大型深基坑管井降水質(zhì)量管理研究

申祥峰 李康 劉靜賢

摘 要：本文主要研究大型深基坑管井降水質(zhì)量管理，以商丘PPP棚戶區(qū)改造配建人防工程為例，對(duì)管井設(shè)計(jì)數(shù)量、濾網(wǎng)材料、降水管布置、雨季施工時(shí)的管理方法、降水井封堵等幾個(gè)方面進(jìn)行了概述。

關(guān)鍵詞：深基坑;管井降水;質(zhì)量管理

中圖分類號(hào)：TU753文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）01-0095-03

Abstract： This paper mainly studied the quality management of large-scale deep foundation pit tube well dewatering. Taking Shangqiu PPP shantytown reconstruction and civil air defense project as an example， it summarized the design quantity of tube well， filter material， dewatering pipe layout， management method in rainy season construction， dewatering well plugging and other aspects.

Keywords： deep foundation pit;tube well dewatering;quality management

近年來(lái)，隨著中國(guó)建筑行業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展，大型建筑工程越來(lái)越多，深基坑越來(lái)越常見(jiàn)，地下施工對(duì)地下水位控制要求越來(lái)越高。為了有效控制地下水位，保證基礎(chǔ)正常施工，多采用管井降水。管井降水技術(shù)成熟，設(shè)備較為常見(jiàn)，降水控制容易，較其他降水方式具有較好的效果。而在大型基坑工程中，如何合理設(shè)置降水井?dāng)?shù)量、控制降水井施工質(zhì)量、布置降水管線，并在降水周期內(nèi)（土方開(kāi)挖至結(jié)構(gòu)施工、土方回填）進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)，保證降水質(zhì)量，成為當(dāng)前需要解決的主要問(wèn)題。本文以PPP棚戶區(qū)改造配建人防工程為例，探討大型深基坑管井降水質(zhì)量管理。

1 工程概況

PPP棚戶區(qū)改造配建人防工程項(xiàng)目位于商丘市中州路以東、侯恂路以南，毗鄰日月湖風(fēng)景區(qū)。共地下一層，總建筑面積為11.7萬(wàn)m2。平時(shí)為商場(chǎng)和車庫(kù)，共設(shè)48個(gè)防火分區(qū);戰(zhàn)時(shí)為人員隱蔽部和人防物資庫(kù)，共設(shè)39個(gè)防護(hù)分區(qū)。目前，PPP棚戶區(qū)改造配建人防工程為河南省在建最大的單體人防工程。

1.1 工程地質(zhì)條件

第1層填土：黃褐色，為近期人工堆填層，堆齡小于5年。厚度1.70～7.00 m，平均厚度3.88 m。

第2層粉土：黃褐色，濕，中密。本層層位穩(wěn)定，分布普遍。厚0.20～1.90 m，平均厚度0.96 m。

第3層粉質(zhì)黏土：褐黃～紅褐色，可見(jiàn)鐵錳質(zhì)斑點(diǎn)，銹色條紋，含鈣核，稍有光澤，干強(qiáng)度低，韌性高，無(wú)搖振反應(yīng)，軟塑～可塑。本層層位穩(wěn)定，分布普遍。厚2.20～7.60 m，平均厚度5.61 m。

第4層粉土：褐黃～灰白色，可見(jiàn)鐵錳質(zhì)斑點(diǎn)，銹色條紋，含大量鈣核，局部有薄層卵石夾層，稍有光澤，干強(qiáng)度高，韌性低，無(wú)搖振反應(yīng)，可塑～硬塑。本層層位穩(wěn)定，分布普遍。厚1.20～6.10 m，平均厚度2.48 m。

第5層黏土：灰黃色，可見(jiàn)鐵錳質(zhì)斑點(diǎn)，銹色條紋，含鈣核，稍有光澤，干強(qiáng)度中等，韌性中等，無(wú)搖振反應(yīng)，可塑。本層層位穩(wěn)定，分布普遍。最大揭露厚度14.00 m。

1.2 工程水文地質(zhì)條件

本次勘察期間地下水穩(wěn)定水位埋深在4.5～8.80 m（從現(xiàn)地面算起）。本場(chǎng)地地下水主要受大氣降水補(bǔ)給，排泄方式主要為蒸發(fā)排泄和人工開(kāi)采排泄，其動(dòng)態(tài)變化主要受季節(jié)性降水的影響，地下水變化幅度為1.0 m左右?；娱_(kāi)挖最大深度為9.0 m，基坑開(kāi)挖需要降水。

1.3 降排水的設(shè)計(jì)與施工

①基坑降水采用水泥管井降水，場(chǎng)地布設(shè)180眼降水井，管井深18.0 m，管井頂標(biāo)高為±0.000 m。

②管井施工成孔直徑不小于600 mm，井管內(nèi)直徑300 mm。對(duì)砂層要求在井管外包裹80～100目濾網(wǎng)。井管外濾料要求采用粒徑為0.4～0.6 mm的純凈中粗砂。

③采用泥漿護(hù)壁成孔時(shí)[1]，應(yīng)在鉆進(jìn)到孔底后清除孔底沉渣并立即置入井管、注入清水，當(dāng)泥漿比重≤1.05時(shí)，方可投入濾料;遇塌孔時(shí)，不得置入井管，濾料填充體積不應(yīng)小于計(jì)算量的95%。

2 管井降水調(diào)查分析

2.1 氣候條件

商丘市屬暖溫帶半溫潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，春暖、夏熱、秋涼、冬寒，四季分明，年平均日照時(shí)數(shù)為1 944 h，年平均氣溫為14.2 ℃，一般最高溫度為39 ℃，最低溫度為-9 ℃。年平均降水量為623 mm，無(wú)霜期約211 d。

根據(jù)歷年的氣象資料可知，商丘市從7、8月份起進(jìn)入雨季施工階段，雷雨季節(jié)時(shí)常伴隨強(qiáng)風(fēng)及雷電等惡劣天氣狀況。降水量大、雨季時(shí)間長(zhǎng)，大概2個(gè)月的雨季會(huì)對(duì)降水井降水施工產(chǎn)生一定的不利影響。

2.2 降水施工難度分析

本工程降水有以下四個(gè)難點(diǎn)。

①含水量大。該項(xiàng)目原水位高，此外毗鄰4A級(jí)景區(qū)日月湖，地下水位通過(guò)土壤滲透方式不斷補(bǔ)充。

②降水區(qū)域面積大。本工程基坑為深基坑，面積約為12萬(wàn)m2，深9.0 m，如果降水過(guò)快，會(huì)影響邊坡質(zhì)量，造成地面塌陷。

③地質(zhì)復(fù)雜?；幽蟼?cè)土質(zhì)為黏土，北側(cè)為粉土，滲水速率不同，水位不均衡。

④施工進(jìn)度緊。降水關(guān)系到土方開(kāi)挖的進(jìn)展，一旦揚(yáng)塵治理封土前未完成土方作業(yè)，冬期將面臨缺少作業(yè)面，后續(xù)施工無(wú)法進(jìn)行。

2.3 調(diào)查已施工降水井

每天兩次對(duì)已完成的95眼降水井井深、水位變化及含沙量進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)降水合格率僅為62.11%，降水深度不能達(dá)到土方開(kāi)挖施工要求。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，影響管井降水的主要因素是地下水位降深不足和管井未形成封閉區(qū)域。對(duì)此進(jìn)行排除分析，影響大型深基坑管井降水質(zhì)量的原因有以下三方面：管井設(shè)計(jì)間距過(guò)大、濾層設(shè)置不當(dāng)、管井配套設(shè)施損壞。

3 降水管理措施

3.1 合理規(guī)劃降水井?dāng)?shù)量及位置

與業(yè)主及設(shè)計(jì)單位溝通，增加降水井?dāng)?shù)量，使管井形成封閉區(qū)域，增大降水效率，滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需求。將原有的180眼、間距為25～30 m的降水井優(yōu)化為333眼，間距為20～25 m。同時(shí)，使用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），繪制三維模型，科學(xué)合理地確定管井位置，使其避開(kāi)上柱墩、電梯井、剪力墻和框架柱等位置，保證基坑降水在以后施工過(guò)程中能正常運(yùn)行，使地下水水位滿足施工要求。

3.2 加強(qiáng)降水井施工管理

降水井施工時(shí)，在濾層設(shè)置過(guò)程中增加了檢查頻次，在濾網(wǎng)制作、下管操作、填礫下料[2]等步驟對(duì)管井濾層強(qiáng)化監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)返工處理。同時(shí)，在降水井上放上反光錐，井壁旁插上小紅旗，做好成品保護(hù)工作，防止土方開(kāi)挖夜間施工破壞。

3.3 基坑頂部設(shè)置擋水墻及排水溝

基坑頂9 m范圍內(nèi)地面用20 cm厚的C25混凝土進(jìn)行硬化，坡度為2%，坡向外設(shè)置，坡外側(cè)采用黑色波紋管DN400（可根據(jù)排水量來(lái)確定直徑）設(shè)置封閉式排水溝，防止地面水流入基坑倒灌降水井內(nèi)，并為降水井收集排水提供便利。

3.4 降水井防水處理

采用雙翼環(huán)鋼套管與管井連接，鋼套管的高度根據(jù)筏板的厚度調(diào)整。翼環(huán)厚10 mm、翼環(huán)直徑為850 mm。翼環(huán)位置均分鋼套管高度。管井和墊層交接處用防水砂漿做成圓弧角，圓弧角直徑為5 cm，先做一道SBS瀝青加強(qiáng)層，然后將SBS防水卷材上翻250 mm，收頭熱熔密封，并做防水保護(hù)層。基礎(chǔ)筏板鋼筋綁扎，基礎(chǔ)筏板鋼筋遇鋼套管處斷開(kāi)后與鋼套管焊接一起，同時(shí)每邊增設(shè)置4Φ16加強(qiáng)筋。

3.5 增設(shè)集水箱，優(yōu)化水管布局

對(duì)水管進(jìn)行調(diào)整，確保施工期間管井水管成品完整無(wú)損壞。兩側(cè)增設(shè)集水箱（用8 mm鋼板焊制的長(zhǎng)2.4 m×寬2.4 m×高2.4 m的集水箱），間距25 m。考慮到墊層施工時(shí)軟管容易破，將軟管改為無(wú)規(guī)共聚聚丙烯（PPR）管，減少管線損壞概率，保證基礎(chǔ)施工時(shí)基坑降水正常進(jìn)行。

對(duì)管線排布等進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)合現(xiàn)有的管線及門窗洞口，減少管線沖突，使管線合理布置，縮短距離，減少管線的浪費(fèi)。對(duì)于基坑內(nèi)的水，可采用污水泵抽到基坑頂集水箱中。水管布局如圖1所示。

3.6 水電管線主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)的管理

水電管線沿人防封堵門框洞口排布。鋼管、方木模板等材料運(yùn)輸容易壓壞管線，因此，利用墻柱預(yù)埋件架立水電管，以保證正常降水施工。室內(nèi)回填土施工時(shí)，對(duì)井口做加高處理（采用高600 mm的直徑同降水井管徑的鑄鐵管，下邊內(nèi)側(cè)焊3根Φ18的鋼筋），避免土方填埋降水井，造成降水井不能正常進(jìn)行降水。

3.7 循環(huán)利用井管降水的水資源

利用排水溝、三級(jí)沉淀池達(dá)到水資源多次循環(huán)利用（可用于混凝土養(yǎng)護(hù)、道路清洗等）、節(jié)約水資源的目的。每天堅(jiān)持利用灑水車灑水，道路兩側(cè)的排水溝收集道路兩側(cè)富余的積水，經(jīng)過(guò)沉淀池沉淀凈化后，排入市井管網(wǎng)中。圖2為管井降水利用系統(tǒng)圖。

3.8 雨季降水工程管理

按照設(shè)計(jì)及進(jìn)度要求，本工程因地下水位較高，雨季施工期間持續(xù)降水，需要關(guān)注天氣預(yù)報(bào)情況，提前做好物資準(zhǔn)備工作。

第一，提前在集水坑內(nèi)放置大功率污水泵，并接好管線，預(yù)備降雨時(shí)使用，避免基坑內(nèi)積水浸泡基坑護(hù)腳，出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。

第二，每日安排2名管理人員和20名工人分晝夜現(xiàn)場(chǎng)值班巡視，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即組織人員進(jìn)行搶修。

第三，安排2名專業(yè)電工晝夜現(xiàn)場(chǎng)值班，保證臨時(shí)用電正常。

第四，降水裸露水管用橡塑管包裹，防止漏電。

第五，配備2臺(tái)100 kW的發(fā)電機(jī)，在突發(fā)停電情況下，保證正常降水。

3.9 降水井監(jiān)測(cè)管理

為使管理人員及時(shí)掌握降水情況，在施工過(guò)程中要對(duì)降水井進(jìn)行監(jiān)測(cè)。主要監(jiān)測(cè)井深、水位變化及含沙量。降水泵由浮球閥控制，超過(guò)水位，水泵開(kāi)始工作，水位下落后，水泵停止工作，能有效控制水位深度。監(jiān)測(cè)含沙量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)失效降水井，并采取洗井措施，延長(zhǎng)降水井使用周期。

3.10 降水井停止使用后的處理工作

完成配重土施工后，及時(shí)通知監(jiān)理單位、建設(shè)單位，對(duì)降水井進(jìn)行封堵處理[3]。

采用污水泵，一次性將管井內(nèi)水抽完，然后及時(shí)回填1∶1砂石級(jí)配，級(jí)配砂石填充至基礎(chǔ)墊層下2 000 mm處，然后采用C25細(xì)石混凝土將此2 m澆筑至基礎(chǔ)墊層標(biāo)高處，基礎(chǔ)墊層標(biāo)高處至筏板頂處采用C35微膨脹凝混凝土澆筑，混凝土澆筑振搗密實(shí)，符合混凝土施工驗(yàn)收規(guī)范要求。下一步，使用厚5 mm、直徑315 mm的鋼板與雙翼環(huán)鋼套管口部焊接，焊縫飽滿，滿足焊縫質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程為商丘市重點(diǎn)工程，在本市項(xiàng)目中具有重要的地位。通過(guò)做好上述降水管理措施，保證了施工階段降水井的降水質(zhì)量，有利于為下道工序的進(jìn)行提供保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊海兵.管井降水施工技術(shù)[J].安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（2）：24-26.

[2]霍瑞琴.管井降水在某工程中的應(yīng)用[J].科學(xué)之友（學(xué)術(shù)版），2005（6）：103-104.

[3]侯宏嬌，倪永會(huì).淺談管井降水施工[J].土木建筑學(xué)術(shù)文庫(kù)，2011（1）：573-574.