臨江深基坑降水施工技術(shù)優(yōu)化與分析

李健強，楊 勛，程 謙，滕洪園，譚江蜀

（中建三局集團(tuán)有限公司工程總承包公司，湖北 武漢 430000）

0 引言

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，大型建筑工程的施工越來越多地在社會上呈現(xiàn)，逐步成為政府、社會的重點關(guān)注對象。近年來，臨江深基坑工程由于降水措施不當(dāng)?shù)木壒暑l出安全事故，本文從施工技術(shù)的角度闡述臨江深基坑降水工作。

1 工程概況

1.1 基坑工程概況

武漢長江中心項目 B1 地塊基坑開挖面積約為 2.72 萬 m2，普遍區(qū)域開挖度約為 17.7 m，塔樓坑中坑局部區(qū)開挖深度最深約為 29.2 m。豎向大面共設(shè)置三道鋼筋混凝土支撐系統(tǒng)，坑中坑設(shè)置一道鋼支撐。

1.2 工程地質(zhì)、水文條件概況

根據(jù)勘察的野外鉆探、原位測試及室內(nèi)試驗資料，項目位于長江一級階地，地層巖土特征典型，其中雜填土厚度 6.2 m，淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土厚度 7.4 m，粉質(zhì)黏土厚度 5.5 m，以下部分為砂層以及基巖層［1］。基底位于粉質(zhì)黏土層，三軸止水帷幕進(jìn)入砂層，地下連續(xù)墻、等厚水泥土攪拌墻進(jìn)入強風(fēng)化泥巖層，工程地質(zhì)條件剖面示意圖如圖 1 所示。

圖1 工程地質(zhì)條件剖面示意圖

場地分布的地下水有上層滯水和孔隙承壓水，上層滯水賦存于雜填土層，承壓水賦存于下部砂層。上層滯水穩(wěn)定水位埋深 1.0～2.7 m，承壓水埋深 11.5 m。地下水埋深較淺，地下水交換條件良好，本場地地下水及地基土對建筑材料具微腐蝕性。長江近年水位絕對標(biāo)高示意圖如圖 2 所示。

圖2 長江近年水位絕對標(biāo)高示意圖

1.3 降水概況

基坑止降水采用“降隔結(jié)合”方式進(jìn)行地下承壓水處理，即采用多井點深井降水，使得地下水承壓水頭降低到設(shè)計要求的深度，以確?；娱_挖和地下室結(jié)構(gòu)施工的順利進(jìn)行。本工程 A1、B1、J1、J2，4 個地塊組成一個核心組團(tuán)，周邊采用超深落底地下連續(xù)墻圍護(hù)，內(nèi)部臨時隔斷超塔區(qū)域采用地下連續(xù)墻，核心組團(tuán)圍護(hù)示意圖如圖 3 所示。設(shè)置中深管井作為降水井，在基坑內(nèi)布設(shè)管井，并在坑外布設(shè)觀測井，坑外觀測井兼作備用井。

圖3 核心組團(tuán)圍護(hù)示意圖

2 降水施工技術(shù)難點及優(yōu)化應(yīng)對策略

2.1 降水井?dāng)?shù)量優(yōu)化

武漢長江中心項目 B1 地塊原降水井方案中，平面布置原則為：裙樓區(qū)域每隔 20 m 設(shè)置一口降水井，塔樓區(qū)域每 10 m 布置一口降水井，共計 80 口。根據(jù)武漢市類似項目施工經(jīng)驗，采用落底式地連墻或水泥土攪拌墻作為封底帷幕時，基坑內(nèi)降水井?dāng)?shù)量可明顯減少，項目實際施工降水井施工數(shù)量為 35 口。原方案降水井平面布置如圖 4 所示，項目實際降水井平面布置如圖 5 所示。

圖4 原方案降水井布置平面示意圖

圖5 項目實際降水井布置平面示意圖

2.2 降水井平面布置優(yōu)化

進(jìn)行降水井的平面布置，應(yīng)在施工初期做好降水井避讓優(yōu)化。降水井定位分別避讓工程樁、立柱樁，其次避讓內(nèi)支撐，最后應(yīng)避讓后續(xù)施工主體結(jié)構(gòu)，如圖 6～圖 8 所示。前期做好布置優(yōu)化，將極大減少后續(xù)拆改工作，節(jié)約工期和施工成本，同時也避免了拆改過程中基坑存在的降水隱患。

除避讓外，降水井平面布置不宜設(shè)置在坑中坑內(nèi)部，對于超高層塔樓底板施工尤為重要，因其底板鋼筋一般存在多層，將降水井設(shè)置在坑中坑外側(cè)，便于結(jié)構(gòu)施工的同時，也能有效地將地下水截于坑中坑之外。

圖6 降水井與工程樁避讓示意圖

圖7 降水井與內(nèi)支撐避讓示意圖

圖8 降水井與結(jié)構(gòu)避讓示意圖

2.3 坑中坑降水井加密

對于臨江深基坑，存在坑中坑支護(hù)形式時應(yīng)特別注意降水井的布置，在降水井平面布置優(yōu)化中需在坑中坑周邊額外加密降水井，避免大面開挖深度水位降深滿足要求時，坑中坑水位無法降至基底。以上現(xiàn)象在超高層建筑基礎(chǔ)施工中極易出現(xiàn)。

在本工程中，大面開挖深度約 18 m，而坑中坑開挖深度約 29 m。為確?？又锌铀唤瞪?，保障塔樓電梯基礎(chǔ)能正常施工，考慮在降水井施工后期，在坑中坑周邊額外補打 9 口降水井。

2.4 降水井運營

降水井運營一般分為 3 個階段。①土方開挖階段全力降水，降水井?dāng)?shù)量最多；②底板施工完畢，具備局部封井條件，可根據(jù)水位和底板抗浮力封閉少量降水井；③地上結(jié)構(gòu)施工完畢，地下室后澆帶封閉，可全數(shù)封閉降水井。對于臨江工程，在降水井運營期間還需考慮降水井留存富余量，以應(yīng)對汛期水位上漲。

3 降水效果及分析

1）A1、B1、J1、J2，4 個地塊組成一個核心組團(tuán)，周邊采用超深落底地下連續(xù)墻圍護(hù)，內(nèi)部臨時隔斷超塔區(qū)域采用地下連續(xù)墻。基坑采用落底式止水帷幕時，原則上不需要設(shè)置大量的坑內(nèi)外降水井，只需要基坑內(nèi)部設(shè)置少量降水井，即可滿足降水要求。

2）對比原降水方案與項目實際降水井布置情況分析可知，布置 35 口降水井已可滿足武漢長江中心 B1 地塊 2.72 萬 m2基坑除超塔坑中坑區(qū)域的降水需求。原方案計算中降水井單井出水量≥60 m3/h，該出水量未考慮周邊超深落底式隔水帷幕及臨時隔斷止水帷幕，考慮到實際情況后，布置 35 口降水井可滿足降水需求。

3）對于坑中坑區(qū)域加密降水井布置，考慮到坑中坑內(nèi)部支撐及結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，為避免降水管與支撐及結(jié)構(gòu)沖突，選擇在坑中坑周邊增設(shè)降水井，依據(jù)現(xiàn)場實際情況，在增設(shè)降水井的同時，對基坑內(nèi)、外的承壓水頭保持監(jiān)測，對周邊環(huán)境變形、圍護(hù)變形等其他基坑圍護(hù)監(jiān)測項目分析，及時判斷承壓水的降水情況并確定增設(shè)降水井的數(shù)量。

4）降水井的運維對降水效果也有較大的影響。在降水過程中施工單位應(yīng)加強管理，確保管路暢通和井點正常工作，若出現(xiàn)降水井損壞情況，應(yīng)及時要求降水單位進(jìn)行維修或更換。降水井的封閉應(yīng)考慮現(xiàn)場施工實際降水情況并根據(jù)施工進(jìn)度與設(shè)計協(xié)商確定［2］。

4 基坑監(jiān)測

監(jiān)測儀器的選型在基坑監(jiān)測中尤為重要，應(yīng)用滿足安全監(jiān)測要求、合適的儀器確?；颖O(jiān)測的準(zhǔn)確性。根據(jù)方案及埋設(shè)要求在安裝和埋設(shè)前做好檢驗和率定工作，并繪制監(jiān)測點安裝埋設(shè)圖。監(jiān)測數(shù)據(jù)要求做到及時、準(zhǔn)確和完整，如發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，應(yīng)及時上報相關(guān)單位，并加強監(jiān)測，準(zhǔn)備應(yīng)急措施。降水過程中，加強對基坑的監(jiān)測，如發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整抽水措施。

基坑監(jiān)測主要包括周邊環(huán)境檢測及圍護(hù)結(jié)構(gòu)檢測。基坑周邊管線沉降隨基坑開挖持續(xù)增加，在基坑大面開挖施工階段，沉降變化量較大?；又苓吂芫€沉降量相比武漢地區(qū)其他非落底式帷幕基坑外構(gòu)筑物沉降小，說明落底式止水帷幕在富水水文地質(zhì)條件下對周邊環(huán)境起一定的保護(hù)作用。落底式地下連續(xù)墻止水帷幕在富水水文地質(zhì)條件下總體止水隔水效果較好，在基坑坑內(nèi)降水時，對周邊環(huán)境影響較?。?］。

5 結(jié)語

結(jié)合武漢長江中心 B1 地塊基坑工程止降水施工及類似工程分析得出可供臨江深基坑降水施工的技術(shù)優(yōu)化與分析。在類似于武漢長江一級階地的臨江富水水文地質(zhì)條件下，采用落底式止水帷幕可達(dá)到有效的降水效果，在基坑降水設(shè)計時，大面降水井?dāng)?shù)量可按 45 % 折減，同時需在坑中坑周邊另增設(shè)降水井。在降水工程施工中，合理地優(yōu)化平面位置不僅能夠提高降水效果，而且極大地提高了施工效率及安全性，同時做好降水井的運維工作能夠為臨江深基坑施工做好安全保障。Q