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基坑工程中地下水控制方案设计应注意的问题

地下水控制方案是基坑工程方案设计的重要组成部分,需要统一考虑。根据不同地区的政策和技术标准,选择施工降水方案、帷幕隔水方案、施工降水+回灌的地面沉降控制方案等。不论什么样的地下水控制方案,都需要满足技术可行和经济合理,并能满足基坑工程施工对周边环境安全的要求。

1、地下水控制方案的选择

地下水控制方案的选择必须符合当地的政策和要求,同时符合技术的可行性和经济的合理性。

保护周边环境的地下水控制方案选择应根据地下水位降低后对周边环境的影响程度和可能采取的措施综合考虑,本着基坑工程安全和周边环境安全至上的原则选择施工降水、施工降水+回灌、帷幕隔水等地下水控制方案。

从保护地下水资源和地下水环境角度,以最大程度减少地下水抽排水量为前提,同时兼顾经济效益、环境效益,使基坑工程地下水控制符合“保护优先、合理抽取、抽水有偿、综合利用”的原则,在地下水控制方案中应优先选择帷幕隔水,其次选择施工降水+帷幕隔水,再次选择施工降水。

(1)帷幕隔水

有几种原因需选择帷幕隔水方案。一是工程地质条件较差,采用工程施工降水方案后,基坑工程仍存在边坡失稳等较大的安全风险;二是基坑周边环境复杂,建(构)筑物对地面沉降较敏感,采用工程施工降水易引起建(构)筑物损坏等,并可能进一步引发其它灾害;三是周边临近建(构)筑物离基坑较近,不具备施工降水条件;四是地下水资源和水环境保护需要,不允许工程施工降水;五是经济对比后,帷幕隔水方案较施工降水方案有明显的优势等等。

是否选择帷幕隔水方案是由各种因素综合决定的,但基坑工程安全、地区政策和周边环境条件是主要的因素。

(2)施工降水+帷幕隔水

存在多层水影响基坑工程的场地,根据基坑工程施工需要,也可以采用施工降水+帷幕隔水方案。例如直接影响基坑开挖的含水层,根据各种因素综合分析后,需要采用帷幕隔水,但间接影响基坑工程的含水层(承压水含水层)需要必要的降低水位,以避免承压水突涌对基坑的影响,则可以采用施工降水+帷幕隔水方案。灵活合理的采用施工降水+帷幕隔水方案,可有效地降低基坑工程安全风险,减少抽取地下水量,同时也能够降低基坑工程造价。

(3)施工降水

施工降水方法主要分为集水明排、井点降水、管井降水、辐射井降水等类型,适用于各类含水层。施工降水主要的控制要求是基坑内的地下水位降低至基底以下不小于 0.5m。

为避免施工降水过量抽取地下水资源或影响地下水环境,施工降水应遵循以下原则:

1) 分层抽水的原则:其重要前提是必须查清场地的水文地质条件,查清影响基坑工程的场地各层地下水的分布和影响程度,有针对性的布置降水井,控制各层地下水的水位。当能够保证施工结束后有有效措施使上下层不连通,才可以考虑混层抽水。

2) 回灌补偿原则:对于基坑排水量仍较大的情况,且具备地下水回灌条件,应制定地下水回灌计划。

3) 有条件使用渗井降水原则:在上层水水质较好或施工结束后能够有有效措施保证上下层不连通,则可以使用渗井降水。

4) 抽排水综合利用的原则:对抽排的地下水应进行综合利用,可以利用施工降水进行工地车辆的洗刷、冲厕、降尘、钢筋混凝土的养护等,也可以利用施工降水用于绿地、环境卫生以及排入地下雨水管道等。

5) 动态管理的原则:根据基坑开挖的需要和基坑降水的水位情况,对降水设施进行动态管理,达到按需降水,减少基坑抽排水量。

(4)施工降水+回灌

当地下水位降低引起的地面沉降对周边黄金安全产生影响时,可以考虑采用回灌的方法,控制对地面沉降敏感的建(构)筑物附近含水层的地下水位,避免施工降水对周边敏感的建(构)筑物的影响。需要注意的是,一是敏感建(构)筑物附近含水层的地下水位应保持在一定高度(最好处于施工降水前的状态),不能是含水层的水位过高;二是施工降水井停抽后,对回灌井的水位控制仍能保持一定时间,避免基坑周边地下水位恢复时,被保护敏感建(构)筑物附近含水层的地下水位降低。

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2、降水设计有关参数的取值

降水方案设计中用到的参数主要包括含水层的厚度(对承压水含水层为 M,对潜水含水层为 H),水位降深 s,影响半径 R,大井等代半径 r 0 ,渗透系数 K 等。

(1)含水层厚度

当含水层的顶底板标高相差不大,含水层厚度则取场地范围内钻孔揭露的含水层厚度的平均值。

当含水层顶底板标高差异较大时,应分析所有勘探资料,用有代表性的含水层厚度平均值为工程场地的含水层厚度。

(2)水位降深

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