基坑內(nèi)干擾地層中增補承壓井減壓降水的技術(shù)應用

楊順

摘要： 在建筑工程施工過程中，由于工期較緊，前期水文地質(zhì)勘察疏漏等原因，很多工程在基坑降水過程中在施工至底板時才發(fā)現(xiàn)承壓水水位偏高，在現(xiàn)有降水能力條件下降水系統(tǒng)不能將承壓水水位降至深坑要求的安全水位，大底板施工前未能考慮電梯深井等局部深坑加強降水方案，開挖深坑部位會出現(xiàn)底板突涌情況，為了能夠?qū)⒕植可羁觾?nèi)承壓水控制在安全水位以下，需在開挖到底板情況下坑內(nèi)增加降水井，降壓降水井井深較深，承壓水水位高于底板面較大。 由于在坑內(nèi)成井施工風險較大，尤其發(fā)生了承壓水突涌情況造成地層擾動情況下需要應急處理確保深坑開挖和封底順利，基坑內(nèi)干擾地層中減壓降水補井成井結(jié)構(gòu)顯得尤為重要。

Abstract： During the construction process of construction engineering， due to the tight construction period and the omission of the hydrogeological survey in the early stage， during the precipitation process of foundation pit of many projects， it found that the water level of the confined water level was high when the construction to the bottom plate. Under the existing precipitation capacity， the water precipitation system can not reduce the level of the confined water to the safe water level required by the deep pit. Before the construction of the large bottom plate， it did not consider the deep pit and other local deep pits to strengthen the precipitation scheme， the excavation of the deep pits will occur sudden surging situation. To reduce the level of the confined water to the safe water level， it is necessary to add precipitation wells. The pressure drop and precipitation well is deeper， and the water level of the confined water is higher than that of the bottom plate. Due to the greater risk of well construction in the pit， especially the occurrence of sudden surging caused the formation of disturbances， it needed emergency treatment to ensure the smooth implementation of pit excavation and back cover， so the pressure drop and precipitation well within the pit is particularly important.

關(guān)鍵詞： 基坑滲水；承壓水；降壓井；突涌

Key words： foundation pit seepage；confined water；downhill well；sudden surging

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）35-0094-04

0 引言

隨著國內(nèi)建筑業(yè)往更高、更深方向發(fā)展，深基坑工程越來越多，在上有不透水層下有飽和砂層的地層中，其含水層具有一定的承壓性，而基坑圍護結(jié)構(gòu)未深入到不透水層，內(nèi)外水系聯(lián)系，在此工況下，基坑施工降水就尤為重要。

一般建筑工程的降壓井施工在土方開挖之前在地面標高進行。但是，由于工期較緊，前期水文地質(zhì)勘察疏漏等原因，很多工程在基坑降水過程中在施工至底板時才發(fā)現(xiàn)承壓水水位偏高，在現(xiàn)有降水能力條件下降水系統(tǒng)不能將承壓水水位降至深坑要求的安全水位，此時若不采取有效措施降低水壓，極易出現(xiàn)承壓水滲漏甚至突涌的現(xiàn)象。本文結(jié)合上海前灘地區(qū)某施工項目在解決基坑底部滲漏時，采取鋼護筒護壁引流結(jié)合鋼管腳手架搭設(shè)施工平臺施工降壓井的措施進行承壓水水頭控制，最終安全平穩(wěn)地將底板施工完成。

1 工程概況

該項目基坑總面積約1.4萬m2，基坑邊長約480m，地下結(jié)構(gòu)三層，底板結(jié)構(gòu)分布在深度14.35～20.10m（絕對標高為-9.05～-14.8m），該深度以上為雜填土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土土層，在該深度以下主要分布的地層是粘土、砂質(zhì)粘土、粉砂、砂質(zhì)粘土夾粉質(zhì)粘土土層。

在土方開挖至絕對標高-9.05m，同時，場地內(nèi)水位觀測井水位為絕對標高-10.00m左右，主樓落深區(qū)工程樁邊出現(xiàn)了滲漏現(xiàn)象。endprint

本文中由于涉及標高數(shù)據(jù)較多，后文所述標高均為相對標高，±0.00m為絕對標高5.00m，場地內(nèi)平均標高為+0.30m。

1.1 工程地質(zhì)概況

本場地為古河道沉積區(qū)，缺失第⑥層暗綠色粘性硬土層。

場地地表由于人工活動的影響分布有厚度約1.00～9.80m 左右的第①層雜填土，整個場地雜填土厚度較厚；場地淺部沉積有俗稱“硬殼層”的第②層褐黃一灰黃色粉質(zhì)粘上，其下為第③層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、第③t 層灰色粘質(zhì)粉土、第④層灰色淤泥質(zhì)粘土，該三層土連同第⑤1 層灰色粘土、第⑤2 層灰色砂質(zhì)粉土、第⑤3-1 層灰色粉質(zhì)粘土夾砂質(zhì)粉土、第⑤3-2 層灰色粉砂、第⑤3-3層灰色砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土為本工程基坑開挖主要涉及和影響上層；第⑦層灰色粉砂，場地內(nèi)分布不連續(xù)，厚薄不一，局部缺失；其下為第⑧2 層灰色粉砂與粉質(zhì)粘土互層、第⑨層灰色粉砂、第⑩層蘭灰色粉質(zhì)粘土，在其下為第⑧層灰色粉砂，該層局部夾有第⑩層灰色粉質(zhì)粘土，本次勘察120.30m 范圍內(nèi)未揭穿第⑩層灰色粉砂。

1.2 水文地質(zhì)概況

工程場地地下水類型主要為潛水、微承壓水和承壓水，分別描述如下：

1.2.1 潛水

對本工程基礎(chǔ)設(shè)計和基坑施工有直接影響的為淺部土層中的潛水，其補給來源主要為大氣降水。潛水位埋深隨季節(jié)、氣候、降水量、地表水、潮汐等因素而有所變化。本次勘察期間測得鉆孔中地下穩(wěn)定水位埋深約0.75～1.70m，相應絕對高程為3.33～4.02m。上海市潛水年平均水位埋深為0.50～0.70m，高水位埋深為0.5m，低水位埋深為1.50m。

1.2.2 微承壓含水層

場地內(nèi)微承壓水主要賦存于第⑤2層砂質(zhì)粉土、第⑤3-2層粉砂及第⑤3-3層砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土中，第⑤3-2層粉砂與第⑤3-3層砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土直接相連，合并為一層微承壓水。第⑤2層與第⑤3-2層之間分布有第⑤3-l層粉質(zhì)粘土夾砂質(zhì)粉土，由于該層夾有較多砂質(zhì)粉土，各微承壓含水層之間實際上存在一定的水力聯(lián)系。另外，第⑤3層下伏的第⑦層砂土中的承壓水可直接補給第⑤3-3層，水量豐富，因此本場地內(nèi)微承壓水層與承壓水層之間亦有水力聯(lián)系。

1.2.3 承壓水

第一承壓含水層為第⑦層灰色粉砂，屬良好的含水層，富水性好，滲透性好，與上覆微承壓含水層相互連通，承壓水水位埋深約3～12m；第⑨層灰色粉砂為第二承壓含水層，第一承壓含水層與第二承壓含水層通過第⑧2層灰色砂質(zhì)粉土與粉質(zhì)粘土互層相連。

1.3 原降水方案

根據(jù)估算，場地內(nèi)施工僅需對微承壓水層進行降壓即滿足施工需要，無需⑦層承壓水進行降壓。降水井布置如表1所示。

2 滲漏原因分析

2.1 初步分析

由于大面地面施工期間，未開啟⑤3-2層降壓井，而出現(xiàn)滲水區(qū)域位于主樓電梯深坑區(qū)域，考慮到該處水位可能未降至開挖面下?，F(xiàn)場隨即將該區(qū)域⑤3-2層降壓井全部開啟運行。在確定滲水處周邊⑤3-2層降壓井水位控制在開挖面以下1m后，滲水點水流并未受到影響，因此，滲水原因并非由⑤3-2層微承壓水層引起。

2.2 最終分析

由于樁側(cè)滲漏出的水溫（30～40度）按現(xiàn)場確認高于目前⑤3-2層抽出的水，滲漏出的水應為⑤3-2層下部承壓水（⑤3-3層或⑦層），即坑底下部可能出現(xiàn)了貫穿⑤3-2層、⑤3-3層和⑦層的滲透通道，通道的形成疑是前期施工留下的鉆探孔或試驗監(jiān)測孔或樁深85m的群樁施工擾動而形成。

3 處理方案

考慮到深層承壓水水頭標高高于底板開挖面標高，此時增加降水井，成井施工風險較大。因此，根據(jù)《基坑內(nèi)干擾地層中減壓降水補井成井結(jié)構(gòu)》專利，結(jié)合現(xiàn)場條件，利用傳統(tǒng)鋼管腳手架搭設(shè)施工平臺，結(jié)合鋼護筒引流控制承壓水水頭進行降水井的成井施工。最終，在各個主樓落深區(qū)，根據(jù)臨近勘測孔數(shù)據(jù)，增補第⑦層土承壓井，深度及數(shù)目見表2。

4 深層降水井施工

根據(jù)前灘區(qū)域地勘報告，第⑦層承壓水含水層初始水位埋深自井口算起，約為4.87～5.07m；結(jié)合該項目抽水試驗報告，第⑦層承壓水含水層初始水位埋深約為8.93m。

根據(jù)勘察及水勘期間所提數(shù)據(jù)，以及本區(qū)域內(nèi)施工經(jīng)驗，⑦層承壓書水位埋深按7m，標高-6.70m考慮。

由于現(xiàn)場已開挖至底板底標高-14.05m，承壓水水頭遠高于基坑底標高，因此無法直接在基坑底進行成井施工，為完成9口深層降水井施工必須埋設(shè)護壁套筒對承壓水水頭進行引流。

在降水井成井期間，為引導⑦層承壓水上涌至護壁套筒內(nèi)而不會淹沒基坑，主樓局部落深區(qū)施工臨時底板（與周邊大面底板同時澆筑）。臨時底板與預埋套筒位置關(guān)系見圖4。

4.1 降水井的定位

淺層降水井布置于深坑區(qū)域周邊，定位僅需避開底板承臺及預埋管線。

深層降水井布置于主樓核心筒區(qū)域，工程樁間距較小，定位考慮因素主要有：①避開工程樁；②避開豎向結(jié)構(gòu)；③靠近支撐梁，以便搭設(shè)降水井操作平臺。

4.2 臨時板施工

臨時底板在降水井施工完成后需要進行鑿除，因此，在臨時底板與永久底板間不可避免存在一條豎向施工縫。

臨時底板施工時，為后期防水效果考慮，采取兩點加強措施：①施工縫永久底板中埋設(shè)T字行止水鋼板，避免在臨時底板鑿除過程中被破壞；②施工縫處，防水卷材搭接段收卷埋置與永久底板下，在臨時底板鑿除后，進行拉直鋪貼。見圖5。

4.3 滿堂支撐架搭設(shè)與拆除

由于深層降水井無法在土方開挖面標高進行施工，同時考慮到施工平臺的穩(wěn)定性，根據(jù)承壓水水頭高度及支撐高度，將施工平臺搭設(shè)至第二道支撐平面至標高-6.05m。降水井施工需采用GPS10鉆機進行施工，該機械自重約約為8T，施工荷載約10kN。

平臺搭設(shè)高度約7.3m，立桿、橫桿、剪刀撐等均用？覫48 ×3.0mm的鋼管，經(jīng)驗算，立桿間距為0.5m*0.5m，步距1.4m，立桿頂部設(shè)置頂托與20a工字鋼連接，工字鋼擺放按照與鉆機滾管垂直方向布置，平臺面滿鋪5mm厚花紋鋼板。

4.4 機械吊裝

由于GPS10鉆機自重約9噸，塔吊無法進行吊裝。故根據(jù)棧橋的距離深層降水井的位置，在每臺鉆機吊裝時，分別配備TC700、TC1000（參數(shù)、吊重、吊距）進行吊裝。

若鉆機無法一次性吊裝到位，可由其自行移位至相應井位進行鉆井施工。

5 總結(jié)

在進行較大深度基坑施工前，需對場地內(nèi)地質(zhì)概況進行綜合分析，針對于微承壓水層與承壓水層未能完全隔斷的土層情況，在土方開挖過程中要嚴密關(guān)注是否出現(xiàn)滲漏點，及時進行封堵。

由于承壓水埋深較深，承壓水層降壓對周邊環(huán)境沉降影響較大，盡量避免抽降承壓水層，并需考慮相應的回灌措施。

關(guān)于降水井定位，盡量避開主樓核心筒等深坑區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)工程樁密集，降水井施工易引起塌方。

在降水井施工平臺搭設(shè)期間，嚴格控制立桿間距及布局，滿布豎向及水平剪刀撐，保證扣件擰緊。

參考文獻：

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