探析深基坑降水施工中防止相邻建筑沉降的技术

时间：2024-07-28

蒋一兵黄志琼邢江

（浙江宏嘉建设工程有限公司，浙江嵊州 312467）

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（浙江宏嘉建设工程有限公司，浙江嵊州 312467）

市场经济的发展促使现代化城市建设的发展步伐加快，基坑工程在城市建设中发展已较为普遍，同时也带来对邻近建筑物的沉降影响，对此本文针对基坑工程降水施工防止相邻建筑沉降进行探讨和分析。

基坑；降水施工；沉降

1 基坑工程降水施工相关概述

1.1 基坑工程降水施工特点

基坑工程的作用主要是为了确保在基坑土方开挖和地下结构施工，主要包括边坡支护、基坑降水、基坑止水以及基坑监测等一系列的勘察和设计、施工，带有较强的综合性特点。在现场中项目的现场场地的地质水文条件、基坑周边邻近的建筑物抵御强度等对基坑工程的支护体系设计、降水止水支护的施工等有着密切的联系。由此可以看出基坑工程带有很强的个性特点，所以在施工中要充分依据周边邻近建筑以及相关的市政设计保护等级，针对性的提高基坑工程的设计和安全等级。基坑工程的施工和施工现场的地质条件和水文条件在不同地区有着较大的差异性，带有较强的区域性特点，例如有的土质为粉质粘土地基，有的土质为黄土地基。所以在基坑工程的降水支护工程中时应充分从施工现场的地形实际出发，降水施工应根据现场施工的状况随时进行调整。

基坑工程在降水支护和土方开挖施工中具有较强的系统性，在施工中应严格遵照施工组织设计采用分层开挖的施工技术施工，为确保支护结构的稳定性禁止过早开挖和超挖。基坑工程的开挖和降水施工对环境有着极大的影响作用，带有一定的环境效应，在降水施工时引起周边地下水位的变化，将原有的应力场发生改变，极易造成对周边建筑的变形和地基土体的变形，带来极大的安全威胁。

1.2 降水施工引起的土体渗流

基坑工程中降水施工对地下水位的降低引起周围土体发生水头差异，其差异性的程度不同在渗透力方面对土体有体积力作用，进而发生土体应力场和位移场的改变。改变结果又引起土体的孔隙率发生变化，其变化对土体的渗透性有直接的影响，发生渗流场的改变。由此可以土体的应力场和渗透场之间是相关影响制约的关系。地下水渗流的因素有土体介质的渗透性和水头差引起，在平衡静态下土体中各水势都是均等的状态，一旦降低地下水位就对原有平衡状态产生破坏。

2 深基坑工程降水施工对建筑物的影响理论概述

深基坑工程降水施工对建筑物的影响理论主要是比奥固结理论，土体在荷载受力时地下水有缓慢渗出的现象，产生土体的体积逐渐压缩变小的现象。土体的固结作用时间越长对土的压缩变形和强度都在不断增长。根据比奥固结原理可以有效的对固结过程中应力的影响进行分析，在实际工程中应用中可以解决土体的固结问题。

3 基坑工程施工防治邻近建筑的控制技术概述

现阶段关于基坑工程的邻近建筑物的防止沉降技术主要有积极保护法和工程保护法两种。积极保护法在工程实际中的应用在基坑施工前期要对施工现场进行地质和环境条件的调查，开展对土体位移施工工艺以及施工相关参数的规划，并结合积累的工程经验采用研究理论方法，对基坑施工作业时对周边建筑物的影响降到最低，保护对象为基坑本生。工程保护法在基坑施工前期通过基础加固、结构补强等方法防治一些灾害性破坏的工程方案进行安全保护，适用于地质条件较复杂并且有较高保护要求的基坑工程，保护对象为基坑工程周边的建筑。除此之外为确保基坑的稳定性和安全性工作于周边建筑的防沉降工作的目标一致性，根据两大方法的应用可以采用以下常用的三种施工方案进行控制：

（一）止水帷幕的设置

止水帷幕是一种由水泥土搅拌桩、单管旋喷桩等组成的止水墙。在防沉降施工中止水帷幕有高压旋喷桩、深层搅拌桩止水帷幕，还有近几年出现的螺旋钻机素砼和压浆止水帷幕。高压旋喷桩的工作原理是借助钻机将带喷嘴的注浆管牵引到预定的土层深度后，将注浆压力调整到20-40MPa的压力使浆液和水以喷射的方式对土层形成一定的冲击破坏作用，可以形成一定的空间。在高压喷射的过程中，其压力强度是大于土体的结构强度就会将土体的土颗粒剥落下来，部门颗粒细土在浆液或水的浮力作用下浮出水面，其他的土颗粒在喷射作用下与浆液进行混合，最后混凝物固结后形成固体，实现加固的效果。水泥搅拌桩主要施工材料为水泥，通过专门的搅拌机械，在钻孔作业的同时在软土中喷射浆液或着雾状的粉末，将软土和水泥等在地基预定位置进行强制搅拌，通过物理以及化学作用最后形成水泥加固土桩柱体。其止水帷幕就是由若干个水泥加固土桩柱体形成的连续墙体组成。

（二）回灌技术的应用

回灌技术是指在被保护的建筑一侧和抽水井之间设置一排注水井，在抽水作业时开展地下注水作业，能够将基坑影响范围内的地下水位保持稳定性。回灌技术有沙沟回灌和井点回灌，该技术只能使用在有较好渗透性的土层结构中。沙沟回灌在被保护的建筑物在基坑影响氛围较远的时候并且地层的渗水性较好可以使用，在被保护建筑物和降水井之间设置沙沟，从降水井抽出的水适量的排入沟中，最后回灌到地下，有效的维持了被保护建筑物地下水位的稳定性，减少了基坑工程对建筑物的影响。井点回灌的适用范围与沙沟回灌相反，在被保护建筑物与基坑影响范围较近时，回灌井的埋设深度应充分考虑透水层深度，确保回灌井的水位位于最高位置，能够向四周形成锥形发散的降低形式。区域内设置观测井对水位变化进行记录，实现对地下水位的平稳性调整。

（三）分级降水技术

分级降水技术在基坑控制沉降中已被广泛应用，由于受到在不同工程操作不同等各种原因影响，被赋予各种称谓，例如：分层降水、间歇性降水等。分级降水自施工过程中不是一次性将水位降低至结构底板标高1-2m以下，而是在开挖作业时边开挖边降水，将水位维持到开挖面1-2m以下位置。对此针对某基坑工程的降水施工为研究其数值，实验过程将一次性降水和分层降水进行分别实验模拟。方案为：第一，一次性降水作业，将深度降低至底板下2m处（离地表有22.80m的距离）；第二，分四次降水作业，降水深度为-4.30m、-11.80m、-15.50m、-22.80m。检测结果如下图所示：

由此可以看出，一次性降水和分层降水具有较大的差异性。一次性降水和分级降水在基坑第一层土方开挖时，降水水位已有明显的不同，在分级降水时，周边土体所受的压力作用小于一次性降水，所以周边土体的固结沉降量小于一次性降水，较之一次性降水具有明显的防沉降效果。