CN118309093A - 一种基坑智能降水和止水方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于隧道工程施工技术领域，提供一种基坑智能降水和止水方法，采用以下步骤：步骤S1，降水：设置多个降水井；设置降水水泵；通过降水水泵将降水井中的水位下降至预设位置；步骤S2，排水：设置集水系统；通过集水系统将基坑内部的水排出；步骤S3，堵水：设置地下水阻挡屏障，以阻挡基坑外部的地下水流入至基坑内部；步骤S4，截水：设置止水帷幕，以阻断基坑内部与基坑外部的水层交流；步骤S5，井水位监测，启动应急措施：当其水位超出预设的安全范围或基坑稳定性指标下降时，开启自动应急措施系统。本发明针对地下水控制采用自动应急措施系统实现基坑智能降水和止水的目的。

Description

一种基坑智能降水和止水方法

技术领域

本发明属于基坑降水技术领域，具体涉及一种基坑智能降水和止水方法。

背景技术

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。

地下水是基坑工程中常见的问题之一，对于基坑工程的安全施工和工程质量具有重要的影响。因此，采取合适的地下水控制技术是基坑工程中不可忽视的环节。由于基坑周围的水位降落曲线随降水要求、降水方法和具体方案的不同而差别较大，在满足基本降水要求的前提下，需对不同的降水方法应分析和比较，筛选最佳的降水方案。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中有效控制地下水的问题，提出为“降、排、堵、截”四种方法以针对地下水控制，并采用自动应急措施系统实现基坑智能降水和止水的目的。本发明提供了一种基坑智能降水和止水方法，该方法为临湖地区的深基坑开挖提供了一种新的解决方案。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基坑智能降水和止水方法，其改进之处在于，方法包括以下步骤：

步骤S1，降水：在基坑的外围设置多个降水井；在降水井内设置降水水泵；通过降水水泵将降水井中的水位下降至预设位置；

步骤S2，排水：在基坑底部和基坑侧壁设置集水系统；集水系统包括集水井和集水管；通过集水系统将基坑内部的水排出；

步骤S3，堵水：在基坑的周围设置地下水阻挡屏障，用以阻挡基坑外部的地下水流入至基坑内部；

步骤S4，截水：在基坑的外围设置止水帷幕，用以阻断基坑内部与基坑外部的水层交流；

步骤S5，井水位监测，启动应急措施：当其水位超出预设的安全范围或基坑稳定性指标下降时，开启自动应急措施系统；开启自动应急措施系统包括开启降水水泵，进行降水，直至设计水位。

优选的，步骤S1降水井的设置深度、设置位置以及设置间距依据地下水流动模型和湖水位动态变化模型确定：

步骤S1-1，依据地下水流动模型以确定降水井的设置深度包括：根据地下水流动模型，降水井的深度需到达含水层，以便控制基坑区域内的地下水位；降水井的设置深度依据地下水位的年平均水位、季节性波动、以及地下水流向和流速决定；

步骤S1-2，依据地下水流动模型对降水井的设置位置包括：降水井的设置位置基于地下水流向和流速，在地下水主要流动路径上布置降水井，以增强降水效率；

步骤S1-3，依据地下水流动模型以确定降水井的设置间距包括：多个降水井的间距根据地下水流动模型计算确定，多个降水井的分部要覆盖整个基坑区域，多个降水井相互独立，整体基坑区域的地下水位能够均匀下降；

步骤S1-4，依据湖水位动态变化模型以确定降水井的设置深度包括：依据湖水位的季节性和年际变化，降水井的深度需适应湖水位最高时期的地下水压力，能够在湖水位最高时期控制基坑内部的水位；

步骤S1-5，依据湖水位动态变化模型以确定降水井的设置位置包括：根据湖水位动态变化模型，将降水井布置在靠近湖泊或水体的一侧，以便控制由于湖水位升高从而导致地下水位上升的情况；

步骤S1-6，依据湖水位动态变化模型以确定降水井的设置间距包括：基于湖水位的动态变化，多个降水井的间距根据湖水位变化和地下水的流向进行设定，能够在湖水位高峰期间控制基坑区域内的地下水位。

优选的，步骤S2设置集水系统包括：

步骤S2-1，确定集水井的设置位置；集水井的设置位置根据基坑内部的水流方向和集中区域确定；集水井布置在基坑底部的低点或水流汇集区，以便收集基坑内积水；

步骤S2-2，设计集水井的结构：依据基坑深度、地质条件以及预期的水量对集水井的结构进行设计；集水井的容量和结构强度满足应对在降水过程中发生坍塌或者堵塞的情况；

步骤S2-3，设置集水管，包括集水管布局设计：集水管沿基坑底部及侧壁设置以形成水流引导和收集网络；集水管布局设计依据基坑的具体形状、大小以及水流汇集的特点进行设计；

步骤S2-4，连接集水井，集水管与集水井连接，确保集水井中收集的水能够输送到指定排放位置或处理设施。

优选的，步骤S3设置地下水阻挡屏障包括：

步骤S3-1，选择形成地下水阻挡屏障的注浆材料，包括：高分子材料或化学止水剂；

步骤S3-2，设置注浆孔，将水泥水玻璃双液浆通过注浆孔注入至基坑的周围；

步骤S3-3，高分子材料或化学止水剂能够与土壤中的水分子结合，在基坑的周围形成一个连续且稳定的防水屏障，以便隔绝地下水进入基坑中。

优选的，步骤S4在基坑的外围设置止水帷幕还包括：

步骤S4-1，选择止水帷幕的材料，包括聚乙烯、聚丙烯以及聚氯乙烯；

步骤S4-2，设置止水帷幕：根据基坑周围的地质条件、水文情况和施工环境，设计止水帷幕的深度、厚度和布置方式；止水帷幕从基坑底部延伸至预设深度的地层，形成阻水层。

优选的，步骤S5井水位监测还包括：设置观测井；观测井设置在基坑外侧；在观测井内设置液位计用于自动监测水位，当水位达到设计水位的±5cm范围内，自动开启降水水泵。

优选的，步骤S5中应急措施包括：

步骤S5-1，在基坑内部以及基坑外部均设置水位传感器，水位传感器与自动监测系统连接；水位传感器和自动监测系统用于实时收集基坑内部以及基坑外部的水位数据以及稳定性指标，用以评估降水效果和基坑的水位稳定性；

步骤S5-2，在基坑周围土体内设置倾斜仪以及设置应力传感器；利用倾斜仪和应力传感器监测基坑周围土体和支护结构的位移和应力变化，通过现场试验和室内试验获取土壤力学性质数据：土壤的密度、孔隙比、内摩擦角和黏聚力参数；使用全站仪、全球导航卫星系统和激光扫描测量技术获取变形量数据，以监测基坑及其周边地面的沉降和水平位移；

步骤S5-3，收集步骤S5-1和步骤S5-2中的相关数据，相关数据包括水位数据、稳定性指标、土壤力学性质数据、以及变形量数据；

步骤S5-4，分析相关数据；若相关数据在预设范围内，则重复执行步骤S5-1至步骤S5-3,若相关数据超出预设范围则进入步骤S5-5；

步骤S5-5,当水位上升或基坑稳定性降低时，启动观测井和增加化学止水剂的注入量；

步骤S5-6，持续重复步骤S5-1至S5-5，直至所有相关数据均在预设范围内。

有益效果：

（1）本发明提出了依据地质结构和水文地质条件在基坑的周边地带选择合适位置布置降水井，每个降水井都配备有高效能的降水水泵，其设计目的是通过持续的降水活动，实现对地下水位的有效降低。

（2）本发明在基坑的底部和侧壁部位布置集水系统，该系统包括集水管和集水井，其主要功能是对基坑内积聚的地表水和地下水进行快速排放。

（3）本发明在基坑的周围构建地下水阻挡屏障，这种屏障的作用是将地下水引导至可控制的区域，从而实现对地下水水位的有效控制。

（4）本发明在基坑的外围设置止水帷幕，该帷幕利用物理隔离手段，将基坑内外的地下水有效隔开，随后，对基坑外的地下水进行抽排。

（5）本发明还包括一套应急措施，当监测到水位或稳定性指标异常时，自动启动附加降水措施和增加止水剂注入量，以确保基坑的绝对安全。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明涉及的基坑智能降水和止水步骤流程图；

图2为本发明采用的降水井结构示意图；

图3为本发明其中一个实施例涉及的降水井、疏干井以及观测井分布示意图；

图4为本发明涉及的降水井施工步骤流程图；

其中：1、骨架钢筋；2、加强箍筋；3、过滤层；4、尼龙网；5、泵管。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

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。

地下水是基坑工程中常见的问题之一，对于基坑工程的安全施工和工程质量具有重要的影响。因此，采取合适的地下水控制技术是基坑工程中不可忽视的环节。由于基坑周围的水位降落曲线随降水要求、降水方法和具体方案的不同而差别较大，在满足基本降水要求的前提下，需对不同的降水方法应分析和比较，筛选最佳的降水方案。

本申请涉及的基坑智能降水和止水方法可以总结为“降、排、堵、截”四种方法，“降”即对地下水采用各种措施进行抽水，达到降低地下水位的目标；“排”集水明排，既可以用于地表水，也可用于地下水；“堵”即通过各种阻挡堵截措施，使地下水到可控制的区域，达到控制地下水水位的目的；“截”即通过止水帷幕，将地下水搁在基坑外侧，通过物理方法将基坑内外地下水隔开，然后再将基坑外的地下水进行抽水，达到地下水控制的目的在深基坑工程、矿山工程、桥隧工程、边坡工程、道路工程、堤坝工程等诸多类型的工程中均涉及地下水控制的问题。

如图1所示，本申请涉及一种基坑智能降水和止水方法，其改进之处在于，方法包括以下步骤：

步骤S1，降水：在基坑外围周边地带设置多个降水井；在降水井内设置降水水泵；通过降水水泵将降水井中的水位下降至预设位置。具体的，步骤S1，降水：在基坑的周边地带，根据地质结构和水文地质条件确定降水井的设置位置，选择合适的位置布置降水井；在降水井内设置降水水泵，确保每个降水井都配备有高效能的降水水泵；通过降水水泵将降水井中的水位下降至预设位置。其目的是通过持续降水活动，实现对地下水位的有效降低，为基坑开挖创造一个稳定的工作环境。

步骤S2，排水：在基坑底部和基坑侧壁设置集水系统；集水系统包括集水井和集水管；通过集水系统将基坑内部的水排出。具体的，步骤S2，排水：在基坑底部和基坑侧壁部位设置集水系统；集水系统包括集水井和集水管；通过集水系统将基坑内底部的水排出。实现对基坑内积聚的地表水和地下水进行快速排放，确保基坑内部持续处于干燥状态。

步骤S3，堵水：在基坑的周围设置地下水阻挡屏障，用以阻挡基坑外部的地下水流入至基坑内部。具体的，步骤S3，堵水：在基坑的周围，采用特定的材料或技术手段构建地下水阻挡屏障，用以阻挡基坑外部的地下水流入基坑内部。这种地下水阻挡屏障的作用是将地下水引导至可控制的区域，从而实现对地下水水位的有效控制，最大限度地减少地下水对基坑的不利影响。

步骤S4，截水：在基坑的外围设置止水帷幕，用以阻断基坑内部与基坑外部的水层交流；具体的，步骤S4、截水：在基坑的外围设置止水帷幕，该帷幕利用物理隔离手段，将基坑内外的地下水有效隔开；随后，对基坑外的地下水进行抽排，确保基坑内的水位稳定并达到预期的控制效果。

步骤S5，井水位监测，启动应急措施：当其水位超出预设的安全范围或基坑稳定性指标下降时，开启自动应急措施系统；开启自动应急措施系统包括开启降水水泵，进行降水，直至设计水位。具体的，S5、井水位监测，启动应急措施：当其水位超出预设的安全范围或基坑稳定性指标下降时，自动开启应急措施系统，包括开启降水水泵，进行降水，直至设计水位。

优选的，步骤S1降水井的设置深度、设置位置以及设置间距依据地下水流动模型和湖水位动态变化模型确定：

步骤S1-1，依据地下水流动模型以确定降水井的设置深度包括：根据地下水流动模型，降水井的深度需到达含水层，以便控制基坑区域内的地下水位；降水井的设置深度依据地下水位的年平均水位、季节性波动、以及地下水流向和流速决定。具体的，根据地下水流动模型，降水井的深度应设计为能够有效到达主要的含水层，以便有效控制基坑区域内的地下水位；深度的确定需要考虑地下水位的年平均水位、季节性波动、以及地下水流向和流速的影响。

步骤S1-2，依据地下水流动模型对降水井的设置位置包括：降水井的设置位置基于地下水流向和流速，在地下水主要流动路径上布置降水井，以增强降水效率。具体的，降水井的位置应基于地下水流向和流速的详细分析，确保在地下水主要流动路径上布置降水井，以增强降水效率；同时，考虑到地质结构，避免设置在地质断层或薄弱带上。

步骤S1-3，依据地下水流动模型以确定降水井的设置间距包括：多个降水井的间距根据地下水流动模型计算确定，多个降水井的分部要覆盖整个基坑区域，多个降水井相互独立，整体基坑区域的地下水位能够均匀下降。具体的，降水井的间距应根据地下水流动模型计算得出，以保证降水井之间可以有效覆盖整个基坑区域，同时避免相互干扰，确保整个基坑区域的地下水位均匀下降。

步骤S1-4，依据湖水位动态变化模型以确定降水井的设置深度包括：依据湖水位的季节性和年际变化，降水井的深度需适应湖水位最高时期的地下水压力，能够在湖水位最高时期控制基坑内部的水位。具体的，考虑到湖水位的季节性和年际变化，降水井的深度设计需要能够适应湖水位最高时期的地下水压力，确保此时基坑内部的水位仍然得到有效控制。

步骤S1-5，依据湖水位动态变化模型以确定降水井的设置位置包括：根据湖水位动态变化模型，将降水井布置在靠近湖泊或水体的一侧，以便控制由于湖水位升高从而导致地下水位上升的情况。具体的，根据湖水位动态变化模型，降水井应布置在受湖水位变化影响最大的区域，特别是靠近湖泊或水体的一侧，以便更有效地控制由于湖水位升高导致的地下水位上升。

步骤S1-6，依据湖水位动态变化模型以确定降水井的设置间距包括：基于湖水位的动态变化，多个降水井的间距根据湖水位变化和地下水的流向进行设定，能够在湖水位高峰期间控制基坑区域内的地下水位。具体的，基于湖水位的动态变化，降水井的间距应该根据湖水位变化的敏感性和地下水流向调整，确保在湖水位高峰期间，整个基坑区域内的地下水位能够得到有效控制，避免湖水倒灌现象。

优选的，步骤S2设置集水系统包括：

步骤S2-1，确定集水井的设置位置；集水井的设置位置根据基坑内部的水流方向和集中区域确定；集水井布置在基坑底部的低点或水流汇集区，以便收集基坑内积水。具体的，设置集水井，包括确定集水井位置。集水井的位置应根据基坑内水流方向和集中区域确定，优先布置在基坑底部的低点或水流汇集区，以便有效收集基坑内积水。

步骤S2-2，设计集水井的结构：依据基坑深度、地质条件以及预期的水量对集水井的结构进行设计；集水井的容量和结构强度满足应对在降水过程中发生坍塌或者堵塞的情况。具体的，集水井的结构设计需考虑基坑深度、地质条件以及预期的水量；集水井应有足够的容量和结构强度，防止在降水过程中发生坍塌或者堵塞。

步骤S2-3，设置集水管，包括集水管布局设计：集水管沿基坑底部及侧壁设置以形成水流引导和收集网络；集水管布局设计依据基坑的具体形状、大小以及水流汇集的特点进行设计。具体的，集水管应沿基坑底部及侧壁合理布置，以形成高效的水流引导和收集网络；布局设计应考虑基坑的具体形状、大小以及水流汇集的特点；集水管材质和规格选择：根据基坑内水量和地质条件，选择适宜的集水管材质（如PVC、HDPE等）和规格，确保管材的耐久性和足够的流量通道；集水管的安装和维护：集水管安装时，需确保有足够的坡度促进水流，避免产生死角或积水。同时，设计应便于后期的检查和维护，确保集水系统长期有效运行。

步骤S2-4，连接集水井，集水管与集水井连接，确保集水井中收集的水能够输送到指定排放位置或处理设施。具体的，集水井与集水系统的连接：集水井应与集水管系统有效连接，确保从集水井中收集的水能够迅速、高效地输送到指定排放位置或处理设施。

优选的，步骤S3设置地下水阻挡屏障包括：

步骤S3-1，选择形成地下水阻挡屏障的注浆材料，包括：高分子材料或化学止水剂，如聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)或特定化学止水剂如丙烯酸树脂注浆材料；

步骤S3-2，设置注浆孔，将水泥水玻璃双液浆通过注浆孔注入至基坑的周围。具体的，由基坑内侧布置注浆孔，对围护桩外侧土体进行加固止水注浆。其中，注浆孔孔深2.4m至9.1m，注浆范围从初始围护桩外侧至注浆孔底，注浆采用水泥水玻璃双液浆。

步骤S3-3，高分子材料或化学止水剂能够与土壤中的水分子结合，在基坑的周围形成一个连续且稳定的防水屏障，以便隔绝地下水进入基坑中。

具体的，地下水阻挡屏障采用了特定的高分子材料或化学止水剂，这些材料或止水剂能够迅速与土壤中的水分子结合，形成一个连续且稳定的防水屏障。

优选的，步骤S4在基坑的外围设置止水帷幕具体方案为：步骤S4-1，选择止水帷幕的材料，包括聚乙烯、聚丙烯以及聚氯乙烯。

步骤S4-2，设置止水帷幕：根据基坑周围的地质条件、水文情况和施工环境，设计止水帷幕的深度、厚度和布置方式；止水帷幕从基坑底部延伸至预设深度的地层，形成阻水层。

具体的，步骤S4-1，选择止水帷幕的材料：止水帷幕的材料选择需考虑其防水效果、耐久性、对环境的适应性以及成本效益；高分子材料如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)等，因其优良的防水性能、抗老化能力和环境适应性，被广泛用作止水帷幕材料；同时，考虑到可持续性和环境保护，可采用环保型防水材料；选用的材料应具有良好的物理和化学稳定性，能够抵抗地下水中可能存在的化学物质腐蚀；并应有足够的机械强度和柔韧性，以适应地质变动或地面负荷变化。

步骤S4-2，设置止水帷幕：根据基坑周围的地质条件、水文情况和施工环境，设计止水帷幕的深度、厚度和布置方式；止水帷幕应从基坑底部延伸至一定深度的地层，形成有效的阻水层，以有效隔绝基坑内外的地下水；采用适合的施工技术设置止水帷幕，常见方法包括地下连续墙、钢板桩、化学注浆等；选择的方法应确保帷幕能够连续无缝，有效隔断水流；止水帷幕的接缝处是防水效果的关键部分，需要采用专门的密封材料和技术进行处理，确保整个帷幕的连续性和密封性；在止水帷幕设置后，应建立监测机制，定期检查帷幕的完整性和防水效果。如发现损坏或泄漏，应及时进行修复或加固。

优选的，步骤S5井水位监测还包括：设置观测井；观测井结构与降水井相同，设置在基坑外侧；在观测井内设置液位计用于自动监测水位，当水位达到设计水位的±5cm范围内，自动开启降水水泵，实现基坑自动降水，确保基坑稳定。

本申请采用的降水井与观测井的结构均相同，如图2所示，具体为：降水井类型为井管式，降水井采用直径10mm、间距12mm沿圆周均与步骤的二级钢作为骨架钢筋1，同时采用直径12mm、间距250mm的加强箍筋2对骨架钢筋进行固定。降水井的井口直径为400mm，井口外设置与井同轴、厚度为100mm过滤层3，因此最终的成井直径为600mm。优选的，在井口与过滤层之间还需设置60目尼龙网4，用以包裹降水井过滤沙石。泵管5设置在降水井的中心位置。

其中，步骤S5中应急措施包括：

步骤S5-1，在基坑内部以及基坑外部均设置水位传感器，水位传感器与自动监测系统连接；水位传感器和自动监测系统用于实时收集基坑内部以及基坑外部的水位数据以及稳定性指标，用以评估降水效果和基坑的水位稳定性。具体的，使用水位传感器和自动监测系统，实时收集基坑内外水位的数据，以评估降水效果和基坑的水位稳定性。

步骤S5-2，在基坑周围土体内设置倾斜仪以及设置应力传感器；利用倾斜仪和应力传感器监测基坑周围土体和支护结构的位移和应力变化；通过现场试验和室内试验获取土壤力学性质数据：土壤的密度、孔隙比、内摩擦角和黏聚力参数；使用全站仪、全球导航卫星系统和激光扫描测量技术获取变形量数据，以监测基坑及其周边地面的沉降和水平位移。具体的，利用倾斜仪、应力传感器等工具监测基坑周围土体和支护结构的位移和应力变化，通过现场试验和室内试验获取土壤的密度、孔隙比、内摩擦角、黏聚力等参数，使用全站仪、全球导航卫星系统（GNSS）、激光扫描等现代测量技术监测基坑及其周边地面的沉降和水平位移。

步骤S5-3，收集步骤S5-1和步骤S5-2中的相关数据，相关数据包括水位数据、稳定性指标、土壤力学性质数据、以及变形量数据。

步骤S5-4，分析相关数据；若相关数据在预设范围内，则重复执行步骤S5-1至步骤S5-3,若相关数据超出预设范围则进入步骤S5-5。

步骤S5-5,当水位上升或基坑稳定性降低时，启动观测井和增加化学止水剂的注入量，以快速应对水位上升或基坑稳定性降低的情况。

步骤S5-6，持续重复步骤S5-1至S5-5，直至所有相关数据均在预设范围内，确保基坑的稳定性和安全。

应用场景：

步骤S1：在基坑的周边地带，根据全风化、强风化及中风化花岗岩层的地质结构和水文地质条件，分别选择两个基坑区域，并分别布置降水井。

其中，第一区域采用管井降水，共设置第一区域降水井55口，井间距为10-15m，井深28m，泵量为5-15m³/h；第一区域降水井井中心点距离支护结构外边线2m，在具体施工期间可根据现场实际情况进行调整，第一区域降水井类型为井管式，疏干井布置于基坑内侧，井间距为30m；观测井布置于基坑外侧，间距为50m。具体的，疏干井采用与前文中降水井一样的结构。其中，不对降水井与观测井的相对位置进行明确的要求，均以施工期间的现场实际情况进行调整，可以采用如图3所示的设置位置。观测井的布置间隔也不进行明确要求，在间距3个至5个集水井旁设置一个观测井即可。疏干井均匀分布在基坑内中部位置。

其中，第二区域采用管井降水，共设置第二区域降水井42口，井间距为10-15m，井深28m，泵量为5-15m³/h；第二区域降水井井中心点距离支护结构外边线2m，在具体施工期间可根据现场实际情况进行调整，第二区域降水井类型为井管式，疏干井布置于基坑内侧，井间距为30m；观测井布置于基坑外侧，间距为50m。

具体的，如图4所示，施工降水井的具体步骤如下：

步骤1，施工准备，包括：

步骤1-1，做施工临时围挡及各种警示标志；

步骤1-2，接通施工用临时电路、水管；

步骤1-3，查明地下管线及地下构筑物。

步骤2，设定降水井的位置，包括：

步骤2-1，测量放点；

步骤2-2，校核；

步骤2-3，挖探坑。

步骤3，埋设钢护筒、垒砌泥浆池。

步骤4，钻机就位、并调整，包括：

步骤4-1，钻机对准井位；

步骤4-2，调整钻机水平度以及垂直度；

步骤4-3，检查钻头直径。

步骤5，钻孔至设计孔深。

步骤6，换浆以及验孔。

步骤7，下井管、填滤料。

步骤8，洗井、补充滤料以及上部封井；

步骤9，判断降水井的设置是否会影响交通：若影响交通，则进行步骤9-1做暗埋降水井；以及进行步骤9-2做地下排水支管；若不影响交通，则进行步骤10。

步骤10，安装水泵，进行抽水。

基坑智能降水和止水方法还包括步骤S2：在基坑的底部和侧壁部位，布置集水系统以收集基坑底部和侧壁的渗水；

集水系统包括集水管和集水井，其主要功能是对基坑内积聚的地表水和地下水进行快速排放，确保基坑内部持续处于干燥状态。集水井采用经过特殊处理的强化混凝土结构，如添加防水剂和纤维增强的混凝土，以提高其稳定性和耐久性。集水管设置在集水井中心部位，采用具有出色的耐腐蚀性和耐久性的高密度聚乙烯(HDPE)材料，以提供高耐腐蚀性和长使用寿命；

集水管应布置在基坑底板以下，并通过斜坡引导水流至集水井；集水井应设置在基坑的低点，以利用重力排水。

基坑智能降水和止水方法还包括步骤S3:在基坑的周围，确定最佳位置以及采用特定的材料或技术手段构建地下水阻挡屏障，如注浆帷幕或土钉墙。

地下水阻挡屏障材料选择高分子材料如聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)或特定化学止水剂如丙烯酸树脂注浆材料。

施工方法采用注浆法或其他适当的技术手段，将材料注入土层中，与土壤和水分子结合，需确保材料或止水剂能与土壤中的水分子迅速结合，进而形成连续且稳定的防水屏障。

基坑智能降水和止水方法还包括步骤S4:在基坑的外围设置止水帷幕；

在基坑外围选择合适的位置设置止水帷幕；

止水帷幕通常采用聚合物材料或其他先进的防水材料，如聚氯乙烯(PVC)或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)，以有效隔绝基坑内外的地下水。

施工时使用挖掘或打桩机械将止水帷幕嵌入地下适当深度，确保止水帷幕与地下水阻挡屏障连接，形成连续的防水系统，保持基坑内的水位稳定。

基坑智能降水和止水方法还包括步骤S5：当基坑的水位超出预设的安全范围或基坑稳定性指标下降时，启动应急措施系统。

启动应急措施系统具体为当监测到水位或稳定性指标异常时，自动启动附加降水措施和增加止水剂注入量，以确保基坑的绝对安全。

优选的，应急措施为当通过自动监测系统检测到基坑的水位超出预设的安全范围或基坑稳定性指标下降时，自动监测系统会自动启动额外的降水井和增加化学止水剂的注入量，从而确保基坑的绝对安全。的实现自动启动观测井和增加化学止水剂注入量的关键在于自动监测系统和控制装置，其中水位传感器设置在基坑内部以及基坑外部，用于实时监测基坑水位的变化。

使用数据采集系统收集水位数据、稳定性指标、土壤力学性质数据、以及变形量数据。使用控制器通过上述数据，判断是否需要启动应急措施，控制器可以采用嵌入式系统、可编程逻辑控制器或其他控制设备。启动执行装置用以实际执行降水和注入化学止水剂的设备，包括降水水泵用于启动降水井，以及自动化的化学剂注入系统。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基坑智能降水和止水方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1，降水：在基坑的外围设置多个降水井；在所述降水井内设置降水水泵；通过所述降水水泵将所述降水井中的水位下降至预设位置；

步骤S2，排水：在基坑底部和基坑侧壁设置集水系统；所述集水系统包括集水井和集水管；通过所述集水系统将基坑内部的水排出；

步骤S3，堵水：在基坑的周围设置地下水阻挡屏障，用以阻挡基坑外部的地下水流入至基坑内部；

步骤S4，截水：在基坑的外围设置止水帷幕，用以阻断基坑内部与基坑外部的水层交流；

步骤S5，井水位监测，启动应急措施：当其水位超出预设的安全范围或基坑稳定性指标下降时，开启自动应急措施系统；所述开启自动应急措施系统包括开启降水水泵，进行降水，直至设计水位。

2.如权利要求1所述的基坑智能降水和止水方法，其特征在于，步骤S1包括：所述降水井的设置深度、设置位置以及设置间距依据地下水流动模型和湖水位动态变化模型确定：

步骤S1-1，依据所述地下水流动模型以确定所述降水井的设置深度包括：根据地下水流动模型，降水井的深度需到达含水层，以便控制基坑区域内的地下水位；所述降水井的设置深度依据地下水位的年平均水位、季节性波动、以及地下水流向和流速决定；

步骤S1-2，依据所述地下水流动模型对所述降水井的设置位置包括：所述降水井的设置位置基于所述地下水流向和流速，在地下水主要流动路径上布置所述降水井，以增强降水效率；

步骤S1-3，依据所述地下水流动模型以确定所述降水井的设置间距包括：多个所述降水井的间距根据地下水流动模型计算确定，多个所述降水井的分部要覆盖整个所述基坑区域，多个所述降水井相互独立，整体基坑区域的地下水位能够均匀下降；

步骤S1-4，依据所述湖水位动态变化模型以确定所述降水井的设置深度包括：依据湖水位的季节性和年际变化，降水井的深度需适应湖水位最高时期的地下水压力，能够在湖水位最高时期控制基坑内部的水位；

步骤S1-5，依据所述湖水位动态变化模型以确定所述降水井的设置位置包括：根据湖水位动态变化模型，将降水井布置在靠近湖泊或水体的一侧，以便控制由于湖水位升高从而导致地下水位上升的情况；

步骤S1-6，依据所述湖水位动态变化模型以确定所述降水井的设置间距包括：基于湖水位的动态变化，多个所述降水井的间距根据湖水位变化和地下水的流向进行设定，能够在湖水位高峰期间控制基坑区域内的地下水位。

3.如权利要求1所述的基坑智能降水和止水方法，其特征在于，步骤S2设置集水系统包括：

步骤S2-1，确定所述集水井的设置位置；集水井的设置位置根据基坑内部的水流方向和集中区域确定；所述集水井布置在基坑底部的低点或水流汇集区，以便收集基坑内积水；

步骤S2-2，设计所述集水井的结构：依据基坑深度、地质条件以及预期的水量对所述集水井的结构进行设计；集水井的容量和结构强度满足应对在降水过程中发生坍塌或者堵塞的情况；

步骤S2-3，设置集水管，包括集水管布局设计：所述集水管沿基坑底部及侧壁设置以形成水流引导和收集网络；所述集水管布局设计依据基坑的具体形状、大小以及水流汇集的特点进行设计；

步骤S2-4，连接集水井，集水管与集水井连接，确保所述集水井中收集的水能够输送到指定排放位置或处理设施。

4.如权利要求1所述的基坑智能降水和止水方法，其特征在于，步骤S3设置地下水阻挡屏障包括：

步骤S3-1，选择形成所述地下水阻挡屏障的注浆材料，包括：高分子材料或化学止水剂；

步骤S3-2，设置注浆孔，将水泥水玻璃双液浆通过所述注浆孔注入至所述基坑的周围；

步骤S3-3，所述高分子材料或化学止水剂能够与土壤中的水分子结合，在所述基坑的周围形成一个连续且稳定的防水屏障，以便隔绝地下水进入基坑中。

5.如权利要求1所述的基坑智能降水和止水方法，其特征在于，步骤S4在基坑的外围设置止水帷幕还包括：

步骤S4-1，选择止水帷幕的材料，包括聚乙烯、聚丙烯以及聚氯乙烯；

步骤S4-2，设置止水帷幕：根据基坑周围的地质条件、水文情况和施工环境，设计止水帷幕的深度、厚度和布置方式；所述止水帷幕从基坑底部延伸至预设深度的地层，形成阻水层。

6.根据权利要求1所述的基坑智能降水和止水方法，其特征在于，步骤S5所述井水位监测还包括：设置观测井；所述观测井设置在基坑外侧；在所述观测井内设置液位计用于自动监测水位，当水位达到设计水位的±5cm范围内，自动开启降水水泵。

7.根据权利要求1所述的基坑智能降水和止水方法，其特征在于，步骤S5所述启动应急措施包括：

步骤S5-1，在基坑内部以及基坑外部均设置水位传感器，所述水位传感器与自动监测系统连接；所述水位传感器和所述自动监测系统用于实时收集基坑内部以及基坑外部的水位数据以及稳定性指标，用以评估降水效果和基坑的水位稳定性；

步骤S5-2，在基坑周围土体内设置倾斜仪以及设置应力传感器；利用倾斜仪和应力传感器监测基坑周围土体和支护结构的位移和应力变化，通过现场试验和室内试验获取土壤力学性质数据：土壤的密度、孔隙比、内摩擦角和黏聚力参数；使用全站仪、全球导航卫星系统和激光扫描测量技术获取变形量数据，以监测基坑及其周边地面的沉降和水平位移；

步骤S5-3，收集步骤S5-1和步骤S5-2中的相关数据，所述相关数据包括水位数据、稳定性指标、土壤力学性质数据、以及变形量数据；

步骤S5-4，分析所述相关数据；若所述相关数据在预设范围内，则重复执行步骤S5-1至步骤S5-3,若所述相关数据超出预设范围则进入步骤S5-5；

步骤S5-5,当水位上升或基坑稳定性降低时，启动观测井和增加化学止水剂的注入量；

步骤S5-6，持续重复步骤S5-1至S5-5，直至所有相关数据均在预设范围内。