摘要:基坑降水的目的是為基礎工程施工提供地下工程作業條件及保證基坑邊坡的穩定。降水方式及方法的選擇須依據擬建工程建筑物(或構筑物)基礎的工程特點要求，充分研究擬建場地的工程地質條件、水文地質條件和環境條件，使其方式方法既安全可靠又便于施工并經濟合理。本文主要就截水法和降水法進行了論述，他們是解決深基坑降水問題的兩種有效方法,在討論了這兩種方法的適用條件和在實際運用的設計理論基礎上,指出了深基坑降水工程要注意的三個主要問題，可供同行參考借鑒。

　　關鍵詞：降水方法 設計理論方法 ; 常規方法

　　Abstract: The purpose of the foundation pit dewatering engineering construction to provide the basis for underground engineering work condition and ensure the stability of the slope. Precipitation way and the choice of methods must be based on the proposed construction project buildings (or structures) foundation engineering characteristic requirement, the full study proposed engineering geology condition, hydrology geology conditions and the environmental condition, make its way method both safe and reliable and convenient for construction and the economic and reasonable. In this paper, the water cut and precipitation method is discussed, and they are to solve the problems of deep foundation pit precipitation two kinds of effective methods, talking about the two methods of application conditions and in actual use based on the design theory, and points out that the deep foundation pit engineering precipitation should pay attention to three main, which can provide reference for counterparts.

　　Keywords: precipitation method design theory method; Conventional methods

　　前言

　　基坑降水是為了給基礎的施工提供一個干燥的施工環境,便于施工,同時,對基坑邊坡的穩定也是有益的,還有助于基礎的穩定,減少基礎沉降的因素,其意義重大。降水要確保降水成功,而且要一次成功,這樣,就需要選擇合理的方法,使降水成功,不能對基坑及其周邊環境產生大的影響。

　　一、基坑降水方法分析

　　1、截水法。在城市管網和建筑密集的地段, 進行深基坑開挖,基坑降水考慮到對周圍環境的影響。當降水引起土體固結陳降時, 會危及周圍建筑物和地下管道的安全和使用, 宜采用截水的方法來控制地下水。堵截地下水的方法有多種: 鋼板樁、稀漿槽、地下連續墻、夾心墻、防滲帷幕 (防滲垂直帷幕法、防滲水平帷幕法 )、冷凍法。

　　2、降水法。降水方法通常指采用各類井點降低地下水位方法, 在擬建的工程基坑周圍埋設若干井點管, 配置一定的抽水設備, 在不擾動土的結構的情況下, 不間斷的抽走地下水, 使基坑地下水降至設計深度, 保證在干燥的環境下進行基坑的開挖。井點降水適用于不同幾何形狀的基坑, 它有克服流砂、管涌和穩定邊坡的作用。

　　二、基坑降水設計理論方法分析

　　1、傳統的地下水動力學方法。此類方法有“大井”法、疏干法、非穩定流法等等。其中進行基坑降水設計時, 大多采用“大井”法, 這也是基坑降水設計時, 用到的最常規的方法。在基坑降水設計時, 把圍繞基坑的井群作為一個大口井來考慮, 利用已有的公式來計算等效大井。等效大井的出水量就等于群井的出水量, 大井水面的降深等于群井中任意一口井過任意指定點的疊加。

　　2、階梯流量法。此法就是每完成一口井即刻投入使用, 依次將完成的井投入降水施工, 這樣必然形成總排量逐漸呈梯形增加, 地下水歷時曲線呈梯形下降的一個趨勢。在整個階梯降水過程中，出水量及水位觀測采用非穩定流抽水試驗觀測方式, 以求得更為詳細的水位降深資料來反演求參預報未來地下水的下降趨勢。

　　3、復合單元法。此法是一種求解含降水井滲流場的新方法, 它將降水井虛含于常規巖土單元內部, 構成一個涵蓋排水孔的復合巖土體單元, 在此單元體上建立與常規有限元式相同的插值函數, 以復合單元上對應節點水頭為變量, 插值得到各子單元的水頭值。復合單元法可方便地對多種降水井設計方案進行優化選擇。

　　4、雙層結構計算方法。一般在深基坑降水工程中, 雙層的地下水頭并不統一, 這是因為: 其一是降水強度大, 單井水位降深大;其二是單井結構上大多在下部強透水層設置過濾器,上部相對弱透水層設置井管。這樣一來, 下層承壓水流主要以水平流動為主, 而上層潛水流主要以垂直流動為主, 下層承壓水流和上層潛水流有各自獨立的地下水頭。基于不同水文地質層水流運動特征的差異, 考慮到土層降水一固結過程中滲透系數和貯水系數隨土層物理力學參數的非線性變化, 對基坑降水過程中地下水流計算, 提出了雙層結構數學模型及有限元, 建立了土層非線性物理力學參數與水文地質參數之間的內在聯系, 客觀地描述了土層降水一 固結過程中孔隙度、滲透系數和貯水率等參數非線性變化過程。計算成果較好地刻畫了基坑井群的實施過程中含水層、弱透水層水頭、參數的時空變化規律。

　　5、三維數值模擬法。三維數值模擬法: 有些差分法和有限單元法。傳統的應用解析法計算水位降低需要對場地的地質條件進行概化, 當地質條件過于復雜時, 這種概化可能引起失真。例如, 當基坑降水影響范圍內的含水層由多層滲透性差異較大的巖層組成時, 解析法通常需要采用綜合滲透系數來描述其宏觀特征, 但這樣就忽視了真實水流的運動規律, 計算結果可能有較大誤差。同時解析法難以處理計算邊界不規則或者邊界條件比較復雜時的情況。基坑降水是一個典型的三維滲流問題, 對這一問題采用解析法來求解相當困難。在地下水流動問題計算領域內, 數值法早已成為一個常規技術手段。在基坑降水領域在我國起步較晚, 但在不斷發展之中。以某塔樓深基坑降水為例, 采用三維有限差分法以及干濕法對深基坑降水的三維非穩定滲流場的建模和降水疏干過程進行了模擬研究, 模擬結果表明三維滲流理論以及干濕法能夠很好的模擬基坑內外滲流場的變化全過程, 在此基礎上, 確定了基坑降水最優化方案。以某基坑降水為例, 利用有限元對其進行了有回灌和疏干的條件下的不同降水井深的降水方案數值模擬, 在此基坑上最終確定了既滿足工程水位降深要求, 又對周邊環境影響程度可控的降水與回灌方案, 這也為同類地質條件下的相似基坑工程的降水方案優化設計提供了參考依據。

　　6、目標函數法。應用目標函數法對基坑降水井群優化設計的全過程一般可概括為建立優化的數學模型, 即用數學語言來描述最優化問題。模型中的關系式就反映了最優化問題所要達到的目標和各種約束條件: 數學求解, 數學模型建好以后, 選擇合適的方法進行求解。對最后的結果進行必要的分析。

　　7、遺傳算法。遺傳算法是新興人工智能理論科學的一個分支,是利用最優化與自然選擇之間的類比來搜索復雜問題的解, 是一種在思路和方法上都很新穎的方法, 它將對問題的求解轉化為對一群“染色體”進行一系列的操作, 通過種群的進化, 使群體一代一代地向越來越好的解空間轉移, 在搜索過程中自動獲取和積累有關搜索空間的解, 并自適應地控制搜索過程, 收斂到一個最適應環境的點, 從而得到問題的最優解。對許多數學上難以求解或明顯失效的問題, 特別是最優化問題, 遺傳算法提供了一種新途徑。

　　三、基坑降水注意的問題分析

　　1、在基礎工程建設中, 需要投入大量的資金, 而基坑降水往往占據很大的一部分費用。因此我們在進行基坑降水設計時, 采用合理的降水設計方案, 如采用目標函數法, 正確預測基坑涌水量, 優化降水井群, 減少降水井的數目, 從而達到減少費用的目的。

　　2、在基坑進行降水之前要認真調查基坑以及基坑所在區域的水文地質條件, 不要因工期而省略一些重要的程序,應該根據勘察階段提供的資料, 應施工探采井, 進一步做好抽水試驗, 取得第一手的水文地質資料, 選擇合理的降水方案, 防止管涌、突涌等危及基坑安全的事故發生。

　　3、應慎重選擇降水方案, 高度重視并做好降水過程中周圍構筑物的沉降、變形的預防與監測。正確指導施工, 防止重大事故的發生。在降水設計中, 必要是要考慮到回灌技術以及止水帷幕技術的運用。

　　四、結語

　　隨著各種大型工程的建設施工，基坑的開挖面積深度逐漸加大，同時引發的基坑降水問題便成為基坑施工過程中的重要組成部分。現有降水方法都各有其適用條件及優缺點，施工過程中應根據工程的實際狀況，綜合各種因素，選擇適宜的降水方案。同時充分考慮到經濟問題, 安全問題和環境地質問題, 保證工程圓滿成功。

　　參考文獻：

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　　[3] 劉金偉, 羅錫明 遺傳算法在深基坑降水中的應用 勘察科學技術, 2000, ( 3)