高层建筑深基坑地下水控制
高层建筑深基坑地下水对钻孔灌注桩施工的影响及防范措施
高层建筑深基坑地下水对钻孔灌注桩施工的影响及防范措施随着我国城市建设的发展，钻孔灌注桩技术在高层建筑深基坑中得到大力应用。
因此，地下水位对钻孔灌注桩施工产生很大的影响。
本文通过对高层建筑深基坑地下水产生的影响以及其方防范措施进行分析，期望能更好的稳固深基坑，同时还可供类似工程参考。
标签：深基坑;地下水;钻孔灌注桩;影响;措施为更好地利用地下空间，城市高层及超高层建筑通常设计多层地下室，而基础普遍采用桩基。
在一些工程建设中，为了减少钻孔工程量、降低工程造价，准确控制桩顶标高及平面位置，通常会选择在基坑开挖后再进行钻孔灌注桩的施工。
但对于原地下水位高于基坑底面或桩长范围内遇有承压水层时，将对钻孔灌注桩的施工产生极为不利的影响，甚至将严重影响桩基质量和施工安全，应引起高度重视。
一、地下水对钻孔灌注桩的影响（一）地下水的来源。
通常而言，深基坑工程中地下水的来源可分为如下几类：（1）原地下水位高于基坑开挖面时，基坑外地下水在压差作用下从支护体系底端渗透或从坑侧渗漏涌入基坑;（2）短时的强降雨导致基坑内迅速积水;（3）钻孔施工过程中泥浆池、泥浆循环管道及钻孔内的泥浆外溢;（4）地层中承压水通过钻孔、勘探孔、桩身抽心孔等渠道涌出;（5）基坑降水排出的地下水流入基坑通过基坑内废弃井管涌出的承压水;（6）钻孔施工过程形成的钻渣在堆放过程中泥浆中水的渗流。
基坑工程中采用排水、降水措施控制地下水。
排水需铺设专门的管道，利用水泵排至基坑外;降水采用降水井，设备更为复杂。
在高地下水位的深基坑工程中，由于水源豐富，如不能及时控制，不仅导致场地泥泞，施工条件恶化，影响安全和文明生产，而且长时间积水将导致基坑表面土体软化，强度降低，钻孔孔壁易于坍塌，危及基坑安全。
（二）对钻孔灌注桩施工的影响1.发生在挡土结构上的事故。
挡土结构未设止水帷幕或虽设置止水帷幕，但挡土结构或止水帷幕存在缺损（主要原因是施工方法不当，施工质量不高，挡土防渗柱龄期不足等因素造成止水帷幕空洞、蜂窝、开叉等），当坑内降水开挖后在地下水作用下，水携带淤泥质土、松砂粉土等细粒土从基坑以上的挡土结构的背部流入基坑内，如情况严重，会造成坑周地面或路面下陷和周围建筑物沉降倾斜、地下管线断裂等事故。
高层建筑深基坑施工要点控制分析
高层建筑深基坑施工要点控制分析摘要：高层建筑深基坑施工要严格按照相关规范要求循序渐进的进行，深基坑支护设计方案是深基坑施工成功的关键，因而深基坑支护设计方案应安全可靠、经济合理、技术可行；同时还要加强深基坑支护施工过程中的要点控制，因此本文针对高层建筑深基坑施工要点控制进行了总结分析。
关键词：高层建筑，深基坑施工，支护技术，要点控制。
中图分类号：[tu208.3] 文献标识码：a 文章编号：1 引言随着城市化进程的加快，用地需求日益紧张，高层建筑甚至超高层建筑日益增多，建筑工程对地下空间的开发和利用也不断扩大，对建筑地下结构及人防工程等的要求也越来越高，深基坑支护是临时的建筑，往往施工单位因加快施工进度、节省投资或者设计不合理等原因，忽略基坑支护施工的重要性，经常会发生深基坑垮塌、路基塌陷、基地隆起等安全质量事故，直接影响工程质量、工程进度以及工程成本等，严重时会影响到人民群众的生命财产安全，因此地下建筑开挖时的深基坑支护就尤为重要，我们要深刻的认识到深基坑支护的危险性和复杂性，施工人员要极尽全力避免事故，及时归纳深基坑支护施工的安全控制要点，总结经验。
2高层建筑深基坑施工前要点分析一般情况下深基坑是指开挖深度超过5m(含5m)或地下室三层以上(含三层)，或深度虽未超过5m的基坑，前提是地质条件及周围环境复杂、地下管线布置密集杂乱的工程。
1）支护方案。
高层建筑深基坑施工支护工程的成功的关键在于设计方案，设计方案是否合理经济、安全可靠，实施是否可行决定了深基坑支护的成败。
近年来深基坑施工案例越来越多，技术也日趋成熟，但是由于设计参数众多、地质条件不明确等因素，给深基坑支护工作增加了难度。
据资料不完全统计，在基坑施工的质量事故中，因为设计造成的事故占总数的比例高达43%。
究其原因，不外乎以下几点：盲目无根据设计、无证挂靠设计、参数取值错误、失误的地下水处理方法、不当的支护方案等。
因此为避免由于设计方案的问题导致的事故，要从以下几点抓起，首先设计人员要具备充分的知识，包括理论力学、结构力学、材料力学、流体力学以及地基等，同时还要具备设计基坑支护的经验，熟悉施工区域的水文地质条件，再结合建筑以及周边环境，设计出科学合理的深基坑支护方案。
地下水控制的四种方法
地下水控制的四种方法
地下水是地球上重要的水资源之一，但当地下水超过合理的水位时，可能会引发许多问题，如土壤沉降、建筑物受损、地下水污染等。
因此，地下水的控制非常重要。
以下是地下水控制的四种常用方法：
1. 泵水抽引
泵水抽引是最常见的地下水控制方法之一。
通过使用水泵，将地下水抽引到地表，从而降低地下水位。
这种方法常用于建筑工地或深基坑降水处理中。
2. 排水沟建设
排水沟建设是另一种有效的地下水控制方法。
通过挖掘排水沟，将地下水引导至远离建筑物或作业区域的区域，以减少地下水对周围环境的影响。
排水沟的设计需要考虑降水量、土壤类型和地形等因素。
3. 地下屏障
地下屏障是一种地下工程结构，可以有效地控制地下水流动。
常见的地下屏障包括钢板墙、土壤固化墙和混凝土壁等。
地下屏障的设置可以防止地下水流向特定区域，起到控制地下水的作用。
4. 人工增渗
人工增渗是一种通过注入水或其他液体来提高地下水位的方法。
这种方法常用于干旱地区或地下水资源枯竭的地方。
通过人工增渗，可以恢复地下水位，保持地下水的供应。
综上所述，泵水抽引、排水沟建设、地下屏障和人工增渗是常用的地下水控制方法。
根据具体情况选择合适的方法，可以有效地控制地下水位，保护周围环境和建筑物的安全。
第五节 地下水控制
渗透系数 方法名称 集水明排 真空井点 填土、粘性土、砂土 降 水 喷射井点 填土、粘性土、砂土 砂土、碎石土、 管井 岩溶岩、破碎带 粘性土、砂土 截水 碎石土、岩溶岩 回灌 填土、砂土、碎石土 0.1～200 不限 1.0～200.0 0.1～20.0 土类 (m/d) <20.0 0.1～20.0
• 降低地下水的方法 • 四、集水明排法 • 在地下水位较高地区开挖基坑，会遇到地下水问 题。如涌入基坑内的地下水不能及时排除，不但 土方开挖困难，边坡易于塌方，而且会使地基被 水浸泡，扰动地基土，造成竣工后的建筑物产生 不均匀沉降。为此，在基坑开挖时要及时排除涌 入的地下水。当基坑开挖深度不很大，基坑涌水 量不大时，可采用集水明排法。 • 集水明排法属于重力式排水，它是在开挖基坑时 沿坑底周围开挖排水沟，并每隔一定距离设置集 水井，使基坑内挖土时渗出的水经排水沟流向集 水井，然后用水泵将水抽出坑外。集水明排法是 应用最广泛、最简单、经济的方法。
N 75 1 2
• 式中 K1——安全系数，一般取2； • Q——基坑涌水量（m3/d）； • H——包括扬水、吸水及各种阻力造成的水头损失 在内的总高度（m）； • η1——水泵效率，0.4～0.5； • η2——动力机械效率，0.75～0.85。 • 一般所选用水泵的排水量为基坑涌水量的1.5～2.0 倍。
• 1、动水压力和流砂 • 粒径很小的非黏性土，在动水压力作用下 ，土颗粒极易失去稳定，而随地下水一起 流动涌入坑内，这种现象成为流砂，也称 为管涌冒砂。发生流砂现象时，地基完全 失去承载力，工人难以立足，施工条件恶 化；土边挖边冒，难以达到设计深度；引 起边坡塌方，使附近建筑物下沉、倾斜， 甚至倒塌；拖延工期，增加施工费用。因 此，在施工前，必须对工程地质资料和水 文资料进行详细调查研究，采取有效措施 来防治流砂现象。
高层建筑深基坑支护质量控制要点分析
高层建筑深基坑支护质量控制要点分析作者：韩少春解玉俊来源：《城市建设理论研究》2013年第30期摘要：随着社会经济的发展，高层建筑不断增加，对基坑的要求也越来越深，深基坑支护工程虽属临时性工程，但其施工方案的可靠性及施工质量将直接影响地下室主体施工的结构和作业工人人身安全，且其施工的技术复杂性，有的却远甚于永久性的基础结构或上部结构，稍有不慎，不仅将危及基坑本身安全，还会殃及临近的构筑物和各种地下设施，造成巨大损失。
本文主要对高层建筑深基坑支护质量控制要点进行分析。
关键词：高层建筑；深基坑支护；质量控制中图分类号：TV551.4文献标识码： A引言：近年来，高层建筑的迅速兴起，促进了深基坑支护技术的发展。
各地在深基坑开挖和支护技术方面积累了丰富的设计和施工经验，新技术、新结构、新工艺不断涌现。
基坑支护体系可以有效避免基础施工出现坍塌等安全事故，科学合理的基坑支护体系设计施工，有助于简化高层建筑施工组织设计，加快项目施工进度的同时降低工程施工成本，对于提高高层建筑基础施工安全具有举足轻重的作用。
深基坑和深基坑支护技术概述深基坑住房和城乡建设部建质（2009）87号文关于印发《危险性较大的分部分项工程安全管理办法的通知》规定：一般深基坑是指开挖深度超过 5 m(含5m)或地下室3层以上( 含3层) 或深度虽未超过5m，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。
深基坑支护深基坑支护指为保证地下结构施工及深基坑周边环境的安全，对深基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。
深基坑支护的主要特点：一是深基坑支护工程具有很强的个性，应结合地区具体情况具体运用深基坑工程安全等级、支护结构允许变形规定标准。
二是深基坑支护工程具有很强的区域性和实践性，不能简单地照搬支护方法经验。
三是深基坑支护工程具有很强的综合性，其支护工程涉及到环保、经济、安全等因素。
四是深基坑支护工程具有较强的环境效应，支护方案优选时应考虑环境问题。
深基坑工程7-地下水控制
土壤冲刷
地下水流与土壤的相互作用， 有可能引发土壤冲刷问题。
地下水监测
1
施工期监测
在施工过程中实时监测地下水位和
基坑稳定期监测
2
水质。
监测地下水位对基坑稳定性产生的
影响，及时调整控制措施。
3
基坑回填后监测
观察地下水位的变化，确保地下水 恢复至原有水平。
深基坑工程案例分析
上海某大型基坑
我们将介绍一个成功的深基 坑工程案例，探讨其地下水 控制方案以及取得的效果。
制定应急预案，随时应对潜在的地下水问题。
地下水控制的未来趋势
新技术应用
利用先进的技术和工具， 如无人机和遥感技术，改 进地下水控制方法。
可持续发展
注重减少对环境的不良影 响，提倡可持续的地下水 控制方案。
数字化管理
借助信息技术和数据分析， 实现地下水控制过程的优 化和效率提升。
北京某建筑工地
我们将分享一些常见的地下 水控制问题，并探讨如何解 决和预防。
世界各地的最佳实践
了解来自世界各地的最佳地 下水控制实践和未来的发展 趋势。
地下水控制的安全性
1 现场保护
采取必要的安全措施，确保工人和周围环境的安全。
2 施工监控
定期检查设备和排水系统的运行情况，确保其正常工作。
3 应急准备
1 安全性
2 土壤稳定性
地下水控制对于保证 工地的安全非常重要， 减少地质灾害的风险。
合适的地下水控制方 法可以防止土壤液化 和冲刷，提高基坑的 稳定性。
3 施工效率
有效的地下水控制可 以提高施工效率，减 少不必要的洞堵和排 水时间。
地下水控制方法
减压排水
通过降低周围土壤的水 位以控制地下水。
深基坑开挖中的地下水位控制方法
深基坑开挖中的地下水位控制方法深基坑开挖是建筑工程中常见的一项关键工序，它在城市的高层建筑、地铁、桥梁等工程中占据着重要的地位。
在深基坑开挖过程中，地下水位的控制是一个十分关键的问题，它直接影响着工程的进展和质量。
本文将探讨深基坑开挖中的地下水位控制方法。
在深基坑开挖过程中，地下水位的控制是必不可少的。
首先，我们需要了解地下水位的情况，通过地质勘探、地下水位的监测以及水文地质调查，得出地下水位的基本情况，确定其波动范围和变化趋势。
根据地下水位的情况，我们可以采取以下一些地下水位控制方法。
首先，地下水位降低法是一种常用的方法。
通过降低地下水位，可以减少周围土体的水分含量，从而提高土体的强度和稳定性。
降低地下水位的方法主要有抽水和井点排水。
抽水是将地下水通过井点抽取至地面的过程。
根据地下水位和开挖深度的关系，可以确定抽水井的位置和数量。
同时，需要根据地质条件和抽水量，选择适当的抽水设备和方法，确保抽水过程的顺利进行。
井点排水是通过在开挖区域周边设置排水井点，将地下水引导至井点，通过井点进行排水。
井点排水具有连续性和稳定性好的特点，适用于开挖深度较大、土体固结差的场合。
在设置井点时，需要考虑井点的布置密度和井点间的距离，确保地下水能够有效地引导至井点。
除了地下水位降低法，还可以采取地下水位封堵法。
这种方法主要适用于地下水位较高、降低地下水位不容易的情况。
地下水位封堵法通过在开挖区域的外围设置水封隔离帷幕或者封堵墙，阻止地下水进入开挖区域。
水封隔离帷幕可以采用钢板桩、混凝土墙体或者水泥浆封堵，具有较好的隔离效果。
此外，还可以采取地下水位控制井后盖板法。
在井点处设置盖板，通过调节盖板的高度，控制地下水的排泄速率。
地下水位控制井后盖板法适用于开挖过程中地下水位的波动较大、排水量不稳定的情况。
通过调节盖板，可以满足开挖的需要，保证施工的安全性和稳定性。
在深基坑开挖中，地下水位控制是一项重要的工作，对于保障工程的施工安全和质量起到至关重要的作用。
基坑地下水的控制方法有哪些
基坑地下水的控制方法有哪些地下水的控制方法主要有降水、截水和回灌等几种形式，这几种形式可以单独添加，也可以组合使用。
（1）降水降水的方法有集水明排和井点降水两类。
集水明排属重力降水，它是在开挖沉陷基坑时沿坑底周围开挖排水沟，距离并每隔一定距离设置集是水井，使基坑内挖土时鼻涕的水经排水沟流向集水井，然后用水泵将水排出坑外。
这种方法的不足之处是，地下水沿海地带坡面或坡脚或坑底坑底渗出，以使坑底软化或泥泞;当基坑开挖深度较大时，如果土的颗粒较细，在地下水动水压力调节作用的作用下，还可能引起流砂、管涌、外壁隆起和边坡失稳。
因此，集水明排这种地下水控制方法虽然设备简单、施工方便，但在深基坑工程中单独使用有一定的条件。
图7所示为分层明沟堤防，属于集水明排的一种形式，主要适用于基坑深度较大、地下水位较高、且上部有透水性强的土层的建筑物基坑排水。
它在基坑边坡上设置2～3层明沟及相应的集水井，分层堵截并排除上部土层中的地下水，以避免上层地下水冲刷基坑下部边坡，造成塌方。
井点降水是应用最广泛的降水方法，是高地下水位基坑工程施工的重要措施之一。
井点降水主要是将带有滤管的沉设工具降水到基坑四周的土中，利用各种抽水工具，在不冷心结构土的结构的情况下，将地下水抽出，使地下水位降低到壁坑底以下，保证基坑开挖能在较干燥沉陷的施工环境中进行。
井点降水的积极作用是;1）通过降低地下水位消除基坑及坑底的渗水，改善施工作业条件;2）增加边坡稳定性，防止坡面和基底锐减的土粒流失，以避免流砂现象;3）降低承压水位，防止坑底隆起与破坏;4）改善基坑的砂土特性，加速土的固结。
井点降水法主要有轻型井点法、喷射井点法、电渗井点法、管井井点和深井井点法等。
我们将在后面的问题中再详细讨论它们的施工工艺。
（2）截水在城市中心区建筑密集的地区开挖深基坑，降水时还要考虑对周围环境的影响。
当因降水造成降水的沉降固结下沉，会危及地上建筑物和地下管线的安全与使用时，宜采用截水的方法来控制地下水。
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高层建筑深基坑地下水控制
作者：杨艳
来源：《城市建设理论研究》2012年第29期
摘要：长白县地区工程地质中地下水含量丰富，这使得在地区深基坑工程施工中必须采取有效的地下水控制措施。
本文简要论述了在本地区深基坑地质勘探和设计施工中一些地下水控制方法的选择和措施，如动水压力和流砂的防止措施以及基坑涌水量的计算等。
关键词：高层建筑；深基坑；地下水控制
Abstract: Changbai County regional engineering geology in underground water content, which makes effective groundwater control measures, must be taken in the deep foundation construction. This article briefly discusses the deep foundation pit in the region some of the geological exploration and the design and construction method of groundwater control options and measures, such as hydrodynamic pressure and flow of sand prevention measures as well as the calculation of the amount of water Pit.Key words: high-rise buildings; deep foundation; groundwater control
中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A文章编号：
长白县城区位于长白向斜的东端鸭绿江大断裂上，向东与朝鲜的惠山—利源坳陷相接，断裂构造发育，褶皱复杂，向斜核部由石炭、二叠系地层组成。
向南依次出现奥陶系、寒武系、震旦系地层。
向北翼多被中生代、新生代地层覆盖。
城区内主要河流为鸭绿江，地下水资源丰富。
这使得高层建筑深基坑中经常会遇到地下水，由于地下水的存在，给深基坑施工带来很多问题，如基坑开挖，边坡稳定，基底隆起与突涌、浮力及防渗漏等。
为了确保高层建筑深基坑工程施工正常进行，必须对地下水进行有效治理，若处理不当会发生严重的工程事故，造成极大的危害。
因此，地下水的控制工作已越来越受到重视，成为本地区深基坑施工中的重要组成部分。
要治理好地下水，就必须了解场地的地层结构，查明含水层厚度，渗透性和水量，研究地下水的性质、补给和排水条件，分析地下水的动态特征及其与区域地下水的关系，寻找人工降水的有利条件，从而制定出切实可行的最佳降水方案。
一、动水压力和流砂粒径很小的非黏性土，在动水压力作用下，土颗粒极易失去稳定，而随地下水一起流动涌入坑内，这种现象成为流砂[1]。
产生流砂的原因主要外因取决于外部水位条件，而内因取决于土的性质。
1.产生流砂的外因地下水的渗流对单位土体的土颗粒产生的压力称为动水压力，用表示，它与单位土体内渗流水受到土颗粒的阻力T大小相等、方向相反。
如图1-1所示，水在土体内从A向B流动，沿水流方向任取一土柱体AB，其长度为L，横断面积为S，两端点A、B之间的水头差为。
计算动水压力时，考虑地下水的渗流加速度很小，因而忽略惯性力。
作用于AB土体上的力有：，其中g为重力加速度, 为水的密度,S为断面积；土柱体内水的重量；为土柱体中的土颗粒对渗流水的总阻力， T为土体的阻力。
根据静力平衡条件，得
将代入上式，可得式中，，称为水力坡度。
设水在土中渗流时，对单位土体的压力为，由作用力等于反作用力、但方向相反的原理，可知：由此式可知：动水压力与水力坡度成正比；动水压力作用方向与水流方向相同。
由于动水压力与水流方向一致，所以当水在土中渗流的方向改变时，动水压力对土就会产生不同的影响[2]。
如水流从上向下，则动水压力与重力方向相同，加大土粒间的压力。
如水流从下向上，则动水压力与重力方向相反，减少土粒间压力，也就是土粒除了受水的浮力外，还要受到动水压力向上举的趋势。
如果动水压力等于或大于土的有效重度，即此时，土粒即可能失去自重，在动力压力作用下处于悬浮状态，随着渗流的水一起流动，即出现所谓流砂。
2.产生流砂的内因
由土的三相比例指标换算公式可知，土在水中的有效重度与孔隙比的关系：
式中—土的饱和重度；—土的相对密度；—土的孔隙比。
所以，土粒愈细，有效重度愈小，孔隙比愈大，在孔隙水动力压力作用下就愈容易产生流砂。
根据经验，流砂一般容易发生在细砂、粉砂等砂性土壤中。
所以，为避免施工过程出现流砂，施工前即应了解工程场地的地质、水文情况、以便预先采取措施防治。
3.流砂的防治措施细砂、粉砂等砂性土壤一般容易发生流砂现象，但是否出现流砂现象的重要条件是动水压力的大小和方向。
在一定条件下土转化为流砂，而在另一些条件下，又可将流砂转变成为稳定土。
因此，在基坑开挖中，防治流砂的原则是“治砂必先治水”。
防治流砂的途径有：一是减少或平衡动水压力；二是改变动水压力方向；三是截断地下水流。
具体措施有：（1）枯水期施工：因地下水位低，坑内外水位差和动水压力小，因此不易产生流砂。
（2）抛沙袋或大石块重压法：在施工过程中如发生局部的或轻微的流砂，可组织人力分段抢挖，使挖土速度超过冒砂速度，挖至标高后，立即铺设芦席并抛沙袋或大石块，增加土的压重，以平衡动水压力。
（3）打钢板桩法：将板桩沿基坑周围打入坑底面一定深度，增加地下水从坑外流入坑内的渗流路线长度，从而减小水力坡度，降低动水压力，防止流砂产生。
（4）水下挖土法：就是不排水施工，使坑内外的水压相平衡，不致形成动水压力。
（5）人工降低地下水位法：如采用轻型井点，喷射井点及管井井点等，由于地下水位降低，在降水疏干区流砂失去了流动的条件，不会产生流砂。
而在疏干区以下，地下水的渗流向下，使动水压力的方向也朝下，增大土粒间的压力，从而有效制止流砂的产生[3]。
因此，此法应用广且较可靠。
（6）地下连续墙法：沿基坑四周筑起一道连续的钢筋混凝土墙，以支撑土壁、截水并防止流砂。
此外，在含有大量地下水土层或沼泽地区施工时，还可以采取土壤冻结法等。
对位于流砂地区的基础工程，应尽可能用桩基或沉井施工，以节约防治流砂所增加的费用。
二、基坑涌水量的计算地下水渗入基坑的涌入量的涌水量与土的种类、渗透系数、水头大小、坑底面积等有关，可通过抽水试验确定或实验经验估算，或按大井法计算。
流入基坑的涌水量Q为从四周坑壁和坑底流入的水量之和，一般按下式计算：
在选择水泵考虑水泵流量时，因最初涌水量比较稳定，涌水量大，按上式计算出的涌水量应增加10%～20%。
当基坑开挖的土层由多种土组成，中部夹有透水性能的砂类土，基坑侧壁出现分层渗水时，可在基坑边坡上按不同高程分层设置明沟和集水井构成明排水系统，分层阻截和排除上部土层中的地下水，避免上层地下水冲刷基坑下部边坡造成塌方（图2-1）。