深基坑抽水回灌的二次效應(yīng)分析
深基坑的降水回灌會引起基坑周圍地下水位和土的物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)改變；觾(nèi)抽出的水回灌到潛水含水層，引起潛水位上升，在水位變化帶內(nèi)土體含水量增大，c、φ值減小，水、土壓力都發(fā)生了改變。當基坑內(nèi)抽出的水回灌到深層的承壓含水層內(nèi)時，承壓水頭上升，不利于基坑底部抗隆起，也可能對相鄰基坑產(chǎn)生不利影響。這些由于抽水回灌所引起的變化稱為二次效應(yīng)。
1 降水引起水位變化帶內(nèi)的側(cè)壓力變化
1.1 基坑內(nèi)外無滲流條件下的側(cè)壓力變化
基坑內(nèi)以一定流量抽水，并回灌到基坑外的潛水含水層中，基坑內(nèi)外無水力聯(lián)系。主動土壓力區(qū)水位上升，被動土壓力區(qū)水位下降，水位變化帶內(nèi)土體的物理和力學(xué)性質(zhì)指標均發(fā)生變化，作用在支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)壓力也相應(yīng)改變。從水位變化前后砂土的側(cè)壓力計算結(jié)果可知，水位變化帶內(nèi)側(cè)壓力增加很大，對粗顆粒土來說，水位上升后水位變化帶內(nèi)側(cè)壓力增加了60％～120％，土顆粒越粗，側(cè)壓力改變越大；對同一種土，孔隙比越小側(cè)壓力增加越大。因此，建議對水位變化帶范圍內(nèi)的主動土壓力應(yīng)乘以修正系數(shù)1.6～2.2(粗顆粒土取大值，細顆粒土取小值)；被動土壓力應(yīng)乘以修正系數(shù)1.5(對砂土而言)；拥撞恳话銥檎惩粱蛩嗤，水位升降對被動區(qū)土的側(cè)壓力改變較小。
1.2 基坑內(nèi)外有滲流時作用在支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)壓力
基坑的防滲帷幕打入弱透水層中，井點降水以維持基坑開挖為目的；觾(nèi)外有水力聯(lián)系，在基坑周圍產(chǎn)生了滲流力，其方向與流線的方向一致；在基坑外側(cè)產(chǎn)生向下的滲流力，在基坑底部產(chǎn)生向上的滲流力。其作用結(jié)果就相當于土體的重度增加或減小。水位以下支護結(jié)構(gòu)上的主動土壓力和被動土壓力為：
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式中p a、p p分別為水位變化帶主、被動土壓力強度(kPa)；K a、K p分別為主、被動土壓力系數(shù)；γ、γ′分別為水位變化帶土體的天然重度和浮重度(kN/m3)；γ wiz為滲流力(kN/m3)；γ wh為水位變化帶的靜水壓力(kPa)；β為靜水壓力修正系數(shù)；h為水位變化高度(m)；c為水位變化帶土體內(nèi)聚力(kPa)；i z為深度z處的水力坡度，可根據(jù)流網(wǎng)圖求得。
從上式可知，考慮滲流力時，主動土壓力增大，被動土壓力減小。
2 深層回灌對基坑隆起的影響
基坑抽出的水回灌到深部的承壓含水層內(nèi)，使承壓水頭抬高。因此，按天然狀態(tài)的承壓水頭進行基坑抗隆起驗算肯定不安全，應(yīng)該考慮回灌所引起的水位變化。水位變化后承壓水壓力應(yīng)小于隔水頂板的自重；毓嗪蟮某袎核^在設(shè)計階段很難確定，它涉及到整個承壓含水層的補給、徑流問題，但可通過控制回灌層的水頭高度來保證基坑穩(wěn)定。因此，基坑抽水回灌時，宜在承壓含水層布置觀測井，用以觀測承壓水頭的變化。另外，基坑降水宜采用間歇式，使開挖和降水穿插進行，這樣既不誤工，又控制了承壓水頭持續(xù)上升。
3 基坑出現(xiàn)水抽不干現(xiàn)象的分析
當回灌層與降水含水層之間有水力聯(lián)系時(圖1)，回灌后的地下水會重新流入抽水井內(nèi)，因此，回灌井不能和抽水井在同一層。淺層抽水應(yīng)深層回灌，深層抽水則應(yīng)淺層回灌。同時，應(yīng)了解隔水層的分布是否有不連續(xù)或有豎向裂隙存在，這些都是地下水滲流通道，是造成基坑水抽不干的主要原因。
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圖1 抽水層與回灌層之間有水力聯(lián)系
(a)抽水回灌同層；(b)抽水層與回灌層之間的粘土層不連續(xù)
4 降水回灌對附近地下工程的影響
深層回灌引起承壓水頭上升，不僅影響本基坑底部穩(wěn)定，也影響附近基坑底部的穩(wěn)定，尤其是當附近基坑比正在抽水回灌的基坑深時，這種影響更大(圖2)。回灌使整個承壓含水層水位抬高，對相鄰基坑也會產(chǎn)生影響，但驗算基坑抗隆起時相鄰基坑的影響是無法考慮的，只能在基坑降水過程中，在相鄰基坑布置觀測孔，監(jiān)測水位變化，以保證基底安全。
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圖2 回灌對附近基坑的影響
5 結(jié)論
(1) 抽水回灌引起水位變化帶的主動土壓力增加60％～120％，被動土壓力增加50％左右，因此設(shè)計支護結(jié)構(gòu)時，水位變化帶的側(cè)壓力應(yīng)該乘以修正系數(shù)。
(2) 基坑周圍有滲流時，主動土壓力增大，被動土壓力減小。
(3) 深層回灌引起承壓水頭抬高，對基坑底部抗隆起不利，應(yīng)采取間歇式降水控制地下水位持續(xù)上升。
(4) 基坑出現(xiàn)抽不干現(xiàn)象是由于回灌層選擇不合理。相鄰基坑降水回灌會相互影響，相對淺的基坑深層回灌時，對相對較深的基坑影響更大。
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