西安地區(qū)建筑工程深基坑降水方案分析及實施

摘 要：以西安市某建筑工程深基坑降水工程為例，分析其降水專項方案及施工實踐，對降水方案的設(shè)計計算、施工工藝及降水監(jiān)測與維護(hù)措施進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。通過實踐證明，降水方案及施工工藝合理，對西安類似深基坑降水工程具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：深基坑；降水；方案；施工

1 工程概況

西安市某新建住宅樓西臨6層高酒店，北臨3層高制印車間，東臨新建成22層高層住宅樓，南臨主干街道，地上19、21、23層，地下2層，建筑物高度為67.3m，工程場地地形平坦，地面標(biāo)高介于410.15-410.46m，最大高差0.31m。地貌單元屬黃土梁洼?；娱_挖包括新建住宅樓與外擴(kuò)車庫地下室，開挖深度12.6m，基坑降水面積約3250m2。

2 地層結(jié)構(gòu)及巖性描述

根據(jù)鉆探揭露，擬建場地地基土的組成自上而下為：場地地層在60.0m深度范圍內(nèi)主要由：雜填土、黃土、古土壤、粉質(zhì)粘土、中粗砂、粉質(zhì)粘土、中粗砂、粉質(zhì)粘土中粗砂、粉質(zhì)粘土等構(gòu)成。地層結(jié)構(gòu)及巖性描述：雜填土：呈褐～黃褐色，以粘性土為主，含磚瓦碎片、木灰、煤渣、異色土塊，土質(zhì)疏松。黃土：呈褐黃色，含云母片，偶見蝸牛殼，零星結(jié)核，大孔隙、針孔發(fā)育。古土壤：呈淺紅褐～褐紅色，含鈣膜，碎塊結(jié)構(gòu)，有結(jié)核，層底有約20cm厚的結(jié)核富集成層，孔隙較發(fā)育。粉質(zhì)粘土：呈褐黃～黃褐色，含蝸牛殼碎片、氧化鐵錳質(zhì)斑點、 云母，零星結(jié)核石，孔隙中等發(fā)育。中粗砂：呈褐黃色，礦物成份以石英、長石、云母為主，少量暗色礦物，顆粒較均勻，密實。

3 水文地質(zhì)條件

勘察階段由鉆孔實測地下水穩(wěn)定水位9.56-9.93m，場地地下水屬潛水類型?？辈炱陂g地下水屬年內(nèi)平水位期。據(jù)西安地區(qū)性資料，場地地下水年季節(jié)性變化幅度約為1-2m。受周圍建筑場地施工影響，地下水位存在上浮的可能。設(shè)計時滲透系數(shù)可取5.0m/d。

4 基坑降水方案設(shè)計計算

4.1 基坑降水井設(shè)計情況

根據(jù)西安地區(qū)基坑降水經(jīng)驗，較多采用管井降水，這主要是考慮黃土地層在室內(nèi)試驗做出的滲透系數(shù)小，而實際卻具有較好的透水性這一特點，本工程擬采用管井井點降水方案。

降水井11口，觀測井1口，觀測井結(jié)構(gòu)同降水井，井深均為35m，井外徑Φ800，濾水管內(nèi)徑Φ500，濾水管采用無筋混凝土濾水管，井管外采用天然圓礫填料。井間距為20m左右。在基坑開挖線外約1.5m處打孔，打孔處距開挖線距離及具體位置根據(jù)現(xiàn)場實際情況略作調(diào)整。

4.2 基坑降水井設(shè)計計算及驗證

設(shè)計參數(shù)：①基坑降水深度S0：根據(jù)其勘察時揭露的地下水位情況，場地地下水位埋深按7m考慮。S0=基坑深-地下水位深+2=12.6-7+2=7.6m。②基坑降水面積F：F=65×50=3250m2。③含水層滲透系數(shù)K：根據(jù)巖土工程勘察報告書提供，取值5.0m/d。④降水井設(shè)計降深：Sω=S0+1.5=7.6+1.5=9.1m。⑤降水井動水位：H'=地下水深+Sω=7+9.1=16.1m。⑥降水井深度Z0：Z0=H'+1/i×降水井間距+降水期間的地下水位變幅+過濾器工作部分長度+沉砂管長度=35m。⑦含水層厚度H：H=Z0-地下水位深=35-7=28m。⑧降水井內(nèi)壁半徑rω：rω=d0/2=0.25m。⑨基坑等代半徑r0：r0=0.29×（65+50）=33.35m。⑩基坑降水初期影響半徑R：R=2Sω（HK）1/2=215.3m。 井點系統(tǒng)影響半徑R0：R0=r0+R=248.7m。 設(shè)計井?dāng)?shù)n：取降水井11口。

4.3 基坑涌水量Q計算

Q=1.366×K（2H-Sω）Sω/（logR0-logr0）=1.366×5×（2×28-9.1）×9.1/（lg248.7-lg33.35）=3340.64m3/d

4.4 單井出水量q

q=24×l×d/α′=24×10×500/130=923m3/d

其中l(wèi)（m）為過濾器進(jìn)水部分長度，d（mm）為過濾器半徑，α′為與含水層滲透系數(shù)有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)，取130（建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程應(yīng)用手冊16.2.4式）。

考慮施工等各種因素，實際單井出水量達(dá)不到這個數(shù)值。

5 降水井施工

5.1 降水井施工工藝

井點定位→鉆孔→清孔→安裝混凝土管井管→回填濾料 封口→洗井→安裝水泵及控制電路→試抽水→降水井正常工作→基礎(chǔ)施工→基礎(chǔ)回填→管井封閉→設(shè)備退場

（1）降水井定位、鉆孔、成井。降水井采用鍋錐鉆機(jī)成孔的方法，定位放線由專人負(fù)責(zé)。開孔口徑800mm，鉆機(jī)鉆至設(shè)計標(biāo)高，然后下入管內(nèi)徑500mm的無筋混凝土濾水管。要求濾水管的孔隙率不小于15%。下管采用懸吊式托盤下管法，管筒在砂層段用60目尼龍紗網(wǎng)包封嚴(yán)密，以防涌砂。在下濾水管前先下長1.0m沉淀管（砼實壁管），然后再下砼濾水管，上下管之間用竹皮（細(xì)竹子）鐵絲綁扎連接。下管時，必須把管中心對準(zhǔn)鉆孔中心，嚴(yán)禁管壁與孔壁靠在一起。井管頂部比自然地面高0.5m。下泵宜用麻（或棕）繩吊裝在井內(nèi)，下到設(shè)計深度，并在井口綁牢。（2）填濾料。下管結(jié)束后，應(yīng)立即在管壁與孔壁之間填入濾料，圍填時應(yīng)慢慢用鐵銑從四周填入，并用鋼筋搗實，防止中間出現(xiàn)漏空現(xiàn)象。（3）洗井。采用排污泵或清水泵洗井，洗井標(biāo)準(zhǔn)以井內(nèi)抽出的水清澈為準(zhǔn)，同時洗井時間不得小于4小時。（4）降水井抽水。每口井放置深井泵一臺，使水位降深達(dá)到要求。（5）封井。停泵后，回填1：1砂石至基礎(chǔ)底板標(biāo)高下1000mm（回填中井內(nèi)溢水應(yīng)抽走），再回填1：1水泥砂漿干粉至板底標(biāo)高下150mm，再回填與基礎(chǔ)底板等強(qiáng)度混凝土至底板頂下50mm，補(bǔ)澆混凝土。上述操作過程快速進(jìn)行。

5.2 降水井施工質(zhì)量及技術(shù)要求

（1）嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)范及設(shè)計圖進(jìn)行施工。鉆孔安裝要調(diào)正水平，保持鉆孔垂直，保證鉆孔深度，鉆孔達(dá)到設(shè)計深度時再多鉆30～50cm。（2）針對地層情況將濾水管準(zhǔn)確下置在富水井段，下管時不得左右旋轉(zhuǎn)或上下串動。（3）井管安裝完畢后，立即填濾料，濾料必須符合要求。井管外圍濾料應(yīng)均勻下入，避免“架橋現(xiàn)象”。（4）洗井要充分及時。（5）下水泵時，所有泵管連接應(yīng)擰緊，水泵下置深度應(yīng)預(yù)留井底泥砂段。（6）水泵下好后，應(yīng)包扎好井口，以防異物掉進(jìn)孔內(nèi)，保證每口井正常抽水，并作好抽水記錄。

5.3 地面排水系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)場污水管井現(xiàn)狀，可排水處有兩個位置，一處是位于場地東南角的污水井，排入市政污水管道，第二處是位于場地西北角的雨水管井，排入煤航污水管道。根據(jù)現(xiàn)場情況，兩個排水口同時使用。

由于現(xiàn)場空間狹小，排水管線設(shè)置考慮如下：排水總管先沿施工現(xiàn)場圍墻明設(shè)，鋪設(shè)DN100排水管，水力坡度5‰，管道連結(jié)牢固、嚴(yán)密，防止漏水，以免影響邊坡穩(wěn)定性。在基坑?xùn)|南角和西北角根據(jù)現(xiàn)場場地情況各設(shè)沉淀池，沉淀池尺寸根據(jù)現(xiàn)場空間情況確定。為防止物體墜入降水井內(nèi)，降水井用井蓋封口。

6 降水檢測與維護(hù)

（1）在基坑進(jìn)行開挖前15天，開始降水，滿足地基土固結(jié)排水的時間。（2）各井點應(yīng)設(shè)置單獨(dú)用開關(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，并在主干集水管與降水井管連接處設(shè)置球型閥或?qū)⑺苌蠌澲裹c高于主干集水管50cm，以防某井需要停泵時，主干集水管內(nèi)的水倒流到該井內(nèi)。（3）降水工程應(yīng)分階段進(jìn)行，第一階段降至設(shè)計降水深度的1/2處，且保持該水位一個月左右，再進(jìn)行第二階段降水，直至降到設(shè)計深度，并保持穩(wěn)定。（4）開始降水前應(yīng)統(tǒng)測一次自然水位，抽水開始后，在水位未達(dá)到設(shè)計降水深度以前，每天觀察三次水位。（5）當(dāng)水位已達(dá)到設(shè)計降水深度，且趨于穩(wěn)定時，可每天觀察一次，在受地表水體補(bǔ)給影響的地區(qū)或在雨季時，觀察次數(shù)宜每天2～3次。當(dāng)觀察井中的水位超過設(shè)計降深時，要即時調(diào)節(jié)水泵的開啟數(shù)量，穩(wěn)定設(shè)計降深水位。（6）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(bǔ)充措施，確保達(dá)到降水深度。（7）降水期間應(yīng)對抽水設(shè)備和運(yùn)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(yùn)行狀態(tài)。（8）降水開始后，監(jiān)測單位應(yīng)按設(shè)計要求的時間，對相鄰建筑進(jìn)行沉降觀測，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)，計算變形值，如果通過驗算接近地基變形允許值，應(yīng)立即停泵，恢復(fù)其地下水原水位，另行采取回灌措施。（9）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。（10）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，冬季降水，應(yīng)采取防凍措施。（11）另外備用3～4臺泵組及時快速更換有故障的泵組。

7 應(yīng)急預(yù)案

本工程是深基坑降水工程，為確保正常施工，預(yù)防突發(fā)事件以及某些預(yù)想不到的、不可抗拒的事件發(fā)生，事前有充足的技術(shù)措施準(zhǔn)備、搶險物資的儲備，最大程度地減少人員傷亡、國家財產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)損失，必須成立應(yīng)急預(yù)案小組，進(jìn)行風(fēng)險分析和預(yù)防。

（1）突發(fā)事件、緊急情況及風(fēng)險分析。根據(jù)本工程施工特點及周圍情況，在辯識、分析評價施工中危險因素和風(fēng)險的基礎(chǔ)上，確定本工程重大危險因素是基坑降水引起周圍建筑物不均勻沉降、斷電導(dǎo)致降水工作停止致使基坑水位上升，水位降深達(dá)不到設(shè)計要求等。（2）突發(fā)事件及風(fēng)險預(yù)防措施。a.實行信息化施工的原則，根據(jù)監(jiān)測報告隨時掌握周圍建筑物沉降情況，做好回灌準(zhǔn)備。b.準(zhǔn)備兩臺備用發(fā)電機(jī)，以防突然斷電降水停止導(dǎo)致基坑地下水位上升。c.隨時對地下水位進(jìn)行監(jiān)測，若基坑降深達(dá)不到設(shè)計要求，及時通知監(jiān)理單位、建設(shè)單位、設(shè)計單位，采取增加降水井等必要的補(bǔ)救措施。

8 結(jié)束語

本工程降水方案實施前進(jìn)行了專家論證和審查，獲得了專家組的一致通過，實施過程中施工范圍內(nèi)的地下水位降至設(shè)計坑底0.5m以上，降水效果明顯，滿足設(shè)計和施工要求。根據(jù)監(jiān)測資料顯示，地面沉降、周邊建筑物沉降以及管線沉降均符合規(guī)范要求，亦未發(fā)生因沉降引起的任何安全問題。表明本項目深基坑降水方案及實施是成功的，可以為西安地區(qū)類似深基坑降水方案和施工提供借鑒。

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作者簡介：程彬（1981-），女，籍貫：湖北，地質(zhì)工程專業(yè)碩士研究生，工程師，現(xiàn)從事工程項目管理工作。