摘 要：经济化建设加速，伴随这商业地产建筑的高度直逼云霄，面对这样的工程需求，高层建筑项目的开挖基坑的深度要求也随之提高。面对已成型的密集城市规划，超高建筑工程所面临施工技术的難点和风险是本文探索的重点，如何在确保深基坑自身支撑作用的同时保证临近建筑群不受威胁，需要建筑施工单位在工程的各个环节增加风险分析和制定相应的控制对策，确保建筑施工的顺利进行。
关键词：深基坑工程；地下水；风险分析和控制
1 深基坑工程简介
1.1 深基坑工程定义
基坑支护体系的设计施工和土方开挖的过程统称为基坑工程，作为系统工程它的综合性相对较强，需要结构工程方面的技术人员与岩土工程设计人员密切合作才能顺利完成。其中基坑作为临时结构当建筑工程地地下部分施工完成后就会被拆除。
所谓的深基坑则是根据建筑部的相关文件进行定义，文件中将建筑中包含的地下室部分如果超过三层及以上，或者开挖深度超过5米（含5米）的，都归纳为深基坑的范围内，同时如果地下部分不足5米但是其他条件如地质、环境、周边管线特别复杂的情况，也列入深基坑工程的范畴。
基坑和基槽作为建筑物施工的基础，存在平面形状的差异，基坑的底边长与其短边存在小于三倍的比例差距，底面积在27平方米范围内，更接近方形。而基槽更接近长方形，同时槽底的宽度控制在3米范围内，槽长与槽宽要达到3倍以上的比例差。
1.2 深基坑的工程特点
上文提出土方的开挖是基坑工程的基础，也是基坑系统工程的重要组成，组织土方开挖施工过程合理化对后期的支护体系成功完成起到重要的作用，错误或者不合理的施工步骤和速度会对主体结构造成影响，严重的会使桩基变位或者变形情况出现，导致支护体系遭到破坏无法起到稳定支撑的作用。所以在施工过程中必须加强信息化建设，强化监测力度，避免土方开挖过程中不合理情况出现。
基坑开挖的平面形状和深度直接影响后期基坑支护体系的稳定性，特别是地质情况出现软粘土时，其自身较强的蠕变性会降低土体强度和土坡的稳定性，造成支护结构压力跟随时间变化，所以在基坑的支护体系设计中充分考虑施工环境中的时间效应和空间效应，保障施工过程中支架体系的稳定性。
这就体现了基坑工程的区域性特点，施工地的地质结构和水文地质条件决定了基坑工程的差异性，不同区域设置是同一城市的不同地区的地基土质都有可能出现明显差异，这就需要功支护体系的设计和施工不能直接搬用原有经验，必须因地制宜做好基础勘探工作，因地制宜的进行施工。不仅如此对于基坑工程的土方开挖和支护体系设计和施工过程还必须考虑临近建筑物的场地环境与条件，地下管道位置设置和周边施工情况下抵御相应变形的能力。不仅如此在土方开挖的过程中，还会对施工周边的地下水水位和应力场造成影响，存在地基土质变形的风险，有可能造成周围建筑地下管线的移位，土方的外运路线和弃置点的选择也会对市政环境造成影响。这就使设计人员没有标准统一的施工方案借鉴，只能个别案例个别处理，设计出独一无二的支护结构系统保障后期施工如期完成。
以上体现了深基坑施工过程中体现了相关设计施工人员的综合能力要求，不仅仅需要具备过硬的结构工程和土力学理论知识外，还需要掌握施工机械和施工技术中的计算和测试。同时必须重视基坑的支护体系是临时结构，它的诸多不稳定特点增加了施工设施的风险，必须制定相应的检测和应急措施，保障工程和人员的安全。
2 深基坑工程的风险分析
深基坑的施工和环境的要求极高，面对工期长、难度大等复杂因素，更加需要设计和技术人员把控质量、安全、资金链管理和工程进度等目标风险，只有将风险管理工作评估和预设到位，才能减少安全隐患，确保施工工程安全如期完工。
深基坑工程在勘探阶段就是一个综合性的岩土专业难题，它不仅涉及到土力学中的稳定和强度问题，还面临这渗流和变形等专业问题，还需要参照后期支护结构和土方的共同作用面临的不可控风险。比如，在城市项目改建过程中，深基坑初期土方开挖过程中需要保证基坑的稳定，同时将变形控制在标准范围内，以确保周边建筑群、底线管线和道路等的安全。达到这一目标不仅需要现代化分析工具，最重要的是前期土体参数选择和测定的精准性。只有将现场测量数据与实验数据进行科学的分析和结合，才能确保解决岩土层涉及的设计施工问题。
2.1 工程前期勘探面临的风险
在深基坑工程设计初期就需要对工程所在地的地质成分、水文地质情况和地下管线资料进行精确的准备工作，如果勘测数据与实际情况出现偏差，岩土层机构和相应的力学指标性能无法支撑深基坑的施工标准，或者勘测资料不详细，忽略专业的水文地质勘察工作，导致土方开挖后产生水头差，引发侧壁的流沙和渗水等问题，严重的导致深基坑的塌陷，这些因素将会影响深基坑支护结构设计的安全性，建筑施工将面临严峻的工程风险。
根据目前已知项目的统计，60%的深基坑事故都直接或者间接的与地下水有关，因为地下水能够导致工程岩土层工程性质的劣化，产生岩石体的水损伤效应，同时工程中存在的岩土体应力和人类动力与地下水之间相互影响，发生耦合作用致使项目失败。所以要求施工勘测人员加深对深基坑失稳方向的理论研究并在支护系统中进行指导，减少水损伤效应对工程的损害。
2.2 地下水对岩石体的作用风险评估
地下水具有地质营力特性，和岩土层相互作用，不仅改变岩土层的物理、化学和力学特性，同时也改变自身的化学成分和力学特性。通常情况地下水通过自身力学作用（孔隙静水压和孔隙动力压力）影响岩土层中的有效应力使其抗剪强度降低，物理作用和化学作用共同作用改变岩土层的结构进而改变相应的￠值的大小，影响岩土层的变形和强度。作为地质环境中的活跃成分，其对力学性质的影响不能忽视。
2.3 设计中地下水的风险分析
前期勘察如果施工地域为软土条件，在土方开挖前必须做止水帷幕的施工，否则地下水运动会携带细砂土通过支护结构的缝隙流入深基坑，造成周边地基的土壤流失。如果施工地域属于地下水高水位地区，在深基坑施工过程中基坑水位变化会引起周围地基土壤失水固话，导致深基坑周边地基不均匀沉降，严重的造成周围建筑群对的倾斜甚至市政配套设施的下沉和开裂，造成严重的经济损失。
2.4 深基坑支护体系中地下水的风险
深基坑支护设计方案是否合理直接关系到工程质量安全问题，如果在支架系统设计过程中没有充分考虑该项目实际地质情况，而是套用原有设计方案或者在结构计算中采用不当的荷载取值，对活荷载和施工荷载出现了漏算和偏差，都会导致项目支护形式设计不恰当，导致后期支护结构发生变形，严重增加施工项目的不安全性。
锚固体系和支撑是确保深基坑稳定的重要措施，如果在这个环节出现失误会大幅增加深基坑的风险。当工程的平面尺寸超出一定范围时，最好选用钢支撑结构完成支护体系，但钢结构的物理特性可能造成支护结构的移位，如果再出现连接设计不符合实际情况的话，会造成整个支撑系统失稳。锚杆的设计长度必须符合施工要求，才能有效抵抗深基坑出现整体滑移现象出现，才能确保锚杆的竖向间距过大时也能支撑支护桩的抗弯曲。锚固体的长度必须足够长才能固定在图层中，产生抗拔力抵抗设计拉力值，确保深基坑土方开挖后如果锚固体被拔出不会对深基坑产生安全威胁。
土体中含水量直接影响锚钉和土方之间的相互作用机制，对土钉产生作用改变工作环境中结构的稳定性。如果支护工程设计采用土钉方式，那么含水量不仅对土钉墙产生作用，还会影响土钉本身，降低甚至丧失锚钉和土方间的粘摩阻力。土钉在支护结构不仅作为加筋体也通过抗拉锚的固定起到约束作用，同时也将不同位置的土体连接固定担任骨架作用，增强土体整体的抗剪能力。
地下水的介入会降低土钉和土体之间的接触阻力，拉抗力的丧失最先体现为土体墙面的松动和微量移位，紧接着就会降低移动区土体和钉体之间的复合作用。如果土钉墙整体强度减弱形成软弱松动区，将会是土体分担原本由土钉锚分担的外荷载力，就会在土体内部产生裂痕并逐渐加大，最终导致支护系统的滑动和破坏。水的压力作用会增加支护结构和土体自身的负荷，水的渗透中作用不仅增加支护系统的荷载还会在渗流过程中带走土体中粗骨颗粒，增大土体中的空隙比例，降低抗剪压强度，随之土体内部就会出现微小的裂纹，由于基坑中富水区的位置不同，也会造成土钉锚的受力不均匀，随着土体抗剪力的不断下降，钉体的位移直接影响着土体中骨架和钉锚之间的固定作用，伴随着土钉位移量的不断增加，裂纹会逐渐贯穿整个平面，直至土体整体发生位移，形式逐渐恶化直至支护结构失稳。
在混凝土和砂浆凝结完成后，其内部存在许多微裂和毛细孔，成为多孔性材料，而水对其就有很强的吸附作用，会在这些孔隙周边形成相对富水区。富水区的存在增加了深基坑土层的含水量，在表面凝结形成粘结水膜，这种水膜会包裹在土层支护结构表面，使钉锚与土层无法紧密结合，降低两者之间的粘结力，严重的可能会使两者完全分离致使粘结力丧失。富水区具有很强的润滑作用，降低摩擦力，使支护结构的骨架联接作用减弱，降低稳定性，对整个支付系统造成安全威胁。
2.5 施工过程中地下水风险分析
在深基坑的现场施工期间，严格控制施工单位正在深基坑边缘随意堆放建筑材料，杜绝施工过程中一边对深基坑进行排水做作业，还不注意生活用水的排放，将废水任意排放在施工的深基坑的边缘。如果项目施工过程中，周边建筑或者市政水管线没有得到相应的保护，施工造成水管泄露的情况，直接影响支护结构系统，致使结构变形。有些施工单位为了方便土方运输，随意开挖基坑侧壁，破话原有的止水帷幕和支护结构，造成地下水回灌回流进入深基坑底部，严重的会造成坑壁的滑塌。
3 深基坑工程中地下水的控制措施
3.1 地下水控制措施
深基坑工程施工过程中，必须保证基础工程施工时土方含水量达到施工标准，这样才能避免产生流沙、基坑壁稳固，保障施工的质量和安全。所以正在支护结构施工前，必须对地下水进行有效的治理，通常采取截水法、降水法、排水法。
目前国内广泛使用的截水法为在施工地建立地下连续墙、夹心墙、防渗垂直幕墙、防渗水平幕墙、钢板桩等，其中地下连续墙最为常用。钢筋混凝土的幕墙深入土层，针对渗透性小的土层效果明显，不仅能够承担较大对的测墙压力，同时能阻止地下水的回流。垂直防渗帷幕是用高压喷射注浆深基坑四周，运用深层搅拌和渗透注浆等技术方法，在深基坑底部和四周形成连续幕墙，这样不仅可以起到防渗阻水的效果，同时可以有效的支撑四周边坡，有效的解决深基坑底部防渗和变形问题，这种方式的使用范围比较小，适用工程场地不支持降水和防渗垂直帷幕的工程项目。
如果地下水的水位高于深基坑底面是，就需要对基坑进行降水处理，一般采用明沟排水和井点降水两种方式。在深基坑内或者外部设置排水沟和集水井，用抽水设备将集水井中的积水抽走，保持施工场地干燥的方式为明沟排水法。这种方法施工操作简便，设备简单，成本相对低廉而被大范围使用。在深基坑施工前，就在场地四周埋设能渗水的井点管，配置相应的设备，进行不简短的抽水操作，将地下水抽走降低水位已达到施工设计要求，这种方法称为井点法适用于不同几何形状的深基坑。由于降低水位作业在开挖土方前进行，能够保证施工场地的干燥，有利于施工机械的施工，同时能够缩短工期保障项目的安全和质量，属于现代化的施工措施。
国内常用的井点降水法主要包括轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点等，其中自渗井点属于目前应用过程中比较新型的降水方法，如果深基坑中的降水场地有一定深度内存在两层以上的含水层，并且出现下层比上层的渗透能力强，就需要在下层水位增加降水深度，并且人为将上下水层进行沟通，利用水位差使得上册地下水能够通过井孔向下层自然流动，降低抽水设备的使用，同时能够达到降低深基坑地下水水位的效果。
对于上层土体的滞留水和降雨形成的积水精细型疏通的方法称作排水法，一般都是在土层上对于滞留水地区挖出截水沟或者集水井的方式，对明水进行疏导，并用抽水泵设备将水排出基坑。
3.2 降水控制措施
降水工程是一项复杂的岩土工程，需要对深基坑坐在区域按照岩土工程的流程进行勘测、设计、施工，整个过程必须做好地下水的检测工作。在降水工程的设计中，需要充分评估地下水和降水可能引起的不良影响，做好前期的处理措施方案。如果项目施工过程中遇到降水情况，需要对深基坑的周边进行周密的检测工作，采取合理的防护措施，及时发现问题解决问题。
在深基坑的周边设置止水帷幕，最好在边线外设置垂直防渗帷幕，将降水对周边的影响降到最低同时必须满足施工过程要求。竖直方向的止水帷幕能够设置到不透水层为最佳，这样的效果最好。但是由于竖向止水帷幕的造价过高的因素，也可以在深基坑底部设置水平的止水帷幕。
井点降水措施的合理运用，将深基坑中的降水自然形成降落漏斗，这样就产生周围地面沉降的风险，只有将井点净水措施实施到位，才能在周围土层形成良好的承受能力，避免土层受到降水的影响。要达到这个效果需要结合施工实际情况，选择符合周围土层特点的滤网。不仅如此，埋设的井管的成孔和回填滤料质量也必须严格把控，这样才能确保抽水过程中土层中的细颗粒不随着控水施工而流失。同时注意检测降水漏斗先的坡度，在降水深度同等的情况下，如果降水漏斗坡度设计平缓，增大影响的深基坑范围，这样产生不均匀沉降的几率就会相应减小，地下管先和建筑为受损成的程度风险也会相应降低。在施工过程中避免反复抽水或者间歇式抽水，如果这样操作有可能引起土层的沉降。
在深基坑项目结束后，要有相應的回灌工程措施。深基坑降水对周围地下水位有一定的影响，致使水位下降，这种情况有可能引起周边地下建筑和地下管线受到影响，造成不同程度的损坏。要想降低这种影响风险，需要在保护区范围内设计回灌工程的措施，在深基坑降水的同时，需要对周边地下水水层注入一定的水量，形成渗水帷幕，使得降水影响范围不超过地下水回灌工程的范围，组织地下水的流失，保证建筑工程周边原有的地下水水位，使周边土层压力保持平衡状态，这样就能有效的降低降水对建筑物的沉降程度。
4 结束语
深基坑是一个复杂的系统工程，包含岩土层结构、支护体系的设计和施工、降水工程、土方工程等等。只有结合工程实际情况，采用精准的检测数据和有效的控制措施，才能将地下水对深基坑工程的影响降到最低，确保建筑工程项目的顺利进行。
参考文献：
[1] 陆建生.复杂环境下深基坑地下水综合控制分析[J].地下空间与工程学报.
[2] 潘伟强.深基坑地下水工程风险控制研究[J].源技术与管理.