基坑降水技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用探析

阮春曉 （安徽省核工業(yè)勘查技術(shù)總院，安徽 蕪湖 241000）

0 前言

基坑降水技術(shù)主要指利用集水明排、井點(diǎn)降水等施工方法將施工區(qū)域的地下水引流至他處，以降低地下水位的施工方法。在高層建筑、地下工程施工中常見(jiàn)流砂、管涌、坑底失穩(wěn)、坑壁坍塌等事故，對(duì)于地基、地下管網(wǎng)以及建筑物構(gòu)成一定損壞，采用基坑降水技術(shù)降低地下水位，能夠?yàn)楣こ藤|(zhì)量與安全提供保障。

1 工程概況

以某地下室工程為實(shí)例，該地下室共包含2層，負(fù)一層、負(fù)二層分別作商業(yè)用途與停車庫(kù)，建筑面積分別為9914㎡和11100㎡，其中地下二層共包含170個(gè)停車位，并且涵蓋消防通道、地面水箱等構(gòu)造物。

在鉆探過(guò)程中，初步測(cè)得地下水位為1.4～3.4m，待終孔24h后測(cè)得地下水位埋深為0.8～3m、標(biāo)高為0.41～2.53m，以此確定勘察期間的地下水位數(shù)值。該建筑工程施工場(chǎng)地的地下水為松散層孔隙水與風(fēng)化基巖裂隙水，含水層集中在第3層粉砂層與第2層中粗砂層；基層多由泥質(zhì)粉砂巖組成，節(jié)理與裂隙較發(fā)育，含水量較低；在含水層之上分布有覆土層，具有微透水性與隔水效果，地下水屬于承壓水，補(bǔ)給來(lái)源包含大氣降水、地下水循環(huán)等，主要依靠蒸發(fā)、地下遷流實(shí)現(xiàn)水體排泄，受季節(jié)性因素影響較大[1]。綜合來(lái)看，該場(chǎng)地的地下水用水量較為豐富，含水層上覆土層具有微透水性與隔水效果，地下水具備一定水頭壓力，基層含水量較為匱乏，結(jié)合施工區(qū)域的地質(zhì)條件與工程建設(shè)情況，擬采用深井井點(diǎn)法開(kāi)展基坑降水施工，該方法適用于井深深度超出15m，井內(nèi)用抽水泵無(wú)法滿足需求，用水量較大的基坑環(huán)境，在施工過(guò)程中將抽水泵等設(shè)備放置在基坑外，可有效保障施工質(zhì)量與效率。

2 基坑降水技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用探討

2.1 深井布設(shè)方案設(shè)計(jì)

綜合基坑等效半徑、降水影響半徑、含水層厚度、基坑水位降深等參數(shù)，計(jì)算得出基坑涌水量為2415m3/d，基于基本間距原則將降水井的間距設(shè)為18～19m、井深為20m，依照梅花狀完成降水井的布設(shè)。由于該工程中地下室計(jì)劃修建7部電梯，因此共需設(shè)置7個(gè)降水井與52個(gè)井點(diǎn)，沿基坑附近設(shè)置排水溝或截水溝，將抽出或攔截的水直接排入市政排水系統(tǒng)管網(wǎng)中，避免地下水滲入基坑內(nèi)形成積水，并且圍繞基坑四周設(shè)置16個(gè)水位觀測(cè)孔，便于實(shí)現(xiàn)對(duì)降水情況的實(shí)時(shí)觀測(cè)與有效調(diào)控[2]。

2.2 降水井結(jié)構(gòu)與參數(shù)

選取φ375鋼管作為降水井內(nèi)部構(gòu)造的原材料，配合φ30梅花型外沖孔，經(jīng)由試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)單孔抽水量為47m3/d，選用φ400鋼籠設(shè)計(jì)井管，為深水井質(zhì)量提供保障。其相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)情況如下表所示。

2.3 深井降水施工工藝

2.3.1 施工工藝環(huán)節(jié)

在利用深井降水技術(shù)開(kāi)展具體施工時(shí)，其工藝要點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾方面。

①定位成孔：采用測(cè)量?jī)x器定位控制點(diǎn)，依據(jù)降水方案設(shè)計(jì)圖紙確定具體井位，待鉆機(jī)就位后采用正循環(huán)鉆井工藝完成成孔處理，將成孔設(shè)為φ600mm、井位誤差控制在10cm以內(nèi)，并且在鉆井過(guò)程中控制好鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵量等技術(shù)參數(shù)，依據(jù)孔段差異分別選用自然造漿或人工造漿護(hù)壁，保障成孔垂直度誤差不超過(guò)1%。

②清孔與下管：在深井井管沉放前完成清孔作業(yè)，在鉆孔達(dá)到標(biāo)高后提前進(jìn)行清理，再進(jìn)行提升，調(diào)整泥漿密度、清除污物，防止泥漿內(nèi)部含有泥塊，并利用吊筒反復(fù)上下取出洗孔；在下管環(huán)節(jié)，需保障井管安放的垂直度，確保其過(guò)濾部分處于含水層適當(dāng)范圍內(nèi)，利用鐵絲、竹板進(jìn)行固定，保障下管過(guò)程中始終處于垂直狀態(tài)。

③填礫環(huán)節(jié):提前下放鉆桿，針對(duì)孔徑為600mm的降水井，將管徑設(shè)為273mm，使鉆桿與孔底距離保持在0.35～0.45mm之間，利用鉆桿內(nèi)泵進(jìn)行泥漿傳束，邊沖孔邊調(diào)節(jié)泥漿，使孔內(nèi)泥漿沿濾水管外側(cè)孔壁、井管呈環(huán)狀間隙進(jìn)行反漿，使孔內(nèi)泥漿密度保持在1.04左右；待填砂高度到達(dá)孔口后停止填充，并且采用返水快投法進(jìn)行管外填礫，封閉井口后從管內(nèi)送入清水，待水流返回后即可迅速均勻撒入礫料，使其中的雜質(zhì)、細(xì)礫沿循環(huán)槽排出。

④洗井環(huán)節(jié):在下管填礫后利用清水及時(shí)洗井、濾除沉渣，保障孔口返漿達(dá)到17s，為消除降水對(duì)主樓圍護(hù)樁的影響，需在挖除第一層土前利用水泵直接抽水，待挖除第一層土后在距孔口1m處利用粘土進(jìn)行密實(shí)填充，保障降水保持良好勢(shì)態(tài)[3]。

2.3.2 其他工藝要點(diǎn)

①采用真空泵進(jìn)行真空抽水:為減少抽水對(duì)周邊維護(hù)的影響，待完成第一層土開(kāi)挖后截除高出的井點(diǎn)管，清除井點(diǎn)管附近1m高左右的沙礫，并選用粘土進(jìn)行封閉，每3口深井聯(lián)通1臺(tái)真空泵進(jìn)行真空抽水；每隔2～3h抽水一次，直至抽干為止，倘若單次出水時(shí)間未達(dá)到30s，則需更改為每隔4h抽一次，并且及時(shí)利用黏土完成上部孔口的封閉處理，保障真空泵的運(yùn)作效果。待觀察井安裝完成后，需每隔2h抽一次水，直至抽干、抽出清水為止，并且每間隔24h針對(duì)水位進(jìn)行觀察，采用測(cè)繩測(cè)量、做好書(shū)面記錄。

②安全注意事項(xiàng):在降水井施工過(guò)程中，嚴(yán)格依據(jù)操作規(guī)程與工程作業(yè)要求開(kāi)展具體施工，保障在起落鉆具時(shí)下方不得站人，并且由專人負(fù)責(zé)完成用電設(shè)備的安裝，將自動(dòng)控制箱放置在距地面1.2m以上位置，做好接地處理，并選取防水膠布完成電纜接頭的包扎。在挖孔樁作業(yè)環(huán)節(jié)需配備照明設(shè)施，在孔口、孔內(nèi)分別懸掛電燈與照明燈，便于孔內(nèi)人員作業(yè)與地面作業(yè)人員視察孔內(nèi)施工情況。

2.4 相關(guān)技術(shù)措施與降水效果檢查

2.4.1 周邊地面沉降的補(bǔ)救措施

在基坑降水施工時(shí)常見(jiàn)周邊地面沉降問(wèn)題，對(duì)此可采用回灌技術(shù)進(jìn)行處理，在降水井點(diǎn)與建筑物間設(shè)置若干井點(diǎn)，在降水井點(diǎn)抽水過(guò)程中利用回灌井點(diǎn)向土層注入水，構(gòu)成隔水帷幕，以此防范地下水流失問(wèn)題，保持地下水位不變，有效規(guī)避地面沉降現(xiàn)象；還可以選取砂井作為回灌井，沿砂井方向設(shè)置一道砂溝，用于排放水、使其回灌至地下。

2.4.2 控制降水速度

選取建筑物臨邊位置適當(dāng)增加井點(diǎn)間距，調(diào)節(jié)抽水量、減緩降水速度，同時(shí)針對(duì)出水含沙量、含土量進(jìn)行嚴(yán)格控制，防范因地下沙土過(guò)度流失引發(fā)建筑物開(kāi)裂等問(wèn)題。針對(duì)黏土層厚度較大部位，考慮到黏土自身的透水性能較差，對(duì)此可采用水槍、套管打孔等方法填充井內(nèi)利用粗砂，借助不同規(guī)格的砂樁促進(jìn)底層水的有效貫通。在抽水過(guò)程中注重及時(shí)檢查井點(diǎn)管有無(wú)淤塞問(wèn)題，判斷管表面潮濕度與流水情況，在死井?dāng)?shù)量＞10%的情況下需利用高壓水沖洗的工藝方法保障降水順利完成，最大限度削弱其對(duì)于降水效果的影響。

2.4.3 降水效果檢查

將深井井點(diǎn)降水技術(shù)應(yīng)用于建筑工程施工中，主要用于保障地下室基坑的干燥度與承載能力。待完成基坑開(kāi)挖處理后，針對(duì)邊坡支護(hù)進(jìn)行檢測(cè)，確保位移速率不超過(guò)2mm/d，坡頂總位移不超過(guò)40mm，地面沉降數(shù)值小于50mm，并且保障地下室基坑的干燥度達(dá)標(biāo)，在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)形成收斂問(wèn)題，為工程安全性與地基穩(wěn)定性創(chuàng)設(shè)有力保障，提升基坑降水施工整體效益。

3 結(jié)論

基坑降水技術(shù)的核心在于地下水處理與穩(wěn)定邊坡，通過(guò)處理積水保障土質(zhì)、防范土體移位問(wèn)題，依靠穩(wěn)定邊坡防止沙土流失，提升土體承載力。在具體施工過(guò)程中還應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)方法的科學(xué)選取，細(xì)化土壤成分分析與基坑涌水量計(jì)算，保障井點(diǎn)管布設(shè)的合理性，為工程質(zhì)量與施工安全提供保障。