深基坑施工中地下水控制技术方案比选

一、引言

随着城市建设的快速发展，高层建筑、地下轨道交通等大型工程不断涌现，深基坑工程的数量和规模日益增大。深基坑施工环境复杂，地下水的存在对基坑稳定性和施工安全影响显著。地下水可能导致基坑边坡失稳、基底隆起、流砂、管涌等问题，严重威胁施工人员生命安全，影响工程进度和质量 。因此，合理选择地下水控制技术方案，有效控制地下水水位和流量，是深基坑施工顺利进行的重要保障。目前，深基坑施工中应用的地下水控制技术方案多样，每种方案都有其适用范围和优缺点，需要根据工程实际情况进行科学比选，以确保方案的可行性和有效性。

二、深基坑施工中地下水控制的重要性

2.1 保障基坑边坡稳定

地下水的渗流作用会降低土体的抗剪强度，增加土体的孔隙水压力，使基坑边坡处于不稳定状态。当地下水水位较高时，边坡土体在水压力作用下容易发生滑动，导致边坡坍塌。有效的地下水控制能够降低地下水位，减少水压力对边坡的影响，提高土体的抗剪强度，从而保障基坑边坡的稳定。

2.2 防止基底隆起与破坏

在深基坑开挖过程中，如果地下水控制不当，基底土体在地下水浮力作用下可能会发生隆起，破坏基底结构。特别是在软土地基中，地下水浮力对基底的影响更为明显。通过合理的地下水控制措施，降低基底以下的地下水水位，消除或减小地下水浮力，可有效防止基底隆起和破坏，保证基础工程的施工质量。

2.3 避免流砂和管涌现象

流砂和管涌是深基坑施工中常见的地下水危害。当基坑内水位下降，坑外地下水向坑内渗流时，如果水力梯度达到一定程度，砂土颗粒会在渗流力作用下随水流一起流动，形成流砂现象；管涌则是指在地下水渗流作用下，土体中的细颗粒通过粗颗粒的孔隙被带走，形成管状通道。流砂和管涌会导致基坑周围地面沉降、建筑物倾斜等严重后果。科学的地下水控制技术能够控制地下水渗流，降低水力梯度，避免流砂和管涌现象的发生。

三、深基坑施工中地下水控制技术方案对比

3.1 降水法

技术原理：降水法是通过设置降水井、排水沟等设施，将基坑内或基坑周围的地下水抽出，降低地下水位，使基坑施工在干燥的环境中进行。根据降水方式的不同，可分为集水明排、井点降水（轻型井点、喷射井点、管井井点等）。集水明排是在基坑底部设置排水沟和集水井，将地下水汇集到集水井后用泵抽出；井点降水则是利用抽水设备通过井点管将地下水抽出，降低地下水位。

适用条件：集水明排适用于土质较好、地下水水量较小的基坑；井点降水适用于粉土、砂土、粉质黏土等土层，且地下水水量较大的基坑。轻型井点降水一般适用于降水深度较小（6 米以内）的情况；喷射井点降水适用于降水深度较大（8 - 20 米）的情况；管井井点降水适用于降水深度较大、水量较大的情况。

优点：降水效果明显，能有效降低地下水位，为基坑施工创造干燥的作业环境；施工工艺相对简单，技术成熟，成本较低。

缺点：可能导致基坑周围地面沉降，影响周边建筑物和地下管线的安全；长期大量降水会造成地下水资源浪费；在渗透系数较小的黏性土中，降水效果可能不理想。

3.2 截水法

技术原理：截水法是在基坑周边设置截水帷幕，阻止地下水流入基坑。截水帷幕可采用水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、地下连续墙等形式，形成连续的隔水墙体，切断地下水的渗流路径。

适用条件：适用于各种地质条件，尤其适用于周边环境对地下水控制要求较高，不允许地下水流失的情况，如临近重要建筑物、地下管线等区域。

优点：能有效阻止地下水流入基坑，减少对周边环境的影响，避免因降水导致的地面沉降；对地下水资源保护有利，不会造成大量地下水流失。

缺点：施工工艺复杂，技术要求高，施工难度较大；成本较高，特别是采用地下连续墙等形式时，工程造价相对较高；截水帷幕的施工质量对其隔水效果影响较大，若存在施工缺陷，可能导致截水失败。

3.3 回灌法

技术原理：回灌法是在降水的同时，通过回灌井向地下含水层回灌一定量的水，以保持地下水位的相对稳定，减少因降水对周边环境造成的影响。回灌水量根据降水情况和周边环境要求进行调整，使回灌后的地下水位维持在一定水平。

适用条件：适用于周边环境较为敏感，对地下水位变化要求严格的深基坑工程，当采用降水法可能会对周边建筑物、地下管线等造成不良影响时，可采用回灌法进行辅助控制。

优点：能有效控制地下水位下降幅度，减少降水对周边环境的影响，保护周边建筑物和地下管线的安全；在一定程度上实现了地下水的循环利用，节约水资源。

缺点：回灌系统的设计和施工要求较高，需要精确控制回灌水量和回灌压力，否则可能导致回灌效果不佳或出现其他问题；增加了施工成本和管理难度，需要配备专门的回灌设备和人员进行操作和维护。

四、实际工程案例分析

4.1 案例概况

某城市商业综合体项目，基坑开挖深度 12 米，基坑周边存在密集的建筑物和地下管线。场地地层主要为粉土、砂土，地下水水位较高，水量丰富。

4.2 技术方案选择与实施

考虑到该工程的地质条件和周边环境，单一的地下水控制技术难以满足要求，最终采用截水与降水相结合的方案。在基坑周边采用高压旋喷桩形成截水帷幕，截断地下水的渗流路径；在基坑内设置管井井点进行降水，降低基坑内地下水位。同时，为了进一步减少降水对周边环境的影响，在截水帷幕外侧设置回灌井，实施回灌措施。施工过程中，严格控制截水帷幕的施工质量，确保其连续性和密封性；合理布置管井井点和回灌井的位置，精确调整降水和回灌水量。

4.3 应用效果

通过采用截水、降水与回灌相结合的技术方案，该工程有效控制了地下水，基坑施工过程中未出现边坡失稳、基底隆起等问题，周边建筑物和地下管线也未受到明显影响。基坑施工顺利进行，工程质量得到保障，取得了良好的技术、经济和环境效益。

五、结论

深基坑施工中地下水控制技术方案的选择至关重要，直接关系到基坑施工安全和周边环境稳定。降水法、截水法、回灌法等地下水控制技术各有优缺点和适用条件。在实际工程中，应综合考虑工程地质条件、水文地质条件、周边环境、施工要求等因素，科学合理地选择地下水控制技术方案，必要时可采用多种技术相结合的方式，以达到最佳的地下水控制效果。同时，在施工过程中，要加强对地下水控制工程的质量控制和监测，确保方案的有效实施，保障深基坑施工安全、顺利进行。

参考文献

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