容易被忽略的成本优化点--基坑降水

前   言

基坑降水是指在开挖基坑时,地下水位高于开挖底面,地下水会不断渗入坑内，为保证基坑能在干燥条件下施工,防止边坡失稳、基础流砂、坑底隆起、坑底管涌和地基承载力下降而做的降水工作

对于房地产开发项目来说，地下工程（土方、支护、桩基、降水）由于其隐蔽性，并不为客户感知，但造价极高，又是不可或缺的工作，就如同“吞金兽”一般的存在，说不清、造价高又无法产生直接溢价。

也正是由于这部分工程的不确定性，大家也往往采取避而不谈的态度，做好地下工程，不仅能够达到建设目的，更能缩短工期，大幅降低成本，有效的提升项目利润，今天我们就来谈谈基坑降水的管理

本文从四个方面介绍：

01. 基坑降水基础知识

02. 基坑降水常用方法

03. 基坑降水注意事项

04. 基坑降水成本管控

要讲清楚基坑降水，就要先来了解下为什么要降水，降哪些水

1. 为什么要降水

基坑降水是指在开挖基坑时,地下水位高于开挖底面,地下水会不断渗入坑内，为保证基坑能在干燥条件下施工,防止边坡失稳、基础流砂、坑底隆起、坑底管涌和地基承载力下降而做的降水工作

2. 降什么水

基坑降水，主要降的是地表降水和地下水，地下水主要有三种：一是指与地表水有显著区别的所有埋藏在地下水的水，特指含水层中饱水带的那部分水；二是向下流动或渗透，使土壤和岩石饱和，并补给泉和井的水；三是在地下的岩石空洞里、在组成地壳物质的空隙中储存的水。

地下水分潜水和承压水两种。潜水储存于地表与第一层不透水层之间，是无压力重力水，可向四周渗透。

潜水大多来源于大气降水和地下埋设的上下水管道破裂漏水，主要积存于地表下杂填土和老建筑物被冲刷掏空的地基中。

承压水储存于两个不透水层之间含水层中，若水充满此含水层，则水具有压力。

基坑降水的方式很多，常见的有五种

1. 明沟加集水井降水

明沟加集水井降水是一种人工排降法。它具有施工方便，用具简单，费用低廉的特点，在施工现场应用的最为普遍。在高水位地区基坑边坡支护工程中，这种方法往往作为阻挡法或其他降水方法的辅助排降水措施，它主要排除地下潜水、施工用水和天降雨水。

在地下水较丰富地区，若仅单独采用这种方法降水，由于基坑边坡渗水较多，锚喷网支护时使混凝土喷射难度加大（喷不上），有时加排水管也很难凑效，并且作业面泥泞不堪阻碍施工操作。因此，这种降水方法一般不单独应用于高水位地区基坑边坡支护中，但在低水位地区或土层渗透系数很小及允许放坡的工程中可单独应用。

2. 轻型井点降水

轻型井点降水（一级轻型井点）是国内应用很广的降水方法，它比其他井点系统施工简单、安全、经济，特别适用于基坑面积不大，降低水位不深的场合。

该方法降低水位深度一般在3-6m之间，若要求降水深度大于6m，理论上可以采用多级井点系统，但要求基坑四周外需要足够的空间，以便于放坡或挖槽，这对于场地受限的基坑支护工程一般是不允许的，故常用的是一级轻型井点系统。

轻型井点适用的土层渗透系数位0.1-50m/d，当土层渗透系数偏小时，需要采用在井点管顶部用粘土封填和保证井点系统各连接部位的气密性等措施，以提高整个井点系统的真空度，才能达到良好的效果。

3. 喷射井点降水

喷射井点系统能在井点底部产生250mm水银柱的真空度，其降低水位深度大，一般在8-20m范围。它适用的土层渗透系数与轻型井点一样，一般为0.1-50m/d。但其抽水系统和喷射井管很复杂，运行故障率较高，且能量损耗很大，所需费用比其他井点法要高。

4. 电渗井点降水

电渗井点适用于渗透系数很小的细颗粒土，如粘土、亚粘土、淤泥和淤泥质粘土等。这些土的渗透系数小于0.1m/d，用一般井点很难达到降水目的。利用电渗现象能有效地把细粒土中的水抽吸排出。

它需要与轻型井点或喷射井点结合应用，其降低水位深度决定于轻型井点或喷射井点。在电渗井点降水过程中，应对电压、电流密度和耗电量等进行量测和必要的调整，并做好记录，因此比较繁琐。

5. 管井井点降水

管井井点适用于渗透系数大的砂砾层，地下水丰富的地层，以及轻型井点不易解决的场合。每口管井出水流量可达到50-100m3/h，土的渗透系数在20-200m/d范围内，降低地下水位深度约3-5m。这种方法一般用于潜水层降水。

1. 基坑降水方案确定条件

（1）场地条件

场地条件制约着降水方案的制定，它主要包括场地四周已有建筑物的高度、分布、结构和离拟建工程的距离；地基四周的地下设施（包括给排水管道、光纤电缆、供气管道等）；向外抽水排水通道以及供电情况等。

以及设计施工资料包括基坑开挖尺寸和分布；地下建筑物施工的有关要求等。这些条件决定了所采用降水方法和具体的设计施工方案，也决定了具体保证周边建筑物和地下设施安全的实施措施。

（2）地质条件

地基土分层地质柱状图及地质剖面图，各层岩土的物理力学性质，地下水类型及埋藏情况，水文地质情况，水质分析结果，特别是土层的渗透性。

土的渗透系数取决土的形成条件、颗粒级配、胶体颗粒含量和土的结构等因素，因此场区土层的不同深度和不同方位的渗透系数是不同的。渗透系数计算结果的真实性，势必直接影响降水方案的选择。由于影响渗透系数的因素复杂，一般勘察报告提供的数值多是室内试验数据，误差往往较大，只能供降水设计时参考，对重要工程应做现场抽水试验加以确定。

（3）地下水情况

要根据地质和水文资料，搞清楚场区各处透水层和不透水层向下沿深度的分布厚度和变化情况；掌握场区各处承压静止水位埋深，混合静止水位埋深和他们的年变化幅度及水位标高；查明场地地下水补给源的方位、距离和透水层的联系情况；搞清楚地下水层是否与江、河、湖、海等无限水源连通；不论潜水或承压水若与无限水源连通，都会造成降水困难甚至于降水无效

2. 设置数量

井点可以均匀布置在基坑周围，由于设置出入基坑的道路而少布一个井点是不会对降水效果产生太大影响的。但是，对于较大面积的基坑，有时为了确保降水效果，需要在基坑中设置一些降水井点。井点位置与基坑周边的最小距离一般不小于2米，以保证基坑边坡的稳定性。

（1）基坑宽度小于6米时可沿基坑长边方向布置单侧线性井点，大于6米则需两则布置或环状布置井点。单侧线性井点要布置在地下水流靠上游的方向上。

（2）降水井运行一段时间后，地下水会形成稳定的降水漏斗。降水漏斗的坡度约为1：10，也就是说，当井点处地下水位下降1米并长时间稳定时，离井点约10米范围内的地下水位都将受到影响，而且，距离井点越远降水幅度越小。

（3）一般要求地下水位降到基坑底高程以下0.5～1米，以保持基坑在开挖期间的干燥状态，同时也保障开挖过程中基坑边坡的稳定性。

（4）井点间距一般可选择0.8米、1.2米或1.6米，视地下水位和基坑深度而定。在特殊部位可以适当加密井点，以保证降水效果。

（5）冲孔深度应比滤管低0.5米左右，回填井管时用粗砂一直填到滤管以上至少1米，在离地表至少0.5米的深度内用粘土进行封口。

3. 地下水位的监测

降水过程中要对地下水的水位进行监测，确保地下水位经过较长时间的降水后保持在一个比较稳定的高程上，避免过度降低地下水位引起资源浪费和结构物不均匀沉降。同时，发现地下水位异常上升或降低时都应该迅速查找原因，排除隐患。

4. 不均匀沉降的预防 

基坑周围建筑物的不均匀沉降主要是由于地下水位降低，建筑物下面地基基础脱水后承载能力降低，在重力作用下被压缩、固结。为防止此类不均匀沉降必须控制地下水位过度、快速降低。通常采取减慢降水速度、打截渗帷幕、打井回灌地下水等措施。其中回灌地下水的方案比较简单有效，只需在建筑物与降水井之间靠近建筑物的地方打井并回灌地下水，便可很大程度地防止建筑物沉降。

基坑降水成本控制的难点有两个，一个是如何选择合理的基坑降水方案，第二个也是最困难的是如何在施工过程中控制降水成本

1. 科学合理选择基坑降水方案

（1）基坑降水方案的选择应根据工程地质、水文地质、周边环境条件、基坑支护设计和降水设计等文件，结合类似工程经验，编制降水施工方案。

依据场地的水文地质、基础规模、开挖深度、土层渗透性能等条件，选择包括集水明排、截水、降水及地下水回灌等地下水控制的方法。施工中地下水位应保持在基坑底面以下0.5--1.5m。       

（2）在软土地区开挖深度浅时，可边开挖边用排水沟和集水井进行集水明排；当基坑开挖深度超过3m，一般就要用井点降水。当因降水而危及基坑及周边环境安全时，宜采用截水或回灌方法。

2. 基坑降水施工过程成本管理

由于基坑降水周期不确定性比较高，过程监控比较困难，因而基坑降水施工过程的成本管理历来是成本管理种的软肋，如何做好过程成本管控呢？

2.1 降水工作时间的确定

基坑降水是持续整个主体结构施工的动态过程，如何24小时动态监控每口降水井运行状态，避免部分降水井停止降水后仍计取降水台班，成为控制的难点。

传统计量方式是通过抽查并记录降水井运转情况的方式，属于静态和被动控制，控制效率低，可靠性较差。可以通过监测用电量的方式来达到动态和主动监控的目的。

① 拉设降水专线

② 确定水泵综合功率

③ 定期巡查，避免专线乱搭建，挪作他用

④ 根据用电量计算水泵工作时间

2.2 控制过度降水

动态计量降水时间虽然提高了精度，但对于不必要的过度降水要如何控制呢

① 降水开始时间的确定

降水的开始时间不能按照实际开始抽水算起，原则上，降水开始计量时间，不应早于第一层（地下0-5米）完成时间节点

这是因为，实际操作过程中，由于施工需要，往往施工单位提前降水，以解决现场施工用水需求，并非实际的基坑降水需求。

② 降水结束时间的确定

对于何时可停止降水，应由地勘单位及设计单位根据抗浮计算予以确认。跟建筑形象进度不完全对应。

2.3 确定降水井最高效运转数量

降水切忌设备满负荷运转，应根据水位情况动态调整，可以将基坑内的降水井作为水位观察井，每天对基坑内的水位进行测量。

通过对降水后的地下水位进行每天动态监测，以1米作为控制红线，当水位小于基坑底1米时，加开降水井；当大于1米时，减少降水井运行数量。实现通过观测和动态控制基坑内地下水位，使降水井运行数量达到最高效，有效避免过度降水的情况。

2.4 合理排布降水井位置

基坑内降水井尽量布置在后浇带处，可降低后期因封堵材料变化而增加费用，也有利于准确定位。

基坑降水是土方工程、地基与基础工程施工中的一项重要技术措施，其技术独特，管控难度大，无法产生直接经济效益，但对施工开展，施工安全影响巨大。在工程实践中，应合理选择降水方案，过程加强监控，以起到方便施工组织、降低成本、缩短工期的目的