基坑工程降水方法及其優(yōu)化分析

摘 要：基坑工程的開(kāi)展能夠?yàn)榛邮┕ぬ峁┳銐虻陌踩?，保證其整個(gè)施工的主體以及周圍、地底的環(huán)境足夠安全，為工程的實(shí)施產(chǎn)生了較大的便利。而文章以“基坑工程降水方法及其優(yōu)化分析”為主題展開(kāi)論述，首先概述基坑工程相關(guān)的基本內(nèi)容，然后再介紹關(guān)于以濟(jì)南西客站站前廣場(chǎng)所實(shí)施的基坑工程降水的要素，接著再對(duì)基坑工程降水方法設(shè)計(jì)以及基坑工程降水相關(guān)數(shù)值的模擬及其優(yōu)化分析進(jìn)行論述，最后做出總結(jié)，希望能夠?yàn)槲覈?guó)基坑工程降水方法優(yōu)化提供借鑒。

關(guān)鍵詞：基坑工程；降水方法；優(yōu)化；分析；借鑒

1 基坑工程基本內(nèi)容概述

1.1 基坑工程的含義

基坑工程指的是為了保證基坑施工、主題地下結(jié)構(gòu)的安全以及周圍環(huán)境不受損害而采取的支護(hù)結(jié)構(gòu)、降水和土方開(kāi)挖與回填，其中包括了勘察、設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)等等，因此稱作基坑工程。基坑工程是集地質(zhì)工程、巖土工程、結(jié)構(gòu)工程和巖土測(cè)試技術(shù)于一體的系統(tǒng)工程，主要內(nèi)容有工程勘察、支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工、土方開(kāi)挖和回填、地下水控制、信息化施工及周邊環(huán)境保護(hù)等等。

1.2 基坑工程的特點(diǎn)

（1）基坑工程具有較大的風(fēng)險(xiǎn)性：由于基坑支護(hù)體系一般都是臨時(shí)措施，其荷載、強(qiáng)度、變形等多個(gè)方面的安全儲(chǔ)備較小。

（2）基坑工程具有明顯的區(qū)域特征：不同區(qū)域中有不同的工程地質(zhì)以及水文地質(zhì)條件，就算是在同一地區(qū)也可能會(huì)有較大的差異。

（3）基坑工程具有明顯的環(huán)境保護(hù)特征：基坑施工會(huì)引起周圍地下水位變化和應(yīng)力場(chǎng)的改變，從而導(dǎo)致周圍的土體發(fā)生變形，對(duì)相鄰環(huán)境造成不利的影響。

（4）基坑工程具有很強(qiáng)的個(gè)性特征：基坑所處的區(qū)域地質(zhì)條件具有多樣性，基坑周圍的環(huán)境具有復(fù)雜性，同時(shí)基坑形狀和基坑支護(hù)形式也都具有多樣性，這就決定了基坑工程具有鮮明的個(gè)性。

2 關(guān)于基坑工程降水的要素

2.1 施工地區(qū)及其周圍的環(huán)境

要開(kāi)展基坑工程，必須對(duì)指定地區(qū)及其周圍的環(huán)境進(jìn)行仔細(xì)的勘察，以便制定出合適的施工方案。以濟(jì)南西客站站前廣場(chǎng)基坑工程為例來(lái)進(jìn)行工程概況分析，這一基坑工程位于京滬高鐵主站房的東側(cè)，而京滬高鐵主站房的西側(cè)則為高鐵路基，處于站前廣場(chǎng)西側(cè)的則是為了濟(jì)南軌道交通6號(hào)線而預(yù)留的地區(qū)，距離西南角五十米左右就是為了建立公交樞紐的地區(qū)，剩下的地方就幾乎都是作為拆遷場(chǎng)地來(lái)進(jìn)行處理的，其中也沒(méi)有以及建好的既有建筑物，這就是濟(jì)南西客站前廣場(chǎng)基坑工程的地面概況。該基坑工程的地下結(jié)構(gòu)外墻和高鐵路基的距離僅為85米左右，沒(méi)有地下的管線，基坑地下的挖深平均為13米左右，但是由于北面和南面都是高層的建筑，因此就挖深為15.9米左右，而關(guān)于地鐵1號(hào)線的埋深則設(shè)為16.41至21.4米，整個(gè)基坑的支護(hù)范圍設(shè)定為470米×350米，這就使該基坑工程的地下概況。經(jīng)過(guò)了整個(gè)工程實(shí)施方案的制定，最后將該范圍內(nèi)各地區(qū)的水位降深進(jìn)行預(yù)設(shè)，如廣場(chǎng)區(qū)域的地下水位降深約為10米，南北區(qū)高層建筑地區(qū)的水位降深約為13米，預(yù)埋地鐵1號(hào)線降深約為14至19米，而自然地坪之下的地下水位降深則為18.5米至10米。要想基坑工程可以順利地實(shí)施，那么施工地區(qū)周圍環(huán)境的各個(gè)方面要素就是非常重要的，必須像該例子一樣進(jìn)行全方位的勘察，才能夠有足夠的保證。

2.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)的重要性

工程地質(zhì)與水文地質(zhì)也是基坑工程實(shí)施前及實(shí)施過(guò)程中所不可忽視的一部分，同樣是以濟(jì)南西客站站前廣場(chǎng)基坑工程為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。

該地區(qū)工程地質(zhì)環(huán)境為，地層上部是由軟可素粘性土、局部夾中、粗砂以及卵石土所組成的第四系全新統(tǒng)河流沖積成因，下部為由粘性土、袈裟圖以及卵石土構(gòu)成的第四系更新統(tǒng)山前沖擊成因，其中鉆探深度范圍內(nèi)底層可分為九層。對(duì)施工地區(qū)的工程地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行了細(xì)致的考察，才能夠確定條件是否符合施工要求，才能夠確定具體在該地域的哪個(gè)地區(qū)展開(kāi)施工。

3 基坑工程降水方法設(shè)計(jì)

3.1 止水帷幕

止水帷幕是基坑工程的工程主體外圍止水系列的總成，主要是用來(lái)阻止或者減少基坑側(cè)壁及基坑底地下水流入基坑而采取的連續(xù)止水體。止水帷幕是基坑圍護(hù)的三個(gè)主要部分之一，其作用就是使擋土墻后的土體固結(jié)，從而能夠阻斷基坑內(nèi)外的水層交流，主要是通過(guò)水泥土攪拌樁或者是壓密注漿這兩種形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。止水帷幕的主要作用就是如果基坑底面處于地下水以下，降水出現(xiàn)困難時(shí)進(jìn)行止水帷幕的設(shè)置，以此來(lái)防止地下水的滲漏，連續(xù)攪拌樁，單管、三管旋噴樁形成的止水墻就稱作是止水帷幕。這就是基坑工程降水方法中的主要方法之一。

3.2 降水方案

如果某些工程施工場(chǎng)地的地下水埋深比較淺，但是地下水儲(chǔ)量比較豐富的情況之下，就需要采取相關(guān)措施，才能夠防止在基坑工程實(shí)施過(guò)程中出現(xiàn)一些意外。出現(xiàn)這樣的情形，就需要在基坑的開(kāi)挖支護(hù)和其中的基礎(chǔ)施工過(guò)程中運(yùn)用相關(guān)的降水措施來(lái)對(duì)地下水進(jìn)行抽排。首先在進(jìn)行降水作業(yè)應(yīng)該采用大口徑管井降水井；然后再通過(guò)在基坑坑底和坑頂設(shè)置相應(yīng)的排水溝、集水盲溝以及集水井來(lái)配合第一個(gè)步驟中的管井降水，以此來(lái)達(dá)到有效控制地區(qū)地下水位的目的；最后就是在保證止水帷幕之外的地下水位能夠保持穩(wěn)定的前提之下，在止水帷幕的外側(cè)再進(jìn)行回灌觀測(cè)井的設(shè)置，從而就能夠有效減少基坑降水引起的帷幕外的地下水?dāng)_流，防止地面出現(xiàn)不均勻沉降的不良情況。

4 基坑工程降水相關(guān)數(shù)值的模擬及其優(yōu)化分析

4.1 數(shù)值計(jì)算原理

關(guān)于基坑工程降水相關(guān)數(shù)值的計(jì)算與研究，一般是采用FLAC3D這一軟件來(lái)進(jìn)行的，該軟件既可以對(duì)多孔介質(zhì)中的流體流動(dòng)進(jìn)行模擬，還可以對(duì)流體進(jìn)行單獨(dú)的計(jì)算，可以將滲流作為唯一必要條件，也可以將流體與力學(xué)二者的計(jì)算結(jié)合在一起來(lái)進(jìn)行。FLAC3D對(duì)于滲流的計(jì)算功能非常強(qiáng)大，對(duì)于解決完全飽和以及具有地下水變化的滲流問(wèn)題有積極的促進(jìn)作用，而同時(shí)其中滲流計(jì)算的控制微分方程還包括三種類型，主要有輸運(yùn)方程、質(zhì)量守恒方程以及本構(gòu)方程。

4.2 基坑工程降水方法的優(yōu)化分析

現(xiàn)如今的科學(xué)技術(shù)不斷地發(fā)展，計(jì)算機(jī)科技在很多工程施工前和施工的過(guò)程中都能夠起到非常重要的作用，由上文可知FLAC3D這一軟件對(duì)于基坑工程降水?dāng)?shù)據(jù)的計(jì)算十分有利，而該軟件同時(shí)也屬于計(jì)算機(jī)中的一種，由此可見(jiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)于基坑工程降水方法優(yōu)化分析的重要性。無(wú)論是在哪里進(jìn)行基坑工程的實(shí)施，都應(yīng)該事先對(duì)該地區(qū)的地下水變化規(guī)律以及周圍環(huán)境條件進(jìn)行細(xì)致的探查，以此來(lái)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，才能夠在運(yùn)用計(jì)算機(jī)的過(guò)程中事半功倍。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文主要通過(guò)基坑工程基本內(nèi)容概述、關(guān)于基坑工程降水的要素、基坑工程降水方法設(shè)計(jì)以及基坑工程降水相關(guān)數(shù)值的模擬及其優(yōu)化分析這四個(gè)方面展開(kāi)了論述，認(rèn)為如果要想將基坑工程的損失降到最低并且保證基坑工程能夠順利實(shí)施的話，就必須在降水方面尋找到真正優(yōu)化有效的方法，希望文中所總結(jié)出的優(yōu)化分析建議能夠?yàn)檫@方面的研究產(chǎn)生積極的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：李殷龍（1988，07-），男，漢族，四川南充人，畢業(yè)于西南石油大學(xué)，本科學(xué)歷，土木工程專業(yè)，現(xiàn)就職于南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院，土木工程系助教。