基坑降水在施工中的应用研究_开题报告

一、文献综述

（一）国内研究现状

20世纪 80年代中期，随着改革开放的逐步深入，经济建设迅猛发展，我国开始出现深基坑，出现了两层地下室，开挖深度 8m左右。进入 20世纪 90年代，我国的高层和超高层建筑进入迅速发展的阶段。如上海高层建筑已超过 2000幢。工程实践的增多促进了基坑工程学科的发展和支护结构形式的多样化。城市地下空间的开发和高层建筑的出现产生了大量的深基坑工程，因为深基坑的出现，住房面积的空间使用问题得到了明显的改善，当前城市状况已经开始呈现出向空中和地下发展的趋势。但是，随之而来的技术难题，也给现在的研究者们增加了不少麻烦。在这些难题中，基坑降水是最重要的一项。

在深基坑施工中，基坑降水是一项重要内容。基坑工程施工过程中进行降水，可以提高土体强度、减小坑后水压力、防止流砂等渗流破坏、稳定边坡，但基坑降水必然引起周围地基中应力场的改变和地下水位的变化，降低地下水位将造成邻近建筑物和地下设施的附加沉降，对周围环境产生不良影响，甚至出现工程事故，如建筑物开裂、基坑周围地下水管及煤气管爆裂等。据不完全统计，仅上海市区近几年由于基坑降水或其他原因导致地下水位的涨落就引发多起工程事故事例，有些还造成了较为严重的后果。

我国在工程建设中应用降水技术始于1953年，后在北京地铁施工中采用了深井降水。到七十年代，已发展到采用电渗法、真空法、喷射井点、深井降水等单项技术或多项技术综合应用的程度，先后在沟渠、水闸、船坞、钢铁厂、地下隧道、桩基和深基坑各类工程中起到很大作用，其中最大降水深度186米，排水量达到3000m3/h。八十年代以后降水工程大量进入城市高层建筑的深基坑领域，带来显著的经济效益。90年代以后，由于有了一定实际经验的积累，加上各研究单位的积极参与，使基坑治水工程取得了较大成绩，并专门制定了相应的旋工指南及法规。

国内井点降水方法是新中国成立后逐步发展起来的，随着国家基本建设的发展和国民经济水平的提高逐步完善提高。在上世纪五十年代，深基坑技术尚不发达，大深度地下结构主要采取沉井等方法施工，降水只作为辅助工艺来发展，这一阶段降水的对象以潜水为主，一些重大工程中采用了轻型井点和喷射井点方法进行降水，并取得了较好的成果。上世纪八十年代开始到九十年代中期，深基坑工程逐渐增多，这一时期积累了众多现场实测数据，获得了一系列的研究成果，初步掌握了基坑内外布置井点降水时渗流场分布规律和降水是周围地层沉降的趋势。同时施工中开始遇到承压水控制问题，上海地区1985年浦东煤气厂过江管工作井工程中发生了首次承压水事故。从上世纪九十年代中期到目前，工程界对降水诱发周围地层沉降控制给予了更多的关注，逐步认识到城市施工中，控制水头压力的同时必须致力降水诱发的地层沉降，逐步建立“以水位控制为前提、以沉降控制为核心”的地下水综合治理体系，以保证大规模地下空间开发过程中城市功能的正常运作和社会生活的安定。

在国内，沈珠江首先把 Biot固结理论有限元法应用于固结分析，他对位移和孔隙水压力都取线性插值函数；殷宗泽等根据流量平衡的概念，结合虚位移原理得到了类似的方程；龚晓南采用等价值点流量等于等价值点压缩量的粘土饱和条件推导了 Blot固结理论的连续性方程。孙钧领导的学科组首先进行了将渗流、粘弹塑性、遇水膨胀特性同时考虑的耦合模型的试验和二维数值分析研究，并将成果成功运用到某水电站承压引水隧洞的建设上。

城市中的深基坑工程大多处在密集的建筑群中，施工场地狭窄，有些工程的基础还紧邻已有构筑物或建筑物的基础。基坑降水引起邻近建筑沉降是一个复杂的综合性问题，如果再考虑开挖的影响就更复杂，特别是在特殊的不良的土层中，问题更加尖锐。所以在基坑开挖降水时，如何正确进行降水，对基坑支护设计和施工有重要的意义。

基坑降水引起邻近建筑物变形归根结底是基坑周围土体固结的结果，而基坑降水引起的周围土体沉降是由于降水后土体中有效应力增加而导致的结果，属于地面沉降计算理论的范畴。但降水引起的地面沉降不同于单纯应力作用下的地面沉降而是渗流场与应力场的耦合作用的结果。 

虽然基坑降水问题已经被日趋重视，降水工程也日益增多，但目前关于降水影响的理论研究还不全面，不能满足降水实际工程的要求。

（二）国外研究现状

第一个有记录的工程降水实例，是百余年前英国伦敦到伯明瀚铁路的基尔期比隧道施工中布置过的竖井抽水。工程降水迄今已有一百年的历史，最初用竖井继而用深井。三十年代开始采用双阀式、自冲式井点，发展到四层至五层井点系统。在喷射井点问世后，逐渐综合协调，成为井点系统、深井、喷射井在同一工程中交叉使用的大格局，如七十年代日本千叶县川崎制铁所人工填土地基加固工程中，用一万眼井点，一万多米总管和100台井点泵工作，规模十分壮观。

基坑降水过程中渗流应力耦合问题在1925年太沙基(Terzaghi)针对饱和土提出了有效应力原理和一维固结理论，首次建立了渗流场与应力场的相互关联方程。后来太沙基(Terzaghi)和伦杜立克(Rendulic)将此扩展到准三维固结方程f扩散方程)。

比奥(Biot)在 1941年提出了更 为严格的三维固结理论。这个理论考虑了土骨架和孔隙水的相互作用。比奥沿用太沙基的有效应力原理，从土体的平衡微分方程、几何方程、土骨架的本构方程、渗流微分方程，建立了线弹性的三维固结方程。比奥固结理论的基本特点是它将土体内各点处压力之和不随时间而变的假设，把孔隙水压力消散紧密地与土的位移变形联系在一起。这使得它对渗流土体固结的估算比 Terzaghi—Rcndulic的三维固结理论更符合实际。但Terzaghi—Rendulic的三维固结理论简单，目前在工程界仍有广泛的应用。

降水引起的地面沉降计算理论在1976年 Goldberg等人研究了墙体最大侧移、最大地表沉降及沉降分布形态，并将墙体变形和地表沉降分布形态与开挖深度及土层条件联系起来。1981年 0’Rourke分析了基坑开挖及其相关工程活动引起的土体变形，指出基坑开挖前期的工程活动如降水、围护结构施工、桩基施工等会对土体的变形产生影响。

二、^范文提纲

1绪论

1.1国内外基坑降水运用现状

1.1.2基坑降水的发展概况

1.1.3降水对环境影响的研究

2基坑工程常用降止水方法

2.1井点降水及适用条件

2.2明沟排水方法及适用条件

2.3止水帷幕法

3井点降水的方法简介

3.1井点降水的适用条件

3.2井点降水施工

3.3井点降水的特点

4井点降水多周围环境的影响

4.1井点降水对周围环境构筑物和地下管线的影响

4.2井点降水对周围环境影响的防治措施

5工程实例

5.1工程概况

5.2工程地质及水文地质条件 

5.3基坑降止水方案设计

5.4基坑降水施工

4结论

三、参考文献

（10篇以上）

著作：

[1]张永波，孙新忠．基坑降水工程[M]  北京：地震出版社，2000．

[2]王景军．桩基支护与降水工程[M]  哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，2012．

[3]顾慰慈．建筑地基计算原理与实例[M]  北京：机械工业出版社，2011．

[4]吴林高，朱雁飞，娄荣翔，王建秀．深基坑降水工程承压水危害综合治理技术[M]．北京：人民交通出版社，2016．

[5]全国二级建造师执业资格考试用书编写委员会．市政公用工程管理与实务[M]．北京：中国建筑工业出版社，2016．

[6] 姜清华、颜克诚、蔡枫，浅谈基坑降水发展及优化设计[M]，中国水运，2006年4月第 12期.．

[7] 闫柱兵，自卫东，浅谈基坑排水[J]，内蒙古，内蒙古水利，2003．第一期，87页

[8] 符敏，刘新龙，深基坑降水理论研究及方案设计[J]，山西建筑，2007年3月，第33卷第7期，第118页

[9]中华人民共和国住房和城乡建设部，建筑基坑工程监测技术规范[M]GB50479-2009．中国建筑工业出版社 2009

[10] 中华人民共和国住房和城乡建设部，建筑与市政降水工程技术规范（JGJ/T111-98），建设部综合勘察研究设计院. [M]中国建筑工业出版社. 1999

[11]张明飞，超大深基坑支护与降水[J]，中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 ，cn：50-9210/tb 2016 09期第一卷