淺析基坑工程中止水帷幕與管井降水方法的結(jié)合運(yùn)用

陳珍珍

(廣東省有色金屬地質(zhì)局九三五隊(duì)，廣東惠州516001）

建筑工程施工中，常常會(huì)遇到地下涌水問(wèn)題，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，由于地下室及基礎(chǔ)深度超過(guò)地下水位的埋深，地下水就不斷地滲入基坑內(nèi)，為了確?；娱_(kāi)挖及基坑內(nèi)的正常施工，就必須做好止水或降水工作?；又顾?、降水已經(jīng)成為了制約基坑整體進(jìn)度的關(guān)鍵因素，尤其對(duì)于國(guó)內(nèi)某些沿海地區(qū)來(lái)說(shuō)，其地下水位高，地質(zhì)條件復(fù)雜，在深基坑開(kāi)挖過(guò)程中，地下水的滲流將使基坑周?chē)纬杀容^大的降水漏斗，影響周邊建筑物，在這個(gè)過(guò)程中只有采取有效的措施去止水、降水。本文根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)惠州市某基坑的水泥攪拌樁止水帷幕與管井降水方法的結(jié)合運(yùn)用進(jìn)行介紹。

1 工程概況

本項(xiàng)目位于惠州市惠城區(qū)數(shù)碼園，設(shè)2層地下室，基坑開(kāi)挖深度為8.00～9.00m。場(chǎng)地原始地貌為沖積平原，后期經(jīng)人工大量填土、石，現(xiàn)場(chǎng)地基本平整，四周空曠，交通便利。

1.1 工程地質(zhì)條件

按場(chǎng)地巖土層層序自上而下分布為：（1）人工填土層；（2）第四系沖積層及（3）下伏第三系泥質(zhì)粉砂巖層組成，具體分述如下：

①素填土：灰黃色，主要由粘性土及礫石、碎石等組成，部分地段不均勻混夾塊石。

②-1粉質(zhì)粘土：灰黃色、棕黃色，軟塑—可塑狀，土質(zhì)較均，局部含少量粉細(xì)砂粒。

②-2粉砂：棕黃色、灰黃色，稍密，飽和，充填少量粘粒。

②-4礫砂：黃褐色、灰—灰黃色，中密，飽和，分選性差，局部混夾少量卵、礫石。

泥質(zhì)砂巖風(fēng)化層主要揭露有：③-1全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖、③-2強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，為紅褐色，基巖裂隙不甚發(fā)育。

基坑側(cè)壁土層以欠壓實(shí)素填土及可塑狀粉質(zhì)粘土為主，局部為粉砂層，基坑底部局部出露粉砂層，主要含水層為粉砂、礫砂，場(chǎng)地典型地質(zhì)剖面圖見(jiàn)圖1?；又顾枰膸r土參數(shù)見(jiàn)表1。

圖1 場(chǎng)地典型地質(zhì)剖面圖

1.2 水文地質(zhì)條件

該場(chǎng)地地下水類(lèi)型主要為上層滯水、第四系土層中的孔隙水和基巖裂隙水。地下水補(bǔ)給主要依靠大氣降水補(bǔ)給。場(chǎng)地礫砂層屬?gòu)?qiáng)透水層，人工填土、粉砂屬于中等透水層，其余各土層均為弱透水層?；鶐r風(fēng)化層含基巖裂隙水，基巖裂隙水貧乏，粉砂層、礫砂層處于飽和狀態(tài)，且砂層水有一定承壓性，測(cè)得地下穩(wěn)定水位埋深為4.00m。

表1 基坑止水所需要的巖土層參數(shù)

2 設(shè)計(jì)方案

場(chǎng)地四周較空曠，均有放坡位置，可采用分級(jí)放坡，0～4.00m采用1：1.5放坡，4.00～8.00m采用1∶1.25放坡，在4.00m處設(shè)1.50m寬平臺(tái)?；颖眰?cè)50m外存在淺基礎(chǔ)民居，降水應(yīng)考慮對(duì)其影響，西側(cè)和南側(cè)30m外的建筑均為樁基礎(chǔ)影響不大，東側(cè)不受影響。降水降深要求：地下室范圍內(nèi)整體水位應(yīng)降至承臺(tái)底以下0.5m。

本場(chǎng)地基坑的重點(diǎn)在于怎么攔截地下水達(dá)到干施工狀態(tài)，在該地區(qū)常見(jiàn)的止水帷幕有①高壓旋噴樁；②深層水泥攪拌樁止水帷幕，近年來(lái)出現(xiàn)了旋噴樁止水帷幕、螺旋鉆機(jī)素砼或壓漿止水帷幕，但是這些止水方法造價(jià)較高，適用于支護(hù)止水一體的，不適用該項(xiàng)目。①高壓旋噴樁適用于填土層、粉細(xì)砂、中粗砂、礫砂層的止水。②深層水泥攪拌樁適用于淤泥質(zhì)土層、粉細(xì)砂、中粗砂。但是造價(jià)比高壓旋噴樁便宜一半以上。因該場(chǎng)地礫砂層厚度較大且含有少量卵石，比較難達(dá)到完全攔截地下水。

根據(jù)本基坑地層水文地質(zhì)條件以及周邊環(huán)境條件，本基坑可采用的降水方案有：①輕型井點(diǎn)降水；②整體管井井點(diǎn)降水；③分片明溝加集水井降水。①輕型井點(diǎn)降水：適用于基坑面積不大，降低水位不深的場(chǎng)合。若要求降水深度大6m，理論上可以采用多級(jí)井點(diǎn)系統(tǒng)，要求基坑四周外需要足夠的空間，本基坑已不具備條件。②管井井點(diǎn)降水：管井井點(diǎn)適用于滲透系數(shù)大的地層，地下水豐富，每口管井出水流量較大，土的滲透系數(shù)在5-50m/d范圍內(nèi)。對(duì)于砂礫層等滲透系數(shù)很大且透水層厚度大的場(chǎng)合，采用此法最為適宜。但是該場(chǎng)地地下水較豐富，僅采用管井井點(diǎn)降水降水影響半徑較大。③明溝加集水井降水：這是人工強(qiáng)制排降法。它主要排除地下潛水、施工用水和天降雨水。在地下水較豐富地區(qū)或者承壓水地區(qū)若僅單獨(dú)采用這種方法降水，由于基坑底部為粉砂層，容易出現(xiàn)涌砂、流砂現(xiàn)象，施工難度大。

根據(jù)上述比選，降水設(shè)計(jì)應(yīng)考慮基坑現(xiàn)狀，方案選擇應(yīng)因地制宜、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、施工快捷，以確保周邊安全以及地下結(jié)構(gòu)施工的順利進(jìn)行；建議采用深層水泥攪拌樁+整體管井井點(diǎn)降水方案。深層水泥攪拌樁能攔截一部分地下水，減少降水井的數(shù)量及降水影響半徑。

（1）在-4.00m平臺(tái)處繞基坑一圈設(shè)一排?500＠350深層水泥攪拌樁止水帷幕，攪拌樁樁端要求進(jìn)入全風(fēng)化層或者強(qiáng)風(fēng)化巖面。

（2）概化取直地下室周邊輪廓線，確定降水范圍周長(zhǎng)和基坑面積；根據(jù)基坑面積，地層水文地質(zhì)參數(shù)，經(jīng)基坑涌水量計(jì)算，估算單井日抽水量確定降水井?dāng)?shù)量；根據(jù)單井要求的抽水量，計(jì)算降水井濾水管長(zhǎng)度；確定管井結(jié)構(gòu)；計(jì)算周邊降深；計(jì)算周邊沉降。經(jīng)反復(fù)計(jì)算，選用的降水方案如下：

①降水井：間距15m，成孔直徑800mm，井底應(yīng)穿過(guò)砂層至少3m。降水井位于地下室輪廓線和已施工的攪拌樁之間；共設(shè)30口降水井。

②回灌井：由于基坑周?chē)貐^(qū)地下水位隨之下降,使土層中因失去水而產(chǎn)生壓密，導(dǎo)致周?chē)徑ㄖ锏牟痪鶆虺两祷蜷_(kāi)裂。為了防止這種不利情況的發(fā)生，設(shè)置回灌井點(diǎn)，井點(diǎn)回灌就是在井點(diǎn)降水的同時(shí)，將抽出的地下水通過(guò)回灌井點(diǎn)持續(xù)地再灌入地基土層內(nèi)，使降水井點(diǎn)的影響半徑不超過(guò)回灌井點(diǎn)的范圍。在基坑北側(cè)臨近民房部位，共設(shè)6口回灌井，直徑400mm，沿坡頂線按照大約25m間距設(shè)置于沉降敏感位置。

③抽排周期：地下室開(kāi)挖前開(kāi)始抽水，地下室施工至一定穩(wěn)定地下水位以上且混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%的設(shè)計(jì)值時(shí)停止抽水。如果局部可以滿足施工要求時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況停止部分管井降水。停止抽水后，管井應(yīng)封閉回填。具體設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2、圖3。

（3）排水方案。排水通道截面和排水坡度必須滿

圖2 降水井平面布置圖

圖3 基坑支護(hù)剖面圖

足抽水量的要求，可采用管道排水或者排水溝集中排水均可。原則上，排水管溝轉(zhuǎn)角位置設(shè)沉砂池。降水井可就近抽到坡頂排水溝或者沉砂池內(nèi)?？稍O(shè)坑底排水溝或埋設(shè)排水管集中后再次抽排至坡頂沉砂池。場(chǎng)地內(nèi)積水通過(guò)排水盲溝排向降水井來(lái)疏干。

3 施工技術(shù)要求

基坑止水、降水項(xiàng)目的主要施工工序：基坑開(kāi)挖至-4.00m時(shí)深層水泥攪拌樁放線、施工→管井放線、施工→安裝水泵→抽水→開(kāi)挖剩余土方，并支護(hù)→地下室工程施工、電梯井施工等→停止抽水→封閉管井。

3.1 深層水泥攪拌樁

（1）孔徑：500mm，孔距：350mm，排距：350mm，樁長(zhǎng)應(yīng)穿過(guò)砂層進(jìn)入全風(fēng)化或強(qiáng)風(fēng)化巖面。采用四噴四攪施工工藝，攪拌樁水泥摻量不應(yīng)小于60kg/m，采用P.O32.5R水泥，水泥摻入比a=15%，水灰比0.5，樁體28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不低于0.8MPa；

（2）注漿泵出口壓力保持0.4～0.6MPa，攪拌提升速度與輸漿速度同步進(jìn)行，攪拌頭提升速度不得大于0.5m/min，以保證加固范圍內(nèi)每一深度得以充分?jǐn)嚢?；確保樁身強(qiáng)度和均勻性。

3.2 管井降水井

（1）降水井施工。降水井采用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔，孔口應(yīng)設(shè)護(hù)筒，孔底應(yīng)至穿過(guò)砂層底板3.0m，井管采用鋼筋籠濾水管，為防止雨污水、泥砂或異物落入井中，井管要高出地面不小于200mm，并加蓋或捆綁防水雨布臨時(shí)保護(hù)。填料采用25～35mm礫石。采用泥漿泵洗井，必須在成井后3h內(nèi)進(jìn)行，直至出水清亮。洗井必須達(dá)到水清砂凈為止。潛水泵及泵管安裝吊放，置于距井底礫石濾料以上1.0～1.5m處。

（2）降水。根據(jù)地下室施工分區(qū)，降水井可分片區(qū)降排水，但必須確保水位滿足施工要求；抽水采用泥漿泵，其抽水能力不小于16m3/h，揚(yáng)程不小于25m。抽水開(kāi)始后，應(yīng)逐一檢查排水管道是否暢通，有無(wú)滲漏現(xiàn)象，如接頭處或排水管滲漏應(yīng)返工或維修。檢查單井出水量、出水含砂量是否滿足設(shè)計(jì)要求，當(dāng)含砂量過(guò)大，可將水泵上提，如含砂量仍然較大，應(yīng)重新洗井。

（3）降水井封閉。降水管井在完成其使用目的后，采用C15素混凝土回填，并人工搗實(shí)。

3.3 回灌井

本工程地下水人工回灌的主要含水層為粉砂層、礫砂層，回灌水由抽水井供給?；毓嗑趹?yīng)密封，確?；毓鄷r(shí)不漏水，先期采用無(wú)壓力回灌，當(dāng)水位無(wú)法滿足目標(biāo)要求時(shí)，采用壓力回灌。同時(shí)回灌壓力不宜過(guò)大，回灌壓力應(yīng)控制在0.05MPa以?xún)?nèi)，當(dāng)回灌流量不明顯增加時(shí)，回灌壓力不要增加，否則回灌井周?chē)桩a(chǎn)生突涌，并破壞回灌井結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)基坑開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)地下水位的監(jiān)測(cè)及定期測(cè)量地表的變形情況，及時(shí)調(diào)整地下水的抽、灌，有效地保證施工的安全性，實(shí)現(xiàn)對(duì)周?chē)h(huán)境的有效保護(hù)。水泥攪拌樁止水帷幕配合管井降水形式有降低止水費(fèi)用、減少降水影響范圍的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳江輝.輕型井點(diǎn)和管井結(jié)合集中明排的降水施工方法[J].黑龍江科技信息，2014（2）.

[2] 喬松平，王世和，等.管井井點(diǎn)降水的設(shè)計(jì)與施工[J].吉林地質(zhì)，2006（3）.

[3] 楊用文.水泥攪拌樁在深基坑支護(hù)及止水中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2013（7）.