定性施工技术研究[J]. 安徽建筑 ，2025，32（01）：135-137.