北京新機(jī)場深基坑井點降水施工技術(shù)

肖文瑤

摘 要：井點降水是一種人工降低地下水位的方法，用于地下水位較高的施工環(huán)境。結(jié)合北京新機(jī)場深基坑井點降水施工實例，介紹深基坑井點降水方案，詳細(xì)闡述井點降水施工方法，總結(jié)形成了深基坑井點降水施工技術(shù)，可為類似工程施工積累經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：井點降水;深基坑;地下水;施工技術(shù)

中圖分類號：TU753.66 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）31-0098-03

Well-Point Dewatering and Construction Technology for Deep

Foundation Pit of Beijing New Airport

XIAO Wenyao

（China Xiong'an Group Infrastructure Co.， Ltd.， Xiong'an New Area Hebei 071000）

Abstract： Well point precipitation is a method of artificially reducing the groundwater level ， which is used in the construction environment with high groundwater level. Combined with the construction example of well point dewatering of deep foundation pit in Beijing new airport， this paper introduces the well point dewatering scheme of deep foundation pit， expounds the well point dewatering construction method in detail， summarizes and forms the well point dewatering construction technology of deep foundation pit， and accumulates experience for the construction of similar projects.

Keywords： well point dewatering;deep foundation pit;groundwater;construction technology

1 工程概況

北京新機(jī)場項目線路位于北京市大興區(qū)和河北省廊坊市境內(nèi)，起訖里程DK42+038—DK46+115，正線長度為4.077 km，包含新機(jī)場站788 m范圍，本標(biāo)段實際施工長度為3.289 km。工程內(nèi)容為明挖隧道和地下結(jié)構(gòu)施工，均采用明挖順筑法施工，基坑深度為19 m。圍護(hù)結(jié)構(gòu)為首先放坡開挖4 m，然后施作鉆孔灌注樁作為圍護(hù)樁，開挖后設(shè)鋼管支撐。

線路范圍為原永定河河道，而新機(jī)場航站樓工程施工以此作為管井降水排水路由。該段地層飽水，降水面積大。為確保深基坑施工安全，保證鄰近的機(jī)場構(gòu)筑物穩(wěn)定，深基坑工程開挖前采用井點降水施工技術(shù)對施工區(qū)域進(jìn)行降水處理。

2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)

2.1 工程地質(zhì)

本工程處于永定河沖積平原，地形整體平坦，略有起伏，地勢開闊，地面高程一般為21.40～22.42 m。根據(jù)地勘報告，隧道區(qū)地層主要為第四系全新沖擊層（Q4al）黏土、粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土和粉土互層，粉土、粉砂、細(xì)砂、中砂，下伏（Q3al）黏土、粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂、細(xì)砂、中砂。

2.2 水文地質(zhì)

線路穿過永定河河道，河流量受季節(jié)和航站樓施工范圍降水量影響較大。場區(qū)地下水為第四系孔隙潛水，局部粉砂或粉土層中地下水具微承壓性，其中砂類土層中水量豐富，沿線地下水埋深變化較大，水位埋深1.20～10.20 m，水位季節(jié)性變幅3～5 m，主要由大氣降水、地下徑流補(bǔ)給，排泄則以蒸發(fā)和人工開采為主。

3 深基坑井點降水方案

3.1 降水方案

降水井采用管井降水，雙外排布置，隧道段井管采用直徑705 mm管，降水井縱向間距8～16 m。兩個井點的間距為8 m，均勻布置，井點距縱向冠梁頂3.5 m，降水井深入基坑以下5 m，水位降深約為23.5 m。地下結(jié)構(gòu)段采用直徑700 mm管，井點距離放坡坡腳處1.4～1.5 m，兩個井點的間距為15 m，均勻布置，水位降深約22.5 m，如圖1所示。

降水井內(nèi)降水作業(yè)深度要控制在每一層基坑開挖深度以下0.5～1.0 m。施工時，按照基坑開挖每400 m一個段落，同時時刻觀測地下水位變化情況。其他段落應(yīng)單側(cè)50 m設(shè)置一處降水井，兼做水位觀測井。

在基坑開挖前21 d開啟降水井，提前進(jìn)行降水作業(yè)。通過滲流固結(jié)加固坑內(nèi)土體，降水至基坑底以下0.5～1.0 m，保證基坑內(nèi)沒有明水施工，確保開挖施工順利進(jìn)行。

底板施工前關(guān)閉部分降水井，覆土完畢后可關(guān)閉全部降水井。待全部工程施工完成后，用微膨脹混凝土對周邊降水井進(jìn)行回填處理。

3.2 部分長度總涌水量計算

4段分別為：①DK42+850—DK43+677.74，該段長度約為827 m;②DK44+460—DK44+700，該段長約為240 m;③DK42+038—DK42+850，該段長約為812 m;④DK44+700—DK46+115，該段長度為1 415 m。采用大井法計算基坑涌水量，利用潛水完整井計算公式進(jìn)行計算，公式為[1]：

式中：Q為基坑總涌水量;K為滲透系數(shù);H為含水層厚度;S為水位降深;r為基坑等效半徑;R為降水影響半徑。根據(jù)式（1）計算可得出4段的Q為分別為4 079 m/d、3 105 m/d、4 000 m/d和4 653 m/d。

4 降水井施工方法

4.1 降水井施工工藝

降水井施工流程為：井點測量定位→挖井口→安護(hù)筒鉆機(jī)就位→鉆孔→回填井底砂墊層→吊放井管→回填井管與孔壁間的礫石過濾層→洗井→井管內(nèi)下設(shè)水泵、安裝抽水控制電路→試抽水降水井正常工作→降水完畢拔井管→封井。

4.2 施工控制要點

①定位，即根據(jù)設(shè)計的井位及現(xiàn)場實際情況確定各井位置，并做好標(biāo)記。

②采用正循環(huán)成孔?？讖揭话銥?00～800 mm，用泥漿護(hù)壁，同時孔口設(shè)置護(hù)筒，以防孔口塌方，并在一側(cè)設(shè)排泥溝和泥漿坑[2]。

③成孔后立即清孔，并安裝井管。井管下人后，井管的濾管部分應(yīng)放置在含水層的適當(dāng)范圍內(nèi)，并在井管與孔壁間填充礫石濾料。

④安裝水泵前，用壓縮空氣洗井法清洗濾井，沖除塵渣，直到井管內(nèi)排出的水由混變清，達(dá)到正常出水量為止。

⑤水泵安裝后，對水泵本身和控制系統(tǒng)做一次全面細(xì)致的檢查，合格后進(jìn)行試抽水，滿足要求后轉(zhuǎn)入正常工作。

⑥觀測井中地下水位變化，做好相關(guān)記錄。

5 井點降水施工方法

5.1 抽水

井點降水系統(tǒng)所有降水井、水泵、電力線路及排水管網(wǎng)施工安裝完成后，開啟少量降水井進(jìn)行試降水，檢查降水配套設(shè)施是否正常運轉(zhuǎn)。根據(jù)施工組織情況，在基坑開挖前21 d逐步開啟該范圍內(nèi)降水井進(jìn)行降水，并時刻檢查地下水位變化，在達(dá)到要求水位并穩(wěn)定后，進(jìn)行土方開挖施工[3]。

5.2 排水

施工現(xiàn)場排水主要包含開挖基坑外的降水和基坑內(nèi)的地下水[4]?；油鈧?cè)的地下水通過降水井用水泵直接抽排至場區(qū)排水溝，基坑內(nèi)的地下水則根據(jù)開挖情況進(jìn)行抽排。

基坑開挖深度5 m以內(nèi)范圍，通過降水井提前降水后，開挖過程中坑內(nèi)幾乎沒有明水抽排，只需在分層開挖設(shè)置的出土便道兩側(cè)設(shè)置臨時排水溝和集水井，防止因天氣變化坑外雨水進(jìn)入而影響基坑開挖。

基坑開挖深度5 m以下范圍，需在土方開挖作業(yè)面最低點處設(shè)置集水坑，并在出土便道兩側(cè)設(shè)置排水溝，將坑內(nèi)水匯集至集水坑，然后通過水泵進(jìn)行抽排。

5.2.1 地表排水。在距基坑邊緣0.5 m處，設(shè)置40 cm×30 cm矩形水溝，縱向坡度為3‰。截水溝與地面原有永久排水、截水系統(tǒng)相結(jié)合，確保及時將外部積水排出，以防止外部積水進(jìn)入基坑。開挖到位后，及時在平臺的坡腳處開挖40 cm×30 cm的截水溝，截水溝的坡比為3‰?；娱_挖到位，在基坑底部沿隧道中線每隔30 m設(shè)置一個集水井，集水井尺寸為1 m×1 m×1 m。排水溝如圖2和圖3所示。

5.2.2 基坑排水?；娱_挖在孔樁圍護(hù)完全封閉后進(jìn)行?；娱_挖時遇到的地下水大部分是土層中水，深基坑土方為分段分層呈臺階狀開挖，最先開挖的段落開挖落底后，整個基坑范圍內(nèi)的水位會逐步降低。在基坑內(nèi)開挖便道兩側(cè)靠近圍護(hù)樁范圍設(shè)置縱向排水溝，在開挖落底還未進(jìn)行仰拱施工的作業(yè)面設(shè)置集水坑，集水坑中放置兩臺大功率水泵，連續(xù)抽排坑內(nèi)積水，保證基底處于施工要求的干燥狀態(tài)。

航站樓以北排水最終匯集在DK42+780處下穿規(guī)劃明渠處，其下方并排預(yù)埋3根直徑為1 m的圓管涵。航站樓以南排水最終匯集在線路右側(cè)50 m，且平行于線路的水溝，界面尺寸為1 m×1 m，且每間隔約500 m設(shè)置一個截水井，截面尺寸為3 m×3 m×2 m。

5.3 監(jiān)控量測

在進(jìn)行井點降水全過程中，采用監(jiān)控量測技術(shù)持續(xù)監(jiān)測降水影響范圍的沉降變化情況[5]。①在降水運行過程中，根據(jù)深基坑分層開挖一步一步啟動降水井，控制井點降水量。②全過程實時觀察并記錄降水井的排水量和地下水位變化情況，若出現(xiàn)不符合施工要求的情況，及時分析問題，并根據(jù)方案調(diào)控降水井的排水量，確保井點降水和深基坑開挖作業(yè)穩(wěn)定進(jìn)行。③全過程記錄和收集監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，分析降水和開挖的監(jiān)測變化趨勢，保證施工安全。④根據(jù)新機(jī)場航站樓及飛行區(qū)控制要求，明確以施工深基坑外的地下水位控制為主要依據(jù)，根據(jù)其主要變化情況實時調(diào)整施工范圍內(nèi)的井點降水施工組織。⑤對跨深基坑的機(jī)場排水管線、航站樓、飛行區(qū)停機(jī)坪等構(gòu)筑物，安排技術(shù)人員、測量人員進(jìn)行布點，重點監(jiān)測降水施工全過程。⑥若監(jiān)測出現(xiàn)施工范圍外部井點降水觀察井的水位變化超過規(guī)定允許范圍的情況，可根據(jù)規(guī)范要求增加監(jiān)控量測頻率，同時做好應(yīng)急預(yù)案。⑦降水井的成井質(zhì)量要嚴(yán)格按照設(shè)計和規(guī)范要求，檢查所排出的地下水中粉細(xì)砂的含量，防止因降水引起孔洞等隱患。⑧基坑開挖過程中，持續(xù)監(jiān)測坑外水位降深和地面沉降變化。

5.4 降水井封井

墊層施工完后，底板澆筑時采用C30微膨脹混凝土封井，即可對部分坑中井進(jìn)行封堵。根據(jù)現(xiàn)場實際情況留部分坑內(nèi)井繼續(xù)抽水，待結(jié)構(gòu)質(zhì)量滿足抗浮要求后，采用混凝土回填封堵。對于放坡段井，待基坑完全滿足要求后，可根據(jù)要求直接回填封井。

6 結(jié)語

北京新機(jī)場城際鐵路聯(lián)絡(luò)線深基坑工程施工過程中，采用井點降水施工技術(shù)對施工范圍的地下水進(jìn)行處理，解決了線路范圍內(nèi)地下水較高的難題，使得深基坑開挖順利完成，確保了深基坑施工安全，為隧道主體結(jié)構(gòu)施工提供了保障。同時，通過井點降水施工技術(shù)的控制，減少了鄰近范圍沉降量，保證了航站樓結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。北京新機(jī)場深基坑井點降水施工技術(shù)的成功實踐，可為后續(xù)類似深基坑工程施工積累寶貴的經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)：

[1]何成兵.地鐵深基坑降排水施工技術(shù)的應(yīng)用[J].智能城市，2020（22）：145-146.

[2]高長紅.深基坑施工中井點降水技術(shù)分析[J].山西建筑，2020（18）：56-57.

[3]張慶鵬.淺析火電廠深基坑降水及支護(hù)技術(shù)[J].科技與創(chuàng)新，2020（9）：124-125.

[4]廖寶嘉，黃亮.深基坑降排水施工技術(shù)探析[J].交通世界，2019（32）：51-52.

[5]郭銳.井點降水在地鐵深基坑施工中的運用[J].居舍，2019（5）：42.