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【摘要】基坑施工期间同步降水设计是保障基坑运行安全的重要手段之一。本研究中结合某工程实例，对降水设计以及监测方案方面的关键问题展开探讨与研究，望引起重视。
【关键词】基坑；降水；设计；监测
在建筑工程基础工程以及基坑施工作业的实施期间，可能因条件影响而需要在地下水位以下区域进行开挖，特别是对于高层建筑来说，为了保障其上部结构的稳定，决定了基础埋深较大，地下室层数较多。也正是受此因素影响，在施工过程当中若处理不当，则地下水可能进入基坑内部造成基坑渗水，其后果轻则降低地基土强度，增大土体变形，重则造成土体自重应力的增加，形成基础附加沉降，对建筑物结构安全产生不良影响。为避免上述问题，可在基坑施工支护期间同步进行降水处理，促进水力梯度的降低，配合密切监测以增加基坑边坡稳定性，防治管涌、流砂等问题的产生。
1 工程概况
某大厦位于城市西南地区，是一座综合性的商务建筑。大厦地上层数为33层，地下层数为2层。施工方案中本基坑东西走向长度为76.0m，南北走向宽度为57.0m，基坑整体开挖深度为13.0m。现场实测基坑北侧距离A市市区主要街道直线距离为19.5m，西侧、南侧距离既有建筑直线距离为9.1m，东侧距离既有建筑直线距离为8.3m。前期勘察数据显示本工程所处区域地下水水位埋深为9.0m，以下为不透水层。
工程地质条件自上而下依次为：（1）杂填土，厚度为1.6m，重度为19.0kN/m?，黏聚力为20.0kPa，内摩擦角为35.0°；（2）粉质土，厚度为5.4m，重度为19.1kN/m?，黏聚力为28.0kPa，内摩擦角为23.0°；（3）粉质黏土，厚度为2.8m，重度为19.5kN/m?，黏聚力为25.0kPa，内摩擦角为19.0°；（4）中细砂，厚度为2.3m，重度为19.0kN/m?，内摩擦角为38.0°，渗透系数为3.0×10-3cm/s；（5）砾砂，厚度为3.4m，重度为19.0kN/m?，内摩擦角为40.0°，渗透系数为1.8×10-1cm/s；（6）圆砾砂，厚度为9.5m，重度为19.0kN/m?，内摩擦角为40.0°，渗透系数为1.4×10-1cm/s。
2 降水设计
2.1 降水方案比选
结合已有工程实践来看，在高层建筑基坑支护对降水方案进行选择时，可以按照现场土的颗粒成分选择相适应的施工方法。例如，针对粒径在中粗砂以上的土体，优先选择堵截法或开挖法进行降水设计；针对细砂以及中砂颗粒的土体，优先选择应用管井法或井点法进行降水设计；针对黏土以及淤泥质土的土体，则优先选择应用电渗法或真空法进行降水设计。
结合本工程的基本情况来看，该基坑开挖过程当中的含水层分布主要为中细砂、砾砂、以及圆砾砂。故而，可在井点法或管井法中进行选择。在此基础之上，从施工技术可行性的角度上来看，井点法降水设计与施工比较适用于地下水水位较高的基坑，且降水过程中需要考虑多级降水模式，施工难度较大。故而从现场地质条件以及施工可行性的方面考虑，本工程中选择管井法进行基坑降水处理。
2.2 管井井点设计
本工程中，管井井点采用基坑外布置的方式，由于本工程中基坑平面为矩形，故根据施工规范以采用环形封闭式布置方案。在此基础之上，为了能够保障基坑内降水排水的有效性，需要着重对以下几个参数的计算与设计：
1）井管埋设深度。本工程中，井管埋设深度应当确保地下水水位能够下降至基坑底面以下，距离在0.5m～1.0m之间。具体的参数可通过如下方式计算：
井管埋设深度（单位：m）=地下水水位与基坑地面距离（单位：m）+地下水水位与集水总管距离（单位：m）+降水后地下水水位与基坑地面安全距离（单位：m）+水力坡度*井点管与基坑中心距离（单位：m）+过滤器工作部分长度（单位：m）+沉砂管长度（单位：m）；
其中，水力坡度可根据基坑降水布置方案取固定值，本工程中，在环形布置方案下，该参数取值为1/10。故结合本工程实际数据，计算得井管埋设深度为24.2m。
2）抽水影响半径。该参数可按照如下式进行计算：
抽水影响半径（单位：m）=60*[6*时间（单位：d）*含水层厚度（单位：m）*渗透系数（单位：m/d）]﹣1；
其中，土体给水系数根据施工现场地质分布情况取对应值，砾石层给水系数取固定值0.3，卵石层给水系数取固定值0.35。同时对渗透系数进行加权平均处理，最后故结合本工程实际数据，计算得本工程中的抽水影响半径为113.1m。
3 监测方案
结合本工程实际情况，在基坑降水过程当中考虑到地下水水位的变化以及在平面上的扩展趋势，监测的主要内容是：地面沉降变形，单井点出水量伴随时间所产生变化，周边建筑物变形等。
为了满足以上监测要求，在测孔的布置上要求满足“控制降水区同时影响一定范围内地下水动态”的要求，故在本工程中于降水区中心平行、垂直地下水水流方向分别布置一排观测孔。同时，在降水区内，将观测孔排延伸至基坑中心；在降水区外，则将观测孔排延长2～3*降水深度（注：每排观测孔需要≥4个）。
在本工程中经现场监测发现：本基坑将是会导致周边地基土出现一定程度上的变形。其主要原因是地下水水位下降，导致土层中的含水量降低，致使土体产生压缩固结，进而表现为周边建筑物的不均匀性沉降。故而，在基坑采用管井降水方案时，必须采取相应的措施避免周边既有建筑结构受损。考虑本工程的实际情况，降水施工期间同步采用回灌沟法进行处理，效果确切。
4 结束语
本文中所分析某大厦基坑降水作业已经施工完毕，施工期间未发生安全事故。基坑建设完成后运行良好，满足高层建筑基础施工要求，证明了本工程中基坑应用管井法降水方案的有效性，验证了降水设计方案的效果，能够为同类型工程的降水设计与监测控制提供借鉴。
参考文献：
[1] 王翠英，黄理兴，段卫昌等.深基坑降水引起周边地面沉降量值计算修正系数MS的确定[J].岩土力学，2006，27（6）：1011-1016.
【关键词】基坑；降水；设计；监测
在建筑工程基础工程以及基坑施工作业的实施期间，可能因条件影响而需要在地下水位以下区域进行开挖，特别是对于高层建筑来说，为了保障其上部结构的稳定，决定了基础埋深较大，地下室层数较多。也正是受此因素影响，在施工过程当中若处理不当，则地下水可能进入基坑内部造成基坑渗水，其后果轻则降低地基土强度，增大土体变形，重则造成土体自重应力的增加，形成基础附加沉降，对建筑物结构安全产生不良影响。为避免上述问题，可在基坑施工支护期间同步进行降水处理，促进水力梯度的降低，配合密切监测以增加基坑边坡稳定性，防治管涌、流砂等问题的产生。
1 工程概况
某大厦位于城市西南地区，是一座综合性的商务建筑。大厦地上层数为33层，地下层数为2层。施工方案中本基坑东西走向长度为76.0m，南北走向宽度为57.0m，基坑整体开挖深度为13.0m。现场实测基坑北侧距离A市市区主要街道直线距离为19.5m，西侧、南侧距离既有建筑直线距离为9.1m，东侧距离既有建筑直线距离为8.3m。前期勘察数据显示本工程所处区域地下水水位埋深为9.0m，以下为不透水层。
工程地质条件自上而下依次为：（1）杂填土，厚度为1.6m，重度为19.0kN/m?，黏聚力为20.0kPa，内摩擦角为35.0°；（2）粉质土，厚度为5.4m，重度为19.1kN/m?，黏聚力为28.0kPa，内摩擦角为23.0°；（3）粉质黏土，厚度为2.8m，重度为19.5kN/m?，黏聚力为25.0kPa，内摩擦角为19.0°；（4）中细砂，厚度为2.3m，重度为19.0kN/m?，内摩擦角为38.0°，渗透系数为3.0×10-3cm/s；（5）砾砂，厚度为3.4m，重度为19.0kN/m?，内摩擦角为40.0°，渗透系数为1.8×10-1cm/s；（6）圆砾砂，厚度为9.5m，重度为19.0kN/m?，内摩擦角为40.0°，渗透系数为1.4×10-1cm/s。
2 降水设计
2.1 降水方案比选
结合已有工程实践来看，在高层建筑基坑支护对降水方案进行选择时，可以按照现场土的颗粒成分选择相适应的施工方法。例如，针对粒径在中粗砂以上的土体，优先选择堵截法或开挖法进行降水设计；针对细砂以及中砂颗粒的土体，优先选择应用管井法或井点法进行降水设计；针对黏土以及淤泥质土的土体，则优先选择应用电渗法或真空法进行降水设计。
结合本工程的基本情况来看，该基坑开挖过程当中的含水层分布主要为中细砂、砾砂、以及圆砾砂。故而，可在井点法或管井法中进行选择。在此基础之上，从施工技术可行性的角度上来看，井点法降水设计与施工比较适用于地下水水位较高的基坑，且降水过程中需要考虑多级降水模式，施工难度较大。故而从现场地质条件以及施工可行性的方面考虑，本工程中选择管井法进行基坑降水处理。
2.2 管井井点设计
本工程中，管井井点采用基坑外布置的方式，由于本工程中基坑平面为矩形，故根据施工规范以采用环形封闭式布置方案。在此基础之上，为了能够保障基坑内降水排水的有效性，需要着重对以下几个参数的计算与设计：
1）井管埋设深度。本工程中，井管埋设深度应当确保地下水水位能够下降至基坑底面以下，距离在0.5m～1.0m之间。具体的参数可通过如下方式计算：
井管埋设深度（单位：m）=地下水水位与基坑地面距离（单位：m）+地下水水位与集水总管距离（单位：m）+降水后地下水水位与基坑地面安全距离（单位：m）+水力坡度*井点管与基坑中心距离（单位：m）+过滤器工作部分长度（单位：m）+沉砂管长度（单位：m）；
其中，水力坡度可根据基坑降水布置方案取固定值，本工程中，在环形布置方案下，该参数取值为1/10。故结合本工程实际数据，计算得井管埋设深度为24.2m。
2）抽水影响半径。该参数可按照如下式进行计算：
抽水影响半径（单位：m）=60*[6*时间（单位：d）*含水层厚度（单位：m）*渗透系数（单位：m/d）]﹣1；
其中，土体给水系数根据施工现场地质分布情况取对应值，砾石层给水系数取固定值0.3，卵石层给水系数取固定值0.35。同时对渗透系数进行加权平均处理，最后故结合本工程实际数据，计算得本工程中的抽水影响半径为113.1m。
3 监测方案
结合本工程实际情况，在基坑降水过程当中考虑到地下水水位的变化以及在平面上的扩展趋势，监测的主要内容是：地面沉降变形，单井点出水量伴随时间所产生变化，周边建筑物变形等。
为了满足以上监测要求，在测孔的布置上要求满足“控制降水区同时影响一定范围内地下水动态”的要求，故在本工程中于降水区中心平行、垂直地下水水流方向分别布置一排观测孔。同时，在降水区内，将观测孔排延伸至基坑中心；在降水区外，则将观测孔排延长2～3*降水深度（注：每排观测孔需要≥4个）。
在本工程中经现场监测发现：本基坑将是会导致周边地基土出现一定程度上的变形。其主要原因是地下水水位下降，导致土层中的含水量降低，致使土体产生压缩固结，进而表现为周边建筑物的不均匀性沉降。故而，在基坑采用管井降水方案时，必须采取相应的措施避免周边既有建筑结构受损。考虑本工程的实际情况，降水施工期间同步采用回灌沟法进行处理，效果确切。
4 结束语
本文中所分析某大厦基坑降水作业已经施工完毕，施工期间未发生安全事故。基坑建设完成后运行良好，满足高层建筑基础施工要求，证明了本工程中基坑应用管井法降水方案的有效性，验证了降水设计方案的效果，能够为同类型工程的降水设计与监测控制提供借鉴。
参考文献：
[1] 王翠英，黄理兴，段卫昌等.深基坑降水引起周边地面沉降量值计算修正系数MS的确定[J].岩土力学，2006，27（6）：1011-1016.