第二章 绿色施工基础技术

第一节 基坑施工封闭技术

在地下工程开挖施工中，基坑降水是决定深基坑工程施工成败的一个重要因素。基坑降水的方法很多，传统基坑降水是用水泵连续抽排，地下水的浪费很大，而且地下水的大量抽排会造成附近地表下陷、沉降。为减少水资源浪费、减轻地下水位降低产生的不利影响，保证基坑周边建（构）筑物的安全，可以考虑采用基坑封闭降水技术。基坑封闭降水是指在基坑周边增加渗透系数较小的封闭结构，从而有效地阻止地下水向基坑内部渗流，再抽取开挖范围内的少量地下水，从而减少地下水的浪费。基坑封闭降水技术由于抽水量少、对周边环境影响小、止水系统配合支护体系一起设计可以降低造价等优点被纳为新的绿色施工技术之一。

一、基础概述

1．主要技术内容

基坑施工封闭降水技术是指采用基坑侧壁帷幕或基坑侧壁帷幕对基坑底封底的截水措施，阻截基坑侧壁及基坑底面的地下水流入基坑，同时采用降水措施抽取或引渗基坑开挖范围内的现存地下水的降水方法。

2．技术指标

①封闭深度：宜采用悬挂式竖向截水和水平封底相结合，在没有水平封底措施的情况下要求侧壁帷幕（连续墙、搅拌桩、旋喷桩等）插入基坑下至不透水土层一定深度，深度情况应满足下式计算：

L=0.2hw-0.5b

式中L——帷幕插入不透水层的深度；

hw——作用水头；

b——帷幕厚度。

②截水帷幕厚度：应满足抗渗要求，渗透系数宜小于1.0×10-6cm/s。

③基坑内井深度：可采用疏干井和降水井，若采用降水井，井深度不宜超过截水帷幕深度；若采用疏干井，井深应插入下层强透水层。

④结构安全性：截水帷幕必须在有安全的基坑支护措施下配合使用（如注浆法），或者帷幕本身经计算能同时满足基坑支护的要求（如地下连续墙）。

二、全封闭深基坑降水技术

基坑封闭降水分为两种模式，一是止水桩插入隔水层，称为全封闭降水，如图2-1所示。二是止水桩未插入隔水层，称为非全封闭降水，如图2-2所示。当隔水层埋置不深时，为阻止地下水渗入基坑内，常将止水桩插入隔水层中，形成全封闭降水的深基坑。基坑外的地下水受到止水桩的阻隔不能渗透到基坑内，基坑内的地下水就变成了静态水。此时只要根据施工需要抽取坑底以下一定深度以上的地下水即可。

1．全封闭降水深基坑降水量计算

使用全封闭深基坑降水模式时，要根据图层的性质和特点、地下水层的性质、基坑深度、封闭深度和基坑内井深度进行综合考虑。全封闭深基坑降水的计算，只需疏干基坑内规定深度的静态水，结合止水桩内土体的给水度计算。但采用止水桩内整个土体的给水量计算又无此必要，因为全封闭降水并不需要把止水帷幕内的水全部疏干，只需疏干基坑内一定深度以上的静态水。一般降水将水位降低到基坑坑底以下0.5～1m，因为水位降低后形成水位坡度曲线，因此保守估计，我们考虑的给水土体为地下水位到井管末端（不包括滤管）范围内土体，如图2-3所示。

若该范围内属于同类土，则建立全封闭基坑降水量公式为

Q=A×（S+ir）×μ

式中Q——基坑内降水量；

A——基坑的平面面积；

S——水位降低值；

i——降水的坡度，可以取0.1；

r——降水半径，取；

μ——基坑内土体的给水度。

如地下水位到井管末端有不同图层，则计算降水量时要分层考虑每一土层给水量。将每一土层给水量相加得到封闭降水量。

2．工程案例

工程案例：某工程平面为矩形，尺寸为80m×60m，采用深层搅拌桩作为止水帷幕。该地基土层为细砂，已知渗透系数K为5m/d，基坑深8m，潜水水位离地面1m，含水层厚11m，施工要求降水深度在基坑底以下1m，基坑内土层给水度为0.08。

解：按全封闭降水（图2-3）

S=8-1+1=8

Q=A×（S+ir）× μ=80×60×（8+0.1×19.5）× 0.08=3821m 2

过滤半径r=0.2m，过滤器进水部分长度L=2m

单井的出水量：

由此可得：若提前3天降水

，取n=6口。

从技术经济上考虑，本工程给水拟采用6口井提前3天降水，即可输干坑内静态水。

运用全封闭降水方案时，如若基坑下有承压水存在，基坑开挖减少了含水层上覆盖不透水层的厚度时，当它减少到一定程度，承压水的水头压力可能顶裂或冲毁基坑底板，造成突涌现象。故当基坑下部存在承压水层时，应评价基坑开挖引起的承压水头压力冲毁基坑底板后造成突涌的可能性。

三、技术应用范围

本技术适用于有地下水存在的所有非岩石底层的基坑工程。