基坑工程中的地下水控制及实时监测规范

（一）基坑工程及其类型

为了保证基础施工以及地铁车站、地下停车场、仓库、变电站、市政工程建设的顺利进行，需要向地表以下开挖土体，成为一个为工程施工而提供的地下空间即形式基坑。随着上部建筑高度越来越大，基础埋深相应增加，以及对地下空间的利用技术不断加速发展，导致基坑工程逐渐成为基础工程的一个重要组成部分。

在岩土体中开挖，随深度加大，若不采取相应措施，必然会出现基坑周边土体变形、坍塌、地下水渗流、土体失稳等现象，为确保基坑内主体建筑结构及周边环境的安全，如何对基坑采取临时性或永久性支挡、加固、保护和地下水控制措施，则是基坑支护技术涉及的内容。用于支挡或加固基坑侧壁并承受土水压力荷载的结构即为支护结构。

根据工程目的、特点和使用周期，基坑支护结构可分为临时性结构和永久性结构。在大多数情况下，基坑支护是作为地下工程施工时的临时性支挡，在永久工程（如基础）施工完成后，对基坑进行回填，则支护结构即失去了作用；另外一种情况是支护结构在施工期间承担支护作用，保证地下结构顺利完成，在建筑物建成后仍作为建筑物的一部分永久使用，除了用于承担水平荷载外，还承担部分竖直荷载。两种结构在设计荷载取值、结构耐久性要求等方面是有差别的。

随着工程建设的发展，为适应复杂的地质与周边环境条件，不断有新的支护结构形式用于实践，如重力式水泥土墙、复合土钉墙、支挡式结构等。采用的支挡结构有单排桩、双排桩、地下连续墙等，根据支撑性质又可以分为悬臂式支挡结构、锚杆锚固支撑、内支撑等类型。锚杆也可以与重力式挡土墙、土钉墙等联合使用。

在基坑工程中，一个不容忽视的问题是对地下水的控制。土体含水量变化直接影响边坡的稳定性，同时地下水的渗流也可能造成流土、管涌及接触冲刷等破坏，而承压水压力较大时，还需要考虑是否会出现基坑突涌破坏。除了地下水对基坑本身造成破坏外，为疏干基坑导致局部地下水位降低还会引起土体有效应力增加、地面出现附加沉降变形等问题，影响周边建（构）筑物的安全。基坑工程的成败很大程度上取决于对地下水的处理。

（二）基坑工程技术(www.xing528.com)

随着基坑开挖深度与规模的不断增加，基坑工程技术已经成为土木工程施工中的一个关键环节。它从原来只是一项为了完成工程施工而开展的临时性辅助工作，逐渐发展成综合性的系统工程技术，它涵盖基坑工程勘察、设计、施工、监测与检测、地下水控制、开挖施工等一系列内容。

一般基坑支护结构为临时性设施，在追求安全性与经济性的平衡过程中，稍有不慎就可能导致基坑工程失败。基坑失稳按形式可以分为岩土体自身破坏和人工结构破坏两大类。岩土体自身破坏类型有基坑整体出现滑动破坏、坑底土体隆起失稳、坑内土体抗剪切能力不足而出现“踢脚破坏”、土体对锚杆及土钉约束力不足而拔出破坏、土体颗粒抗渗流能力不足出现渗透破坏、突涌破坏、重力式结构倾倒与滑移破坏等，这些问题主要采用土力学与地下水动力学的理论来解决。人工结构破坏主要为桩、墙、锚杆、内支撑等支挡结构的承载力、刚度或稳定性不足引起的失稳、断裂、过大弯曲变形等。上述两种破坏均可能造成周边建（构）筑物连锁性破坏。

为了避免出现上述破坏，基坑工程设计主要包括基坑稳定性计算、基坑变形计算、地下水渗流与地下水控制计算、支护结构水土压力计算、支护结构变形与内力计算等。在人工放坡、土钉墙及重力式挡土墙设计中，其主要计算理论基础还是土力学。随着基坑开挖深度加大，柔性支挡结构设计逐渐成为设计的重点和难点。早期一般采用静力平衡法、塑性铰法及等值梁法等古典方法进行设计，但是这种古典方法计算结果与实测相比一般偏大，也无法计算支挡结构变形，而山肩帮男法、弹性法、弹塑性法等解析法可以部分解决上述问题。现有规范将被动侧土体、支撑与锚杆等均视为弹性体，对挡土结构采用平面杆系结构弹性支点法进行计算。弹性支点法部分考虑支撑区变形与应力的耦合，但其基本假设并不完善，计算需要利用杆件有限元理论进行求解。当基坑不规则、支撑结构非常复杂时，采用三维分析进行数值分析计算已成为常用的计算手段。

基坑工程是一项实践性特别强的工作，因理论研究滞后于工程实践，现有理论难以完全满足工程需要。首先，土力学及地下水动力学计算需要的岩土体物理力学及渗流参数往往难以获得，而本构模型也与实际有一定差异；其次，每个基坑千差万别，难以用简单理论一概论之，如每个基坑所处的地质条件各不相同，周边建筑及管线条件及地表荷载等也有差异，基坑开挖深度、范围及季节气候等均可影响基坑工程的成败；另外，基坑工程属于一个与过程密切相关的课题，具有显著的时空效应，支护结构上承担的荷载并不是一成不变，计算得到的水土压力一般为极限状态下的主动与被动值，这与实际水土压力为一个与时间相关的变量不符，因此施工工艺、开挖与支撑次序与时间节点等均可影响结构荷载与内力；最后，技术人员对基坑工程技术的认识水平也影响基坑工程的成败。

基于基坑工程本身的复杂性及理论的不足，通过实时监测来保证工程顺利实施显得尤为重要。目前基于基坑监测数据分析的风险管理和安全评估已经大量用于工程实践，也成为研究热点。采用以理论为导向、重视地区工程经验、实测定量三者相结合的方法，在基坑工程方案选择、设计及施工控制中，越来越得到认可和重视。