本實用新型屬于基坑工程領域，更具體的說，是涉及一種解決基坑開挖前預降水引起支護墻側移問題的變形控制體系。

背景技術：

隨著我國城市化的發(fā)展，城市建筑物密集度遠大于從前，越來越多的深基坑工程需要在城市建筑密集區(qū)內(nèi)施工，考慮并減小基坑變形成為了基坑設計、施工時的永恒話題。在天津、上海、杭州等高水位地區(qū)，在基坑開挖之前需進行預降水施工以保證基坑開挖施工時有一個較干燥的施工環(huán)境。

然而，鄭剛、曾超峰(2013)在“基坑開挖前潛水降水引起的地下連續(xù)墻側移研究”的文章中發(fā)現(xiàn)基坑開挖前的預降水過程會使得支護墻產(chǎn)生較大的向坑內(nèi)的側向移動，進而引起坑外地面的沉降，影響周圍建筑物的使用安全。Zheng and Zeng(2014)在文獻“Test and numerical research on wall deflections induced by pre-excavation dewatering”中表明基坑預降水引起支護墻側移的機理為：降水井工作后，降水井周圍的地下水將匯聚于降水井中，在地下水的定向流動過程中，地下水將施加給土體滲流力，該滲流力使得降水井周圍土體發(fā)生指向降水井的側移，對于整個基坑而言總體表現(xiàn)為基坑內(nèi)土體發(fā)生背離支護墻的側移，支護墻由于變形協(xié)調(diào)機制因而發(fā)生側移。以上機理說明，在基坑開挖前的預降水過程中，若能想辦法減小降水井降水而引起的背離支護墻的滲流力，則可以減小預降水引起的坑內(nèi)土體背離支護墻的側移，進而減小支護墻側移。為此，本實用新型將設計一種能夠控制基坑預降水引起變形的降水井錯位布置體系，它相對于目前常規(guī)的大致等間距、等長的降水井布置體系而言，不僅能夠滿足基坑降水的要求，還可以減小預降水過程中背離支護墻的滲流力，甚至使得預降水過程中基坑一定范圍內(nèi)出現(xiàn)較大的指向支護墻的滲流力，從而起到有效限制基坑預降水引起的支護墻側移及坑外土體與建筑物沉降的作用。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有基坑預降水施工引起支護墻及坑外土體變形的現(xiàn)實問題，提供一種能夠控制基坑預降水引起變形的降水井錯位布置體系，該體系可以有效限制基坑預降水引起的支護墻側移及坑外土體與建筑物沉降，從而降低施工安全風險。

本實用新型的目的是通過如下的技術方案來實現(xiàn)的：

該種能夠控制基坑預降水引起變形的降水井錯位布置體系，在基坑開挖前于基坑側壁設置有支護墻，在基坑支護墻范圍內(nèi)設置有若干口降水井；其特點是：所述各降水井的平面、立面布置是，降水井以基坑中軸為對稱軸分布在基坑中軸兩側至基坑支護墻范圍內(nèi)；降水井深度分布即立面布置是，距離基坑兩邊支護墻越近的降水井相對較深、距離基坑中軸越近的降水井相對較淺，同時，相鄰降水井間距分布即平面布置是，距離基坑兩邊支護墻越近的相鄰降水井間距相對較小、距離基坑中軸越近的相鄰降水井間距相對較大。

具體的，在基坑中軸至基坑支護墻同一豎直截面的垂直距離間至少布置有2口降水井，距離基坑支護墻由近及遠分別為降水井(1)、降水井(2)、…、降水井(n)；當基坑中軸與支護墻同一豎直截面的垂直距離間只能布置2口降水井時，所述降水井(1)的深度為基坑設計深度的1.25～1.3倍，所述降水井(2)的深度為基坑設計深度的0.85～0.9倍；所述降水井(1)與基坑支護墻的間距為1～2m，所述降水井(2)與降水井(1)的間距為4～6m；當基坑中軸與支護墻同一豎直截面的垂直距離間能布置3口及以上數(shù)量降水井時，所述降水井(1)的深度為基坑設計深度的1.25～1.3倍，所述降水井(n)的深度為基坑設計深度的0.85～0.9倍，所述降水井(1)至降水井(n)間的降水井深度按照0.05～0.15倍基坑設計深度的差值逐次遞減，且該范圍內(nèi)降水井的深度不小于降水井(n)的深度；所述降水井(1)與基坑支護墻的間距為1～2m，所述降水井(2)與降水井(1)的間距為4～6m，所述降水井(n)與降水井(n-1)的間距為15～20m，所述降水井(2)至降水井(n-1)間的相鄰降水井間距按照3～6m的差值逐次遞增，且該范圍內(nèi)相鄰降水井的間距不大于降水井(n-1)與降水井(n)的間距。

本實用新型的有益效果是：本實用新型提供的一種能夠控制基坑預降水引起變形的降水井錯位布置體系，是在現(xiàn)有基坑工程中降水井大致等間距等長布置的基礎之上，巧妙的調(diào)整降水井的平、立面布置，首先使得距離基坑兩邊支護墻越近的相鄰降水井間距相對越小、距離基坑中軸越近的相鄰降水井間距相對越大(調(diào)整降水井平面布置)，因而預降水過程中支護墻附近降水漏斗越緩，水力梯度越小，故滲流力越小，預降水引起的支護墻側移越??；其次，使得距離基坑兩邊支護墻越近的降水井相對越深、距離基坑中軸越近的降水井相對越淺(調(diào)整降水井立面布置)，因而預降水過程中靠近支護墻的降水井在深于相鄰降水井的區(qū)段能產(chǎn)生更大的指向支護墻的滲流力，從而減小了基坑內(nèi)土體發(fā)生背離支護墻的變形，進而減小了支護墻的側移，從而降低施工風險。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有施工方案中降水井布置剖面圖。

圖2為現(xiàn)有施工方案中基坑預降水引起的滲流力分布示意圖。

圖3為本實用新型實施例中降水井平面布置示意圖。

圖4為本實用新型實施例中某一基坑剖面內(nèi)降水井立面布置示意圖。

圖中：1，降水井1；2，降水井2；3，降水井3；4，降水井4；5，基坑支護墻(兼做止水帷幕)；6，基坑中軸(或?qū)ΨQ軸)；7，基坑設計深度位置；8，滲流力；9，初始地下水位線；10，降水后的地下水位線。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述，以下實施例可以使本專業(yè)技術人員更全面的理解本實用新型，但不以任何方式限制本實用新型。

首先，介紹一下現(xiàn)有施工方案中常見的降水井平、立面布置及基坑預降水引起支護墻及坑外土體變形的原因。圖1為現(xiàn)有施工方案中常見的降水井布置剖面圖，圖中僅給出一半基坑的情況，另一半基坑中降水井相對于基坑中軸6對稱分布。假設一半基坑在同一剖面上僅能布置4口降水井，圖1中，降水井1至降水井4深度均為H，相鄰降水井間距均為D，即均勻分布。在現(xiàn)有施工方案中，H與基坑設計深度H_d間的關系通常為H＝(1.15～1.2)H_d，D通常為10～20m。

圖2為現(xiàn)有施工方案中基坑預降水引起的滲流力分布示意圖，降水井1至降水井4開始降水后，降水井1至降水井4周圍的地下水將匯聚于其中，基坑內(nèi)的地下水位將由初始地下水位線9位置下降至降水后的地下水位線10位置，同時，在地下水的定向流動過程中，地下水將施加給土體滲流力8，該滲流力8使得降水井1至降水井4周圍土體發(fā)生指向其的側移，對于整個基坑而言總體表現(xiàn)為基坑內(nèi)一定范圍內(nèi)的土體發(fā)生背離支護墻5的側移，支護墻5及坑外土體由于變形協(xié)調(diào)機制因而發(fā)生變形。

為了減小預降水過程中背離支護墻的滲流力，或者增大預降水過程中指向支護墻的滲流力，從而起到有效限制基坑預降水引起的坑內(nèi)土體側移、支護墻側移及坑外土體與建筑物沉降的效果，本實用新型設計了一種能夠控制基坑預降水引起變形的降水井錯位布置體系，其在現(xiàn)有基坑工程中降水井大致等間距等長布置的基礎之上，變換了降水井的平、立面布置。

如圖3所示，根據(jù)基坑的平面尺寸確定降水井的平面布置，同樣假設一半基坑在與基坑中軸6垂直的同一剖面上僅能布置4口降水井，按照距離基坑支護墻5越近的相鄰降水井間距相對越小、距離基坑中軸6越近的相鄰降水井間距相對越大的原則布置降水井1至降水井4，并保證降水井1與基坑支護墻5的間距D₀＝1～2m，降水井2與降水井1的間距D₁＝4～6m，降水井3與降水井2的間距D₂＝10～12m，降水井4與降水井3的間距D₃＝16～18m。這樣使得預降水過程中支護墻5附近地下水位線10較按現(xiàn)有等長等間距布置降水井時要緩，水力梯度更小，故滲流力8更小，預降水引起的支護墻5的側移更小。

如圖4所示，根據(jù)基坑設計深度位置7確定降水井的立面布置，以一半基坑的一個剖面為例，按照距離基坑支護墻5越近的降水井相對越深、距離基坑中軸6越近的降水井相對越淺的原則布置降水井1至降水井4，并保證降水井1的深度H₁＝(1.25～1.30)H_d，降水井2的深度H₂＝(1.10～1.15)H_d，降水井3的深度H₃＝(0.95～1.00)H_d，降水井4的深度H₄＝(0.85～0.90)H_d。這樣使得預降水過程中各降水井在深于相鄰降水井的區(qū)段能產(chǎn)生更大的指向支護墻5的滲流力8，從而減小了基坑內(nèi)土體發(fā)生背離支護墻5的變形，進而減小了支護墻5的側移，從而降低施工風險。

確定好降水井1至降水井4的平、立面位置后，將其在基坑內(nèi)的指定位置成井，本實用新型的一種能夠控制基坑預降水引起變形的降水井錯位布置體系即建立起來。