深基坑抽水回灌的二次效應分析
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和力學性質改變。基坑內抽出的水回灌到潛水含水層，引起潛水位上升，在水位變化帶內土體含水量增大，c、φ值減小，水、土壓力都發生了改變。當基坑內抽出的水回灌到深層的承壓含水層內時，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。
1 降水引起水位變化帶內的側壓力變化
1.1 基坑內外無滲流條件下的側壓力變化
基坑內以一定流量抽水，并回灌到基坑外的潛水含水層中，基坑內外無水力聯系。主動土壓力區水位上升，被動土壓力區水位下降，水位變化帶內土體的物理和力學性質指標均發生變化，作用在支護結構上的側壓力也相應改變。從水位變化前后砂土的側壓力計算結果可知，水位變化帶內側壓力增加很大，對粗顆粒土來說，水位上升后水位變化帶內側壓力增加了60％～120％，土顆粒越粗，側壓力改變越大；對同一種土，孔隙比越小側壓力增加越大。因此，建議對水位變化帶范圍內的主動土壓力應乘以修正系數1.6～2.2(粗顆粒土取大值，細顆粒土取小值)；被動土壓力應乘以修正系數1.5(對砂土而言)。基坑底部一般為粘土或水泥土，水位升降對被動區土的側壓力改變較小。
1.2 基坑內外有滲流時作用在支護結構上的側壓力
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。基坑內外有水力聯系，在基坑周圍產生了滲流力，其方向與流線的方向一致；在基坑外側產生向下的滲流力，在基坑底部產生向上的滲流力。其作用結果就相當于土體的重度增加或減小。水位以下支護結構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；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；h為水位變化高度(m)；c為水位變化帶土體內聚力(kPa)；i z為深度z處的水力坡度，可根據流網圖求得。
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，使承壓水頭抬高。因此，按天然狀態的承壓水頭進行基坑抗隆起驗算肯定不安全，應該考慮回灌所引起的水位變化。水位變化后承壓水壓力應小于隔水頂板的自重。回灌后的承壓水頭在設計階段很難確定，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上升。
3 基坑出現水抽不干現象的分析
當回灌層與降水含水層之間有水力聯系時(圖1)，回灌后的地下水會重新流入抽水井內，因此，回灌井不能和抽水井在同一層。淺層抽水應深層回灌，深層抽水則應淺層回灌。同時，應了解隔水層的分布是否有不連續或有豎向裂隙存在，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
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定，也影響附近基坑底部的穩定，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，因此設計支護結構時，水位變化帶的側壓力應該乘以修正系數。
(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，應采取間歇式降水控制地下水位持續上升。
(4) 基坑出現抽不干現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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