長大深基坑施工中降水技術(shù)的綜合應(yīng)用

杜群波

摘要：在長大深基坑的施工過程中降水尤為重要，其降水效果的好壞不僅關(guān)系到深基坑的施工安全，還對項目的施工進(jìn)度、成本控制及主體結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量造成嚴(yán)重影響，應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。本文結(jié)合京雄城際鐵路機場2號隧道長大深基坑的工程實例，詳細(xì)闡述了管井降水的施工要點和趕工過程中輕型井點降水在深基坑施工中的應(yīng)用，為后期類似邊界條件的長大深基坑工程提供借鑒。

Abstract： In the construction process of large-long-deep foundation pits， precipitation is particularly important. The quality of the precipitation is not only related to the safety of deep foundation pits， but also has a serious impact on the construction schedule， cost control and construction quality of the main structure of the project， so it should attract enough attention. This article combines the engineering example of the large-long-deep foundation pit of the No. 2 tunnel of the Beijing-Xiong'an Intercity Railway Airport， and elaborates the construction points of the tube well precipitation and the application of light well point precipitation in the construction of deep foundation pits in the process of rushing to provide reference for large-long-deep foundation pit projects with similar boundary conditions in the later period.

關(guān)鍵詞：長大深基坑;管井井點降水;輕型井點降水

Key words：? large-long-deep foundation pit;well pipe and well point drainage;light well point drainage

中圖分類號：TU753.66? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）12-0121-02

0? 引言

近年來隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，住房、交通、生態(tài)環(huán)境等一系列現(xiàn)實問題對我國的土地資源利用提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。同時大量高層、超高層建筑以及高速鐵路的飛速發(fā)展，進(jìn)而與之相應(yīng)的地下工程規(guī)模和深度也都在不斷加大，基坑周邊的環(huán)境也越來越復(fù)雜，出現(xiàn)的問題和安全事故也逐漸增多，這就需要我們工程技術(shù)人員認(rèn)真研究，結(jié)合當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)不斷推動深基坑施工技術(shù)的發(fā)展。基坑降水是基坑工程中的重要環(huán)節(jié)，將直接影響基坑安全。在深基坑開挖過程中，若地下水位降低深度不足，不僅無法進(jìn)行下道工序的施工，還會導(dǎo)致基坑坍塌等安全事故;若地下水位降低過大，會引起基坑周圍地面沉降，嚴(yán)重時可能會引起構(gòu)筑物傾斜，墻體、道路開裂及地下管線斷裂等問題。本文結(jié)合京雄城際鐵路機場2號隧道深基坑施工過程中遇到的降水不足的相關(guān)問題，如流泥流砂、基坑滑塌等現(xiàn)象，采用了改進(jìn)原有管井排水施工工藝并增加了輕型井點降水與之相結(jié)合的方法解決了此問題。

1? 項目概述

京雄城際鐵路機場2號隧道位于北京市大興區(qū)和河北省廊坊市交界處，全長8338.65m，采用明挖法施工，基坑開挖深度在8.6-32.0m之間。沿線地層主要為第四系全新統(tǒng)沖積層（Q■■）黏土、粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂、細(xì)砂、中砂，下伏（Q■■）黏土、粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂、細(xì)砂、中砂。地下水為第四系孔隙潛水，局部具微承壓性，且部分段落穿越天堂河、永定河，水位埋深受季節(jié)及河流上游水量影響變化較大在6.0～14.4m之間。

2? 管井降水施工及控制要點

2.1 設(shè)計降水措施

本項目基坑降水采用管井降水，永定河河槽段（DK51+124-DK52+756）基坑開挖寬度達(dá)84m，深28m，降水井在一、二級邊坡平臺上交錯布置，一級井按6m的間距布置，二級井按8m的間距布置。管井設(shè)計采用大口井井徑Φ705mm，全孔下入外徑400內(nèi)徑300mm水泥礫石濾水管，井口下部5.5m的濾水管外包2層300g/m（2）無紡布，井深范圍內(nèi)回填Φ3～7mm濾料，管井底部設(shè)置1m的沉砂段。

2.2 管井井點降水

管井井點降水就是在距基坑周邊一定的安全距離外布設(shè)一定數(shù)量的管井，地下水在其重力作用下流入井內(nèi)，被潛水泵吸走，從而降低地下水位的一種方法。此方法適用于輕型井點不易解決的含水層水量大、降水深的施工場合，在深基坑內(nèi)對于處理較深、滲透系數(shù)較大或具有承壓水的含水層尤其適用。

管井井點降水施工工藝：井位的布設(shè)→打井→放濾水管→填濾料→洗井→放潛水泵抽水。

施工過程中主要控制要點如下：

①打井過程中要對孔徑、孔深及其垂直度進(jìn)行嚴(yán)格控制，孔徑不小于設(shè)計孔徑，孔身垂直，孔深不小于設(shè)計孔深。施工前必須保證清水的供給，滿足造漿和換漿的需求，成孔后要及時換漿，泥漿比重小于1.1后立即下井管。

②井管應(yīng)選擇要有一定強度、滲透能力好的水泥礫石濾水管，接頭陰陽口不能有破損，紗布按要求纏繞后用不少于四根的竹片在接頭豎向放置后用鐵絲綁扎保證在下放井管過程和后期降水沉降過程中接頭不錯位。下放井管時應(yīng)保持垂直和居中最后一節(jié)管要高出地面20-50cm。

③濾料的選擇其直接決定了管井的質(zhì)量，如所填濾料顆粒過大，起不了濾砂的作用，降水時會攜帶泥沙，亦會造成管井周邊塌陷，這樣的井是廢井，禁止使用;如所填濾料顆粒過細(xì)，雖能起到較好的濾砂效果，但會降低管井的集水能力，延長降水周期，嚴(yán)重時還起不到降水作用，同樣是“廢井”。這就需要我們根據(jù)不同的地質(zhì)情況應(yīng)選擇不同的濾料，黏土層一般選用粒徑稍微大一點的填料，砂土層一般選用粒徑稍小的填料。

④為防止泥漿固化，堵塞滲流通道，成井后應(yīng)及時進(jìn)行洗井，洗井時要邊注清水邊用污水泵將井中泥漿和污物抽排出去，以此打通管井的滲流通道，增強管井的積水能力。洗井時應(yīng)安排專人觀察井內(nèi)水位及污水泵抽排情況，抽排6-10小時后發(fā)現(xiàn)水由濁變清則洗井完成，若還是有大量的泥沙時，則停止抽水，觀察情況研究對策。

⑤洗井完成后應(yīng)及時進(jìn)行降水工作，降水過程中也應(yīng)安排專人觀察觀測井、降水井的水位、降水井的抽排情況和維護(hù)降水設(shè)施。水泵應(yīng)根據(jù)管井的集水能力進(jìn)行配置，前期水量大應(yīng)配置功率大的水泵，后期逐漸更換功率小的水泵，達(dá)到既要保證降水效果又要減小對水泵的損壞的效果。

2.3 改進(jìn)措施

本項目嚴(yán)重壓縮工期，需在未達(dá)到設(shè)計降水周期要求時就需進(jìn)行基坑開挖工作，且按設(shè)計施工時井管外包2層300g/m無紡布管井滲透性不好，降水效果差，通過抽水試驗測定平均每天的抽水量是43.2方。致使基坑開挖過程中部分段落或地層未達(dá)到降水要求出現(xiàn)流泥流砂、坑壁土體坍塌等問題，使施工條件惡化，無法進(jìn)行下道工序施工，對基坑安全和項目工期造成了嚴(yán)重影響。

項目根據(jù)上述管井施工的控制要點，積極制定改進(jìn)措施，并通過抽水試驗對相關(guān)改進(jìn)措施進(jìn)行驗證。

改進(jìn)措施一：將管井井管外包2層300g/m無紡布改為滲透性較好的一層100目的紗布，紗布纏繞時每邊搭接1/4，通過抽水試驗測定平均每天的抽水量是：一級井144m3/d，二級井36m3/d。降水效果較好，能縮短降水周期，這樣不僅達(dá)到短期內(nèi)開挖的要求，還大大減少施工和存土場的成本。

改進(jìn)措施二：將改進(jìn)措施一井管壁上100目紗布去除，并將濾料由3-7mm的瓜子片的更換為海砂，通過抽水試驗測定平均每天的抽水量是206.4方，降水效果較好，能起到短期開挖的效果，但成井成本比改進(jìn)措施一略高。

3? 輕型井點降水在深基坑施工中的應(yīng)用

管井降水一般適用于土層顆粒較大，透水性強，滲透系數(shù)大的地層，在地層粘聚性較好、滲透系數(shù)小的黏土層，一般不推薦用管井井點降水法來降低地下水位。根據(jù)本項目地質(zhì)水文資料和現(xiàn)場開挖情況，在基坑開挖范圍內(nèi)還存在滲透系數(shù)小不適用于管井井點降水的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土含水層，致使基坑開挖至此含水層時出現(xiàn)流泥流砂、邊坡滑塌等現(xiàn)象，不僅危及基坑安全，還對項目工期和成本造成了嚴(yán)重的影響。

針對上述情況，項目部多次召開基坑降水專題會議，制定了多項加強措施對其處理，如在基坑外側(cè)再加一排管井采用擴大管井井徑、增加井深、減小井距的辦法來提高管井的降水效果，但此效果不佳;后又在基坑周邊打設(shè)真空井，利用負(fù)壓環(huán)境加速該含水層的降水效果，該舉措雖然能解決上述問題，但其施工周期長、成本高，不適應(yīng)這種工期短搶工的環(huán)境。隨后又邀請多位降水專家實地考察，最終決定采用輕型井點降水的方式對基坑中淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土含水層進(jìn)行處理，處理后達(dá)到了很好的降水效果。

輕型井點降水就是沿基坑四周將許多直徑較小的井管埋入蓄水層內(nèi)，井點管上部與總管連接，通過總管利用抽水設(shè)備將地下水從井點管內(nèi)不斷抽出，使原有地下水位降至坑底以下。此種方法適用于土壤的滲透系數(shù)K=0.1-50m/d的土層，降水深度：單級輕型井點3-6m，多級輕型井點6-12m。其工藝為：井位布設(shè)→高壓水管成孔→孔內(nèi)填砂→PVC管制孔、裹濾網(wǎng)、插管→連接真空管→聯(lián)動抽水。

3.1 輕型井點降水在河槽內(nèi)基坑邊坡滲水層的運用

傳統(tǒng)的輕型井點降水方式都采用立式插管抽水，針對邊坡內(nèi)埋深較深的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土含水層采用立式插管時效果較差，只能采用與該含水層平插或小角度斜插的方式才能快速達(dá)到較好的降水效果。同時為解決基坑坡腳存在少數(shù)滲水或積水的情況，也可在坡腳處立插一排管共同接入真空泵中。

3.2 輕型井點降水在基底處理中的應(yīng)用

機場2號隧道明挖基坑開挖深度達(dá)32m，因工期壓縮導(dǎo)致降水周期縮短，開挖完成后部分坑壁滲水沿坑壁下滲至基底，為確?；壮休d力防止基底潮濕，在部分基坑底部又增加了輕型井點降水對坑壁滲水進(jìn)行處理。具體采用在基坑兩側(cè)坡腳和隧道仰拱中部各插一排管，并在縱向管子的四周鋪上黃砂保護(hù)，確?；赘稍锘壮休d力達(dá)到要求后再澆筑墊層，墊層澆筑完后輕型井點降水還得繼續(xù)降，直到仰拱合龍，之后再用注漿機將水泥漿注入管內(nèi)封堵。

采用管井和輕型井點降水相互結(jié)合的方式后，在后續(xù)開挖土方、支護(hù)工程、隧道主體結(jié)構(gòu)施工期間，基坑邊坡無塌方現(xiàn)象，坑內(nèi)無積水，降水效果明顯。

4? 結(jié)語

該工程在復(fù)雜的水文地質(zhì)條件下，采用了大管井與輕型井點相結(jié)合的方案對深基坑進(jìn)行降水，實現(xiàn)了滯水帶土體快速固結(jié)，減小了土體開挖難度。兩種降水方案相結(jié)合最大限度地發(fā)揮了各自的降水能力，不僅取得了良好的降水效果，還縮短了工期，確保了施工安全，提高了經(jīng)濟效益。事實證明，在大型基坑開挖施工時，應(yīng)充分考慮水文地質(zhì)、降水范圍及降水深度等條件，采用適宜的降水方式。大管井與輕型井點相結(jié)合的復(fù)合降水方案，在明挖隧道長大深基坑施工中是一項良好的應(yīng)用技術(shù)，有著廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]建筑施工手冊第5版編委會.建筑施工手冊[M].五版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[2]JGJ/T111—2016，建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范[S].

[3]杜文輝.建筑施工中深基坑施工技術(shù)的應(yīng)用分析[J].價值工程，2019，38（35）：280-281.