基坑施工封閉降水技術(shù)在東銀大廈工程中的應(yīng)用

楊振岐

（山東東昊工程監(jiān)理有限公司， 山東 東營 257091）

基坑施工封閉降水技術(shù)在東銀大廈工程中的應(yīng)用

楊振岐

（山東東昊工程監(jiān)理有限公司， 山東 東營 257091）

基坑施工封閉降水技術(shù)是國家推廣應(yīng)用的10項新技術(shù)內(nèi)容之一，指采用基坑側(cè)壁止水帷幕+基坑底封底的截水措施，阻截基坑側(cè)壁及基坑底面的地下水流入基坑，同時采用降水措施抽取或引滲基坑開挖范圍內(nèi)地下水的基坑降水方法。以東營市東銀大廈工程為例進(jìn)行分析總結(jié)，從而探討基坑施工封閉降水技術(shù)在工程中的具體應(yīng)用。

基坑施工；封閉降水技術(shù)

本工程場地內(nèi)地形平坦，屬黃河沖積平原地貌單元，場區(qū)附近無不良地質(zhì)作用，場地穩(wěn)定，場地地下水屬第四系孔隙潛水，以大氣降水補給及地下水側(cè)向補給為主，該工程基坑開挖上部為雜填土，下部分別為較厚的粉土和粉質(zhì)黏土層，這種情況如果采用傳統(tǒng)的降水設(shè)計在降水疏干的過程中極容易造成基坑外水源補給，從而造成周邊建筑物和管線的不均勻沉降；而造成安全隱患。另基坑下分布弱承壓水，深基坑部分不滿足抗突涌要求。針對本工程復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境特點以及基坑開挖面下各土層的特點，優(yōu)化施工降水方案，合理設(shè)計降水井的深度及布置范圍，做到真正的“按需減壓”降水，在抽取疏干井的過程中盡量不觸動承壓水，從而有效地控制抽水量，抑制基坑周邊建筑物的沉降同時起到抗突涌的作用。

1 工程概況

主體結(jié)構(gòu)：地下 1 層為地下車庫及人防工程，地上為 21層現(xiàn)澆混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，總建筑面積為 35 915 m2?；右?guī)模：該工程基礎(chǔ)南北長 92.0 m，東西寬 84.0 m，基坑周長 352 m，基坑開挖面積 7 728 m2。

基坑挖深：根據(jù)周邊地形及基礎(chǔ)埋深，基坑開挖深度6.8 m～7.9 m。

環(huán)境概況：本工程位于東營市東城中心位置，地下水屬第四系孔隙潛水，靜止水位埋設(shè)深度為自然地坪下 1.30 m～1.40 m，相應(yīng)標(biāo)高為 3.09 m～3.2 m。地下水位的年變幅約 1.00 m。

基坑施工難點：基坑深、大、復(fù)雜，施工空間狹小、施工難度大，在施工過程中，受降雨、地下管網(wǎng)、工程地質(zhì)、土方開挖、周邊建筑及施工動載等不確定因素的影響，存在一定的風(fēng)險，所以，基坑開挖變形控制要可靠，支護(hù)體系整體性要強(qiáng)。同時，由于地下水豐富，止水體系安全可靠性要高。

2 本工程降水特點

該擬建工程地下室基礎(chǔ)底板埋深約 7.8 m～8.9 m，按設(shè)計0.00 相對于絕對高程 5.15 m 標(biāo)高計算，與目前場地地面標(biāo)高相差約 0.40 m，基坑大面積開挖深度 7.40 m～8.50 m。擬建場地周圍環(huán)境條件為：基坑北側(cè)距實驗中學(xué)用地紅線 5.40 m，基坑?xùn)|側(cè)距用地紅線 5.20 m，距道路邊 15 m，基坑南側(cè)距府前大街用地紅線 6.00 m，距道路邊 16 m，基坑西側(cè)距 5 層計生辦公樓基礎(chǔ)邊 5.00 m，該樓基礎(chǔ)埋深 1.50 m。

基坑開挖影響深度范圍內(nèi)主要為人工填土、粉質(zhì)土、粉質(zhì)黏土等，土質(zhì)松軟，且因場內(nèi)地下水位較高，基坑底部存在滲透性涌水，需四周采取邊坡支護(hù)和止水帷幕設(shè)置，結(jié)合基坑內(nèi)管井有效降低地下水。考慮本次施工電梯井底基礎(chǔ)最深，土方開挖深度為－8.90 m 左右，為滿足開挖要求，基坑中心水位應(yīng)比坑底低 1.0 m，才對基坑開挖及底板施工有利。

3 止水帷幕及邊坡支護(hù)

擬建建筑四周環(huán)境復(fù)雜，為確保基坑開挖及降水期間對周邊環(huán)境無明顯影響，確保周邊環(huán)境和基坑施工安全，結(jié)合本基坑開挖深度和場地土質(zhì)條件及周邊環(huán)境，采用φ900@1300 雙排懸臂式鉆孔灌注樁支護(hù)，支護(hù)樁長度17.1 m，外側(cè)采用 φ650@450 三軸單排深層水泥土攪拌樁，水泥摻量 10%。

4 確定基坑內(nèi)降水管井?dāng)?shù)量及布置

4.1 降水井?dāng)?shù)量的確定

根據(jù)地勘報告有關(guān)數(shù)據(jù)和工程情況，水位降低值：S=9.0 m (8.9－0.9+1.0)，含水層厚度取 H=12.5 m，滲透系數(shù)根據(jù)地質(zhì)勘察報告 4.2 E-0.4，?。簁=0.36 m/d。

式中：t 為時間，自抽水時間算起計劃抽水到滿足土方開挖時間(d)，取 15 d；

k 為土的滲透系數(shù)(m/d)，按地質(zhì)報告 4.2E-0.4，取0.36 m/d；

Hw為含水層厚度(m)，取 12.5 m；

M 為土的給水坡度，按粉質(zhì)土取 0.15。

基坑涌水量計算如下。

(1)基坑穩(wěn)定滲流涌水量計算可用下列公式來進(jìn)行。

式中：k 為土的滲透系數(shù)，取 0.36(m/d)；

M 為總含水層厚度(m)；取 12.5 m；

S 為地下水水位降低值(m)，取 9.0 m。

(2)基坑靜儲水量計算。取基坑土體給水度 m 取 0.15，故基坑總靜儲水量 V(m3)的計算可按下式進(jìn)行

式中：含水層厚度 Hw=12.5 m；

基坑長度 a=92 m；

基坑寬度 b=84 m；

土的給水坡度 m=0.15。帶入公式，可得基坑靜儲水量為

則：Q2=v/t=14490/15=966 m3/d

(3)基坑總涌水量計算。基基坑總涌水量

(4)基坑單井出水量計算。采用完整承壓井來計算單井出水量

式中：rw為水井半徑(m)，取管內(nèi)半徑 0.15 m；

S 為水位降低值，取 9.0 m；

k 為滲透系數(shù)，取 0.36 m/d。

(5)基坑單井?dāng)?shù)量的確定。基坑井點數(shù)量按下式計算：n(管井?dāng)?shù)量)=1.1xQ/q=1.x1312/44=33(個)，實際設(shè)置 31 個。

4.2 基坑井點布置

降水井沿基坑內(nèi)邊 1.50 m 按間距 15 m 左右設(shè)置 24 個降水井，基坑中間按 25 m 左右設(shè)置 7 個，整個基坑內(nèi)設(shè)置共31 個降水井，另外在基坑外圍分別設(shè)置 9 個觀察井和 17 個回灌井。

5 降水井成井施工

降水井成井施工按照 JGJ 94—2008 規(guī)范中規(guī)定和要求的成孔工藝。主要工序為：井位測設(shè)→成孔→下井管→填礫→洗井→抽水。成孔過程中應(yīng)檢查控制成孔深度、直徑、垂直度，防止出現(xiàn)鉆孔的垮塌和縮頸，確保井管位置居中、垂直，接頭牢固。填礫時要求檢查控制砂礫粒徑，按要求對稱回填。填礫后應(yīng)洗井至抽出清水，需定期觀測水位、水量，做好記錄。

6 降水設(shè)備及安全施工要求

(1)抽水設(shè)備采用每口井放置深井水泵一臺，將水位降深達(dá)到要求。

(2)各井點設(shè)置單獨用電開關(guān)箱，做到一機(jī)一閘一保護(hù)，以期達(dá)到安全用電和停泵與開泵的用電的要求。

(3)必要時，為確保降水井作業(yè)的連續(xù)性，施工現(xiàn)場應(yīng)準(zhǔn)備發(fā)電機(jī)，以備停電時使用。

(4)停止降水時間，依據(jù)設(shè)計單位的設(shè)計要求停止降水，并進(jìn)行降水井封堵施工。

7 環(huán)境監(jiān)測與降水維護(hù)要求

(1)在降水施工期間，定期進(jìn)行周邊環(huán)境監(jiān)測工作，及時取得監(jiān)測數(shù)據(jù)，認(rèn)真分析降水施工對周邊環(huán)境產(chǎn)生的各種影響，及時反饋數(shù)據(jù)，指導(dǎo)降水施工，嚴(yán)禁超降地下水。

(2)開始降水前應(yīng)統(tǒng)測 1 次自然水位，抽水開始后，在水位未達(dá)到設(shè)計降水深度以前，每天觀察 3 次水位。

(3)當(dāng)水位已達(dá)到設(shè)計降水深度，且趨于穩(wěn)定時，可每天觀察 1 次，在受地表水體補給影響或在雨季時，觀察次數(shù)宜每天 2～3 次。

(4)根據(jù)水位、水量監(jiān)測記錄，查明降水過程中的不正常狀況及其產(chǎn)生的原因，及時采取調(diào)整補充措施，確保達(dá)到降水深度。

(5)降水期間應(yīng)對抽水設(shè)備和運行狀況進(jìn)行維護(hù)檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，使抽水設(shè)備始終處在正常運行狀態(tài)。

(6)抽水設(shè)備應(yīng)進(jìn)行定期保養(yǎng)，降水期間不得隨意停抽。在更換水泵時，應(yīng)測量井深，掌握水泵安裝的合理深度，防止埋泵和掉泵。

(7)注意保護(hù)井口，防止雜物掉入井內(nèi)，經(jīng)常檢查排水管、溝，防止?jié)B漏 。

8 降水井的封堵

降水井封堵的前提條件是穩(wěn)定水位位于基坑底面以下，土建作業(yè)無突涌現(xiàn)象，滿足主體結(jié)構(gòu)抗浮要求。

(1)在基礎(chǔ)混凝土墊層施工前加工制作防水鋼套管，鋼套管采用熱軋無縫鋼管制作，套管高度不小于混凝土底板與墊層厚度之和，在套管外側(cè)底板厚度中部用兩個半圓鋼環(huán)與鋼管焊接成止水翼環(huán)一道，焊縫要飽滿，不得有縫隙，套管內(nèi)側(cè)距上口 80 mm 處采用同型號材料焊接止水內(nèi)環(huán)，在施工基礎(chǔ)混凝土墊層時，將防水鋼套管預(yù)埋于混凝土墊層中，將降水泵穿過防水鋼套管進(jìn)行降水。防水鋼套管制作及安裝如圖1 所示。

圖1 防水鋼套管制作及安裝

(2)當(dāng)可以停止降水、進(jìn)行降水井封堵時，取出降水泵，對降水井底部采用級配水泥、砂、石干料回填至距離基礎(chǔ)混凝土墊層部位 1.0 m 處，再用與基礎(chǔ)底板同標(biāo)號的混凝土澆筑到底板頂面下 80 mm 處(鋼套管止水內(nèi)環(huán)處)，加焊鋼板頂蓋板，最后用微膨脹混凝土填實澆平。

(3)降水井封堵順序根據(jù)現(xiàn)場實際情況，先從基坑周邊開始，采取隔一封一的順序和方法進(jìn)行，逐步減少。

9 結(jié) 語

對坑內(nèi)潛水含水層進(jìn)行封閉疏干降水，以達(dá)到有效降低被開挖土體含水量的目的。采用降壓降水管井進(jìn)行減壓降水，達(dá)到保證基坑安全及施工順利進(jìn)行的目的：對坑內(nèi)開挖深度以下的承壓水進(jìn)行“按需減壓”降水，即始終保持承壓水位位于安全埋深以下。采取該項新技術(shù)是考慮到傳統(tǒng)降水方法疏干井較深，影響范圍較大，抽取潛水的同時也抽取大量的承壓水，抽水量大，對周邊環(huán)境造成明顯影響，嚴(yán)重情況下會造成基坑周邊建筑物、構(gòu)筑物及設(shè)施出現(xiàn)明顯不均勻沉降甚至開裂。此項新技術(shù)應(yīng)嚴(yán)格區(qū)分抽取潛水過程和承壓水減壓過程，以達(dá)到減少抽水量，減少對周邊環(huán)境影響的目的。

本工程采用深基坑封閉疏干降水技術(shù)進(jìn)行施工，較好地保證了基礎(chǔ)施工安全和周邊環(huán)境安全，保證了基礎(chǔ)施工質(zhì)量和施工工期，取得了較好效果，達(dá)到了預(yù)期管理目標(biāo)，同時為以后的深基坑降水施工積累了一定的技術(shù)參數(shù)和實踐經(jīng)驗。

通信地址：山東省東營市東城曹州路115號 山東東昊工程監(jiān)理有限公司。

TU712

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1007-4104(2015)10-0056-03

2015-08-07