淺談深基坑降水工程的質(zhì)量控制

段津山

（天津新亞太工程建設(shè)監(jiān)理有限公司， 天津 300060）

近年各城市地鐵建設(shè)全面展開，基坑開挖深度越來越深，降水工程的地位愈發(fā)重要。降水工程不僅保證基坑內(nèi)主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量，而且保障基坑的自身安全，避免降水造成周邊環(huán)境破壞。以往降水工程往往被忽視。由于降水工程專業(yè)性較強，監(jiān)理單位對降水工程管理有些力不從心，導(dǎo)致降水工程不能得到有效管理。

筆者公司監(jiān)理的天津地鐵 5 號線直沽站為三層換乘站，主體結(jié)構(gòu)基坑長 159.2 m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑寬 23.5 m，深 28.1 m；盾構(gòu)井段基坑寬 27.5 m，深 29.9 m，坑底位于粉土層和粉質(zhì)粘土層。車站主體采用蓋挖逆作法施工，圍護結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻與 SMW 工法樁結(jié)合的支護形式，坑內(nèi)設(shè)置兩道混凝土支撐。根據(jù)地基土的巖性分層、室內(nèi)滲透試驗結(jié)果，場地埋深 50.00 m 以上可劃分為潛水含水層、第一承壓含水層、第二承壓含水層，并且淺層潛水含水層以素填土、粉質(zhì)黏土為主。該層水位埋深淺，含水量相對豐富，含水介質(zhì)顆粒較細，水力坡度小，滲透性差，地下水徑流十分緩慢，不易抽排水。尤其承壓水層范圍較廣，對坑內(nèi)結(jié)構(gòu)施工的安全及周邊環(huán)境的安全構(gòu)成威脅。在實際監(jiān)理工作中，對降水工程的每一個環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，并通過降水過程數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)圍護結(jié)構(gòu)尤其地連墻的缺陷，及時加固補救，保證了工程安全和質(zhì)量，避免降水造成周邊環(huán)境破壞。下面從幾個方面介紹監(jiān)理對降水施工的管理。

1 施工隊伍的資質(zhì)管理

總包單位單位必須選擇具有資質(zhì)的降水分包單位，一般業(yè)主要求分包單位必須具有工程勘察乙級及以上，鑿井甲級資質(zhì)或地基與基礎(chǔ)工程專業(yè)承包乙級資質(zhì)。監(jiān)理應(yīng)嚴(yán)格審查資質(zhì)是否符合，審查合格后督促及時簽署合同并到有關(guān)部門備案。監(jiān)理審查安全生產(chǎn)協(xié)議，對不符合要求的條款及時要求施工單位修改并重新報審。

2 降水方案的審查批準(zhǔn)

施工前，監(jiān)理單位組織施工單位結(jié)合地質(zhì)勘探資料對圖紙進行會審，總包單位委托分包單位在設(shè)計單位降水設(shè)計的基礎(chǔ)上，編制實施性的降水方案。降水方案須經(jīng)過專家評審并簽署意見，監(jiān)理對修改后的方案進行審批。降水方案應(yīng)包括：工程概況、降水方案選擇、降水井?dāng)?shù)量及布置、經(jīng)結(jié)構(gòu)形式、排水管網(wǎng)布置降水井施工工藝、封井方法、基坑降水計算分析降水對環(huán)境影響評價，降水方案應(yīng)明確降水井的啟動條件降壓的具體步驟。監(jiān)理單位審批降水方案后，還應(yīng)要求施工單位編制有針對性的《降水試驗方案》，并對降水試驗方案進行審批。降水試驗方案應(yīng)包括：工程概況、降水試驗的目的、降水試驗的方法、降水試驗期間的監(jiān)測內(nèi)容和方法、降水試驗的時間安排、設(shè)備人員安排、降水試驗的安全質(zhì)量保證措施等。

3 降水井施工階段的質(zhì)量控制

3.1 材料、設(shè)備的進場驗收

監(jiān)理工程師對進場的降水井施工的機械設(shè)備進行進場驗收，要求降水設(shè)備的管道部件和附件在組裝前必須認真檢查和清洗。監(jiān)理工程師對進場的井管檢查驗收，并隨時檢查井點管在場內(nèi)運輸、裝卸和堆放時，濾管濾網(wǎng)是否受到損壞。當(dāng)采用黏土球回填進行層間止水時，進場的黏土球的直徑不大于 50 mm，塑性指數(shù)不小于 20。

3.2 降水井成孔及井管控制

根據(jù)成井施工工序，所有降水井均在圍護結(jié)構(gòu)閉合后進行施工。在降水井施工時，現(xiàn)場其他影響降水施工，尤其是影響降水井成井質(zhì)量的施工工序應(yīng)全部結(jié)束，如坑內(nèi)地基加固等施工工序，避免對成井降水產(chǎn)生影響。

考慮基坑的降水效果，部分降水井尤其是靠近基坑圍護的降水井可能會位于基坑四周的支撐內(nèi)。對于這部分井，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場施工工況進行合理的成井順序安排?？拷尾课坏目觾?nèi)降水井，應(yīng)盡量靠近混凝土支撐的格構(gòu)柱，這樣能夠避免后續(xù)基坑開挖過程中的碰撞，也便于后期管理保護。

成孔施工采用全斷面回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)機，疏干井、降壓井須分開設(shè)置，不得采用混合井，轉(zhuǎn)機就位后檢查井位是否有偏差，成孔后監(jiān)理應(yīng)檢查成孔直徑、成孔深度及成孔垂直度。疏干井及潛水水位觀測井應(yīng)采用水泥礫石濾水管或鋼管，坑外潛水水位觀測井不得進入承壓水層，降壓井及承壓水位觀測井必須采用鋼管，深度應(yīng)根據(jù)附近勘察孔地址資料確定，并符合設(shè)計要求。成井施工過程中發(fā)現(xiàn)水文地質(zhì)條件與降水設(shè)計不符時，監(jiān)理應(yīng)及時聯(lián)系勘查與設(shè)計部門，共同進行現(xiàn)場調(diào)查分析。

3.3 礫料及黏土球回填

降水井和水位觀測井井管就位后，檢查井管的垂直度及井底深度是否符合要求，合格后進行孔內(nèi)礫料回填。這是降水井施工質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響降水效果。監(jiān)理要嚴(yán)格把控，施工過程監(jiān)理要現(xiàn)場旁站監(jiān)督，監(jiān)督過程控制礫料回填滿足下面要求。

(1)礫料頂、底面標(biāo)高與設(shè)計值誤差不大于 100 mm。

(2)礫料均勻回填。與設(shè)計誤差小于 10%。

(3)礫料回填實際方量不少于理論方量。

3.4 監(jiān)理對層間止水效果檢驗必須進行以下三項檢查

(1)井管內(nèi)水頭標(biāo)高基本符合該層承壓水區(qū)域性測壓管水頭標(biāo)高。

(2)井管內(nèi)外水頭差變幅不大于 100 mm/30 min。

(3)井管內(nèi)水頭變幅不大于 100 mm/30 min。

3.5 洗 井

洗井是保證降水井正常工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)在試降水前進行洗井。另外，在降水井正式降水過程中，監(jiān)理如果發(fā)現(xiàn)降水井出現(xiàn)出水不暢時，也可要求降水單位洗井，保證降水質(zhì)量。

洗井時水泥礫石濾水管井宜采用水泵或空壓機等方法洗井，鋼管井采用水泵、空壓機及活塞等方法洗井，監(jiān)理嚴(yán)格控制洗井時間，降水井洗井時間不能少于 48 h，降壓井及承壓水觀測井不應(yīng)少于 24 h。洗井過程出水量應(yīng)接近設(shè)計要求，且出水的泥沙含量小于 0.1%(體積比)，洗井后，沉淀管內(nèi)沉渣厚度小于 100 mm。

4 降水試驗階段質(zhì)量控制

正式降水前必須進行試運行，檢驗降水井的降水效果，并進一步檢驗供電系統(tǒng)、抽水設(shè)備、排水系統(tǒng)及應(yīng)急預(yù)案能否滿足降水要求；試運行結(jié)果進行記錄，根據(jù)試運行結(jié)果，對于無法滿足降水要求的部分進行相應(yīng)調(diào)整。

降水井、水位觀測井施工完成后，監(jiān)理驗收合格，并且監(jiān)測單位監(jiān)測準(zhǔn)備工作完成、施工單位對施工人員的安全技術(shù)交底和值班安排完成后可以進行降水試驗。

降水試驗抽水時，采取單井抽水，不宜群井抽降，并分層逐步將將水位降至設(shè)計要求的最深水位處，不得一次將水位降到設(shè)計要求水位，每層降水深度控制在 3 m 左右，每層抽水后，保持水位穩(wěn)定 24 h 以上，加強坑內(nèi)、坑外以及周邊環(huán)境監(jiān)測，確認沒有出現(xiàn)較大變化后，進行下層抽水。

試抽水時，必須對井內(nèi)動水位及井口出水量進行觀察，抽水期間每隔 30 min 測一次；保持水位期間，每隔 6 h 測一次。監(jiān)理要求施工單位做好記錄，監(jiān)理每日檢查。

5 降水井運行

基坑內(nèi)降水時，至少比土體開挖提前 21 d 或更早進行，以保證有效降低開挖土體中的含水量，確保基坑開挖施工的順利進行，水位降至開挖面標(biāo)高以下至少 1.0 m 后，方可進行下一步土方開挖施工。

基坑降水運行主要遵循“分層降水，按需降水”，嚴(yán)禁一次降到底，即基坑開挖前首先進行疏干預(yù)降水，保障基坑順利開挖，水位降至開挖面標(biāo)高以下至少 1.0 m 后，方可進行下一步土方開挖施工，不要過早、過量地抽取地下水。降水井運行前，所有降水井出水口必須安裝水表，以便準(zhǔn)確記錄出水量，每口降水井應(yīng)單獨配備水泵及開關(guān)箱，降水井應(yīng)按照降水方案及施工進度啟動疏干井及降壓井，同時進行周邊環(huán)境和水位變化監(jiān)測。配備降水值班人，隨時觀測坑內(nèi)水位變化和降水井運行情況，確?？觾?nèi)水位保持在開挖面以下1 m。

6 降水井及觀測井的保護

施工過程中，降水井被破壞的事情時常發(fā)生。監(jiān)理單位應(yīng)協(xié)調(diào)各單位，制定相應(yīng)措施，督促施工單位與各個分包單位簽訂降水井保護協(xié)議，制定獎懲措施，保證降水井安全、可靠。施工過程中降水井的保護還應(yīng)采取以下措施。

(1)降水井應(yīng)避開盾構(gòu)出入口、盾構(gòu)吊裝孔、出土口、運輸通道等區(qū)域；降水井的布置應(yīng)規(guī)則有序，盡量減少其對基坑開挖施工的影響，同時也利于降水井的保護。

(2)隨著基坑開挖深度的不斷加深，井管的暴露長度不斷加大，井管沿縱向與每道支撐及時焊接鋼筋進行加固。

(3)開挖過程中需加強對降水井的現(xiàn)場看護，并經(jīng)常測量井內(nèi)，沉淤過多影響降水效果時，及時進行洗井確保降水井正常運行。

(4)坑內(nèi)挖土?xí)r，挖機等施工機械不能直接碰撞坑內(nèi)井管，井周邊的土不得用挖掘機操作，可以人工扦土，并派專人指揮。

(5)坑內(nèi)所有降水井的井位準(zhǔn)確定位，在井口邊設(shè)置小紅旗等醒目標(biāo)志并標(biāo)明降水井類型及井號。降水井暴露部分纏反光標(biāo)識，方便夜間施工對降水井的保護。

(6)地面的觀測井要砌筑高出地面井臺，井臺上涂明顯油漆標(biāo)志并標(biāo)注觀測井編號，每個觀測井需加井蓋，避免來往施工機具對觀測井的破壞。

7 排水措施

工程降水抽取地下水，減少基坑開挖范圍內(nèi)土體中含水量，需要施工現(xiàn)場必須有合適的排水設(shè)施以滿足工程降水的需求，確保降水運行排水的順暢，保障降水效果。對于施工現(xiàn)場的排水設(shè)施，根據(jù)工程實際情況進行安排，滿足以下要求。

(1)排水設(shè)施滿足工程降水最大出水量的需求，并保障排水的順暢。

(2)盡量縮短降水井與排水設(shè)施之間的距離，減少降水井排水的沿程水頭損失，降低抽水設(shè)備的揚程消耗。

(3)基坑抽水運行時基坑兩側(cè)設(shè)有排漿池，基坑抽水運行期間在基坑擺放相應(yīng)的集水箱，保證基坑內(nèi)降水井排水管線在最短的距離排入集水箱，在集水箱內(nèi)放污水泵作二次轉(zhuǎn)接抽水最后排入市政排水管網(wǎng)。

8 封 井

深基坑開挖到坑底后，做封井準(zhǔn)備工作。首先試停抽水，試停抽期間應(yīng)觀測試停抽降水井內(nèi)水位以及未澆筑底板或底板未至強度區(qū)域的觀測井水位，以確保當(dāng)前降水可以滿足未澆筑底板或底板未至強度區(qū)域的降壓需求；若滿足要求，則延長試停抽時間，并繼續(xù)保持水位觀測；若無法滿足要求，則必須開啟預(yù)設(shè)降水井以確?；涌雇挥堪踩?。

封井時監(jiān)理應(yīng)召集總承包方、設(shè)計方以及降水方按照設(shè)計文件確定封井原則并形成相關(guān)文件；在滿足封井設(shè)計要求提出的相應(yīng)要求時，由總承包發(fā)方出封井指令或降水方提出封井申請由總承包方確認，監(jiān)理審批同意后，降水方按指令或確認文件停止所有井抽水并實施降水井封井。

封井時應(yīng)注意出水量較大及后留疏干井與減壓井同時封堵，封井后要嚴(yán)格做好封井效果的檢驗工作。當(dāng)檢測符合設(shè)計要求后，方可逐個實施封井工作。

9 結(jié) 語

降水工程不僅直接影響到主體結(jié)構(gòu)的工程安全、質(zhì)量，對工程的進度也起著至關(guān)重要的作用，降水工程疏干開挖范圍內(nèi)土體中的地下水，方便挖掘機和工人在基坑內(nèi)施工作業(yè)；降低坑內(nèi)土體含水量，提高坑內(nèi)土體強度；降低下部承壓含水層的承壓水水位，減少坑底隆起和圍護結(jié)構(gòu)的變形量，防止基坑底部突涌的發(fā)生，確保施工時基坑底板的穩(wěn)定性，保證施工順利進行。