深基坑支护与排水方案设计
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【摘要】基坑工程是建筑物的基础，它的地域性和综合性很强，在开挖过程中很容易造成含水层被切断，进而使大量地下水渗入基坑，若基坑浸水则会降低地基的承载力以及管涌和边坡失稳等现象，所以对基坑采取有效的支护与排水措施是十分必要的。因此，本文对深基坑支护与排水方案设计进行浅析。
【关键字】深基坑支护；排水方案；设计
1 深基坑工程
深基坑工程主要是指开挖深度超过五米或者地下室在三层以上，以及开挖深度虽然未超过五米，但水文地质条件和周围的环境因素极其复杂的工程。它是在地表以下的一个地下空间及其配套的支护体系，主要包括支护体系的设计与施工和土方开挖两大部分，其中土方开挖施工组织的合理性直接关系到支护体系的成功与否。一旦在土方开挖施工过程中出现差错，就很可能导致地下主体结构的桩基变位，支护结构也会因此变形，甚至引起支护体系失稳而导致破坏。因此，在土方开挖施工过程当中，应该加强监测，力求实行信息化施工。
深基坑工程还具有很强的环境效应，因为基坑开挖势必会引起周围的地基地下水位的变化和应力场的改变，导致周围的地基土体变形，进而给周围建筑物以及地下管线造成一定的影响，情况严重的还将危及其正常使用或者安全。另外，深基坑工程还涉及到施工所在地的水文地质条件对基坑开挖所造成的影响，以及基坑支护体系的设计强度与稳定性的控制。因此，深基坑工程是一项综合性很强的系统工程，涉及到岩土、水文、结构、环境等许多方面，一直以来它都是岩土工程界的难点，而且经过实践证明，大部分的基坑工程事故都与地下水的渗漏有关。它不仅使工作条件变得恶劣，而且易造成坑底隆起、流沙和坑壁的剥落、坍塌，甚至引起周围建筑物沉降、倾斜、裂缝和倒塌等。另外，在地下水含量丰富的地区进行深基坑开挖作业时，由于受到地下水的影响，地层力学性质更差，其难度更为突出。因此，在进行基坑开挖的过程中，需要岩土工程和结构工程的技术人员相互配合，因地制宜。
2 深基坑支护
深基坑支护是指为了确保基坑土方开挖、基础施工的顺利进行以及基坑周边环境安全，对基坑侧壁和周边环境采用的支挡、加固与保护措施。深基抗支护体系在施工过程中一般属于临时工程，在整个地下工程完工后就不再需要了，但因其技术复杂，安全储备较小，涉及范围广，因而具有很大的风险性，在施工过程中事故频繁。基坑工程施工过程中应进行监测，并应有应急措施。在施工过程中一旦出现险情，需要及时抢救。因此，在基坑工程中，支护系统具有特殊的地位。深基坑的支护方案设计以钢板桩最为常用，钢板桩支护的施工前准备工作有：
2.1 钢板桩种类选择。目前普遍采用封闭拉森钢板支护结构，钢板桩的设置位置应便于基础施工，即在地下结构边缘之外，并留有支、拆模板的操作面，钢板桩不直的平面位置，应尽量平直整齐，避免不规则的转角，以便充分利用标准钢板和便于设置支撑。
2.2 钢板桩的打入。钢板桩打入方式采用的是单独打入法。这种方法是从板桩墙一角开始，逐根打入，直到打桩工程结束为止。这其中钢板桩打设的工艺程序包括有测量定位放线、桩机导架安装机就位、测建桩机垂直和水平度、吊车板桩就位插桩、套上桩帽、轻轻加以捶击、桩打设至标高、桩机移位、重复施工程序至打桩结束以及钢板桩上部的支撑安装。
2.3 钢板桩的拔除。在地下结构桩施工完成后，进行基坑回填土时，要拔除钢板桩，以便修整再重复使用。拔桩前要考虑拔桩顺序，拔桩时间以及桩空处理方法。基坑内先回填夯实，为了工程施工总进度，加速回填和拔桩工期，基坑采用砂回填，浇水沉实。拔桩的顺序正好与打桩的顺序相反，拔除钢板桩时利用振动锤所产生的强大作用力破坏钢板桩周围的土层结构，然后依靠附加的起吊力克服拔桩阻力将桩拔除，对较难拔的钢板桩，可以先使用柴油锤先振先，然后再与振动锤交替进行振打和振拔。另外，考虑到施工条件以及工期，可以将钢板桩外露部分割除，余留下的部分埋入土层内，当将桩拔出后及时用砂子回填孔洞，或者利用振动法让土孔填实。拔桩的空洞必须及时回填，以防止对邻边基础造成影响。回填方法有振动法、剂实法及填入法，也可在桩拔时间灌水，边振边拔并回填砂子。
2.4 钢板桩加固支撑设置钢板桩墙上部设置通环钢梁，环钢与钢板桩焊接牢固，斜撑与水平环梁焊接牢固。钢板桩墙中间每隔一段距离设置钢梁的水平支撑，与环梁长边焊接牢固，中间水平支撑，可在基坑至标高，跟着逐根加设焊接。不影响基坑土方开挖。
3 深基坑排水方案设计
深基坑排水方案设计要根据工程的具体地层情况，在遇到地下水位较高的地区时要格外留意含水层对基坑工程的施工影响，由于在开挖过程中很容易将含水层切断，在压差作用下，地下水必然会不断地渗流入基坑，如不采取有效的排水措施，大量的地下水就会渗入基坑内，使现场的施工状况变差，严重情况下还会导致地基承载力下降，甚至在水压的作用下还能引起流砂、管涌和边坡失稳等现象。因此，为确保基坑施工安全，必须对深基坑采取必要的排水措施。一般情况下，对深基坑的排水方案设计有：
3.1 排水沟和集水井的设计。为了避免基坑被地下水长时间浸泡致使土体软化，要及时排放地下水，同时方便基坑内的施工作业。在基坑内、外各设置一条排水沟，呈环形封闭状，用砖砌以及水泥砂浆抹面修筑，要在基坑开挖施工前预先修好排水沟。另外，还应该注意的是在雨期施工前应该首先检查现场的排水系统，保证水流畅通。
3.2 回灌井的设计。基坑中的降水随基坑的不断开挖而逐步加深，由于基坑降水后，不可避免地会造成基坑周围地下水位的下降，从而导致基坑周边的地面原有建筑物以及地下构筑物因不均匀沉降而受到不同程度的损伤。为了减少这些影响以及损伤，就要在基坑和需要保护的建筑物之间采取回灌措施，使地下水位均匀变化，根据本基坑的地层特点，回灌措施采用坑外回灌井，此外为了解地下水位变化，及时调整回灌水量，还应在基坑周围设置水位观测井。
3.3 集水井的设计。集水井应该设置在基坑角或者每隔一段距离设置一个。井壁可用挡土板作临时支护，井底还要铺上一层砾石，用来防止泥砂堵塞水泵。由于基坑明沟降水适用于降水深度不大的工程，所以要根据工程的实际情况采用管井井点降水，同时基坑开挖也应设计明沟，但它只是收集基坑中和坑壁局部渗出的地下水和其它施工时遗留下的地下水。
除此以外，还应该注意排水沟与集水井要保持一定的高差，集水井应该比排水沟低，而排水沟应该比挖土面低。用抽水设备将集水井中的水排至基坑外部，严禁排出的水回流于基坑内。人工挖孔桩施工时，降水以管井降水为主，辅以桩孔内污水泵明排抽水，边抽边挖。
4 结语：
深基坑支护体系与排水方案的设计要根据土层性质以及开挖的深度等特点，经过技术、经济和节能比较后确定，但由于土层地质条件的复杂性，以及施工部门的各项施工数据取值是否正确将直接影响到基坑支护与排水方案设计的准确性，从而致使目前基坑排水工程设计在技术、结构上不合理的现象十分普遍。所以要在实践中要采用信息化施工，定时检测降深、出水量以便进一步优化深基坑支护与排水设计的施工方案。
作者简介：
吴建武,1990年毕业于华南理工大学建筑工程系工业与民用建筑专业。
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