深基坑開挖降排水施工技術(shù)探討

于維飛

北京城建集團(tuán)有限責(zé)任公司 北京 100088

1 工程概況及水文地質(zhì)條件

該工程為13幢17層商住樓，總建筑面積125000m2，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)形式為地下一層整體連通的地下車庫(kù)，其面積為26615m2，基坑開挖長(zhǎng)196m、寬148m，深度5.6m。

基礎(chǔ)基坑距離渭河岸260m，Ⅰ級(jí)階地上，屬河流沉積地貌。表層為建筑垃圾棄渣及耕植土，淺層為徑流沉積形成的黏土、粉砂土，大部為渭河水流沖積形成的圓礫石層。根據(jù)地質(zhì)勘探結(jié)果顯示：場(chǎng)區(qū)地下水位較高，在地表下0.24～3.55m之間，承微受壓狀，主要含水層為上部耕植土層、粉砂土層及礫石層。地下水主要受降雨及地表徑流補(bǔ)給，與渭河徑流有聯(lián)系。依據(jù)地質(zhì)勘探的土質(zhì)分析及基坑開挖特性，該地塊分為4個(gè)主要土層，分別為：

堆填土：雜色，土層厚度0.4～2.5m，疑似建筑垃圾廢棄物堆填，含大量雜物磚塊，其余均為黏土，部分區(qū)域?yàn)?0～50cm的耕植土和軟淤泥土[1]。

黏性土：灰色及褐黃色，含水量大，可塑性較強(qiáng)。干縮強(qiáng)度及黏土韌性中等，土層厚度0.5～3.0m。

粉砂土：灰色、含水量及密度較大，局部地段漸變?yōu)榉弁粒植疾痪?，土層厚?.3～4.0m。

卵礫石Ⅰ：深灰色及褐色，飽和，分布級(jí)配較差，主要成分為砂巖、灰?guī)r、中強(qiáng)風(fēng)化，卵礫石含量60%～70%，粘性粉土充填，場(chǎng)地均有分布，該層厚度約為7.0m。

卵礫石Ⅲ：深灰色，較為松散，飽和，顆粒級(jí)配較差，次棱角狀，卵礫石含量50%～60%，粉土及粉砂充填，分布不均，層厚0.3～3.2m。

其余土層對(duì)基坑開挖中的降排水和噴錨支護(hù)影響不大，不作展開敘述。

經(jīng)取水樣檢測(cè)：該處地下水質(zhì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)不具腐蝕性，但對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。水位降至原地面下5.0m，基坑為（146×198）m2，等效半徑為95m時(shí)，基坑涌水量可取值2430m3/d，降水影響半徑可取值243m，滲透系數(shù)可取值46.6m/d。

2 制定合理的止水、降排水方案

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)及水質(zhì)勘察發(fā)現(xiàn)，地下水埋深0.24～3.55m?；A(chǔ)需開挖深度5.6m，開挖土層大部分為含水量豐富的黏土、粉砂和圓礫層。因此，為了避免在施工過(guò)程中出現(xiàn)基坑突涌和避免對(duì)周邊原有建筑物造成影響，基坑開挖前應(yīng)制定合理的降排水方案，對(duì)基坑周圍采取止水和降水措施。

基坑防滲水和降排水措施大致為井點(diǎn)降水、坑內(nèi)降水、帷幕止水、滲排水等。其中井點(diǎn)降水法是基坑開挖施工中普遍采取的經(jīng)濟(jì)且實(shí)用的降水方法。針對(duì)本項(xiàng)目的土質(zhì)及地下水位特點(diǎn)，從施工安全、技術(shù)、質(zhì)量和工期等各方面綜合考慮，在進(jìn)行基礎(chǔ)土方開挖之前，應(yīng)先進(jìn)行基礎(chǔ)區(qū)域內(nèi)地下水的降排工作，采用帷幕止水與坑內(nèi)井點(diǎn)降水相結(jié)合的方案，防止開挖后地質(zhì)變形，及促進(jìn)施工節(jié)奏又確保安全及質(zhì)量。

該施工方法在基坑降水后，勢(shì)必會(huì)造成周邊區(qū)域地下水位下降。因土質(zhì)原因，容易造成基礎(chǔ)區(qū)域周邊地面形態(tài)及原有建筑物，因地下水位失衡而受到不同程度的影響。為了避免以上影響或安全隱患，還需在開挖工作面與周邊要保護(hù)的建（構(gòu)）筑物之間采取地下水回灌措施，使其保持平衡。根據(jù)此處土質(zhì)特點(diǎn)，回灌措施應(yīng)采用基坑外井點(diǎn)回灌，此外還應(yīng)在基坑周圍設(shè)置回灌水位觀測(cè)井，及時(shí)了解地下水位變化情況，便于及時(shí)調(diào)整回灌水量。

3 深基坑開挖止水和降排水的措施方法

3.1 基坑內(nèi)壁防滲止水

經(jīng)勘探，建筑物所處地塊上部土質(zhì)松散，開挖范圍內(nèi)土體強(qiáng)度低且厚度較大，地下水位較高，場(chǎng)地附近周邊三面均有民宅分布?；娱_挖后，坑壁土體自重壓力和地下水壓力增大，需采取基坑支護(hù)措施，防止基坑周邊土體坍塌。因此，基坑開挖前，在基坑開挖上口線外預(yù)先設(shè)置了一排相互搭接的深攪止水帷幕樁，用以避免對(duì)周邊原有建筑物造成影響和保證基坑邊坡支護(hù)工作順利進(jìn)行。

根據(jù)施工前的地勘報(bào)告，基礎(chǔ)底標(biāo)高以下均為較厚的圓礫石層，屬?gòu)?qiáng)透（含）水層，要達(dá)到預(yù)期的止水效果，選擇懸掛式深攪止水帷幕樁（即帷幕懸吊在透水層中）的施工方法，且需繞基坑周邊呈環(huán)形閉合狀，這樣即可延長(zhǎng)基坑外地下水向基坑內(nèi)滲流的路徑，又有利于基坑外地下水回灌工作的進(jìn)行。而且環(huán)形閉合帷幕樁可兼顧對(duì)基坑的噴錨支護(hù)作用[2]。

該基礎(chǔ)所采用的止水帷幕深攪樁主要數(shù)據(jù)為：樁徑50cm，樁心距40cm，相鄰樁之間搭接10cm，可有效形成止水帷幕，方式滲水更能保護(hù)邊坡穩(wěn)定。膠凝材料選擇32.5MPa水泥，摻入量≥75kg/m，實(shí)驗(yàn)室試測(cè)水泥土28d抗壓強(qiáng)度≥0.80MPa。

3.2 基礎(chǔ)內(nèi)部降水

3.2.1 井點(diǎn)降水。根據(jù)地勘報(bào)告設(shè)置降水井的分布：地下水埋深0.24～3.55m且具備輕微水壓力；水位降至地面下5.55m，開挖面積（148×196）m2；基礎(chǔ)內(nèi)部滲水量為2425m3/d，基坑降水半徑240m，土體滲透系數(shù)46.6m/d，設(shè)計(jì)降水井直徑為1m，井深8m，井間距30m，單井出水量需≥100m3/d。

井點(diǎn)降水做法：在基坑開挖前預(yù)先設(shè)計(jì)位置，挖掘成孔，配置相應(yīng)挖掘設(shè)備輔助完成，下挖0.6～1.3m時(shí)，設(shè)置預(yù)制混凝土護(hù)筒或混凝土護(hù)壁，邊挖邊設(shè)置，直到設(shè)計(jì)井深?；炷磷o(hù)壁厚100mm、強(qiáng)度C20。在井底以上2m范圍的混凝土護(hù)壁上，交錯(cuò)預(yù)留相應(yīng)數(shù)量Φ10的滲水口。

3.2.1.1 設(shè)置降水井的技術(shù)控制要點(diǎn)。進(jìn)場(chǎng)前向施工人員進(jìn)行必要的安全技術(shù)交底。為保證連續(xù)施工，現(xiàn)場(chǎng)做好照明。

降水井護(hù)筒應(yīng)高出地表20～30cm，防止雨水倒灌和雜物掉入。必須在護(hù)壁完成后繼續(xù)下挖，防止塌孔?？變?nèi)做好通風(fēng)、排水工作，現(xiàn)場(chǎng)保證聯(lián)絡(luò)通暢。

挖孔至卵礫石層時(shí)，要加快井內(nèi)抽排水頻率和支護(hù)工作。

開挖的土方及時(shí)外運(yùn)，減小孔口周圍土壓力。

停止作業(yè)時(shí)，對(duì)井口進(jìn)行遮蓋防護(hù)，防止發(fā)生危險(xiǎn)事件。

加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備及水泵等所用電器線路的保護(hù)、檢查工作，確保用電安全。

3.2.2 基坑明水抽排。由于地下水位偏高，為防止明水浸泡基坑導(dǎo)致地基承載力下降，需及時(shí)排放坑內(nèi)明水。在基礎(chǔ)內(nèi)、外各設(shè)一條排水溝?；A(chǔ)外部排水溝設(shè)于帷幕止水樁外側(cè)距坑壁1.5m處，并呈環(huán)形閉合狀，可用開挖、襯砌混凝土修筑，基礎(chǔ)開挖前預(yù)先施工，排水溝寬0.8m、深0.7m，與市政排污系統(tǒng)接通。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，在適當(dāng)位置修建沉淀池，基礎(chǔ)外排水需經(jīng)沉淀后方可排入市政排污管道?；A(chǔ)內(nèi)部排水溝標(biāo)高位于基礎(chǔ)底部以下，寬0.5m、深0.3m，待基坑挖至底標(biāo)高時(shí)設(shè)置，可根據(jù)基礎(chǔ)外伸寬度做成明溝或暗溝[3]。

3.2.3 降水施工設(shè)備配置。依據(jù)每個(gè)降水井出水量大小、井深、間距，每個(gè)井內(nèi)放置一臺(tái)流量為32.4～38.4m3/d、揚(yáng)程大于15m的潛水泵，并備用1臺(tái)，該項(xiàng)目配置水泵20臺(tái)/套。

4 地下水回灌與觀測(cè)井的布置要點(diǎn)

為防止基坑周邊建筑物因地下水位失衡而受到不同程度的影響，在基坑外圍建筑物分布較多的東、南、西三側(cè)，設(shè)置8口回灌井，5口水位觀測(cè)井，回灌過(guò)程中若水量無(wú)法滿足地下水壓平衡要求時(shí)，觀測(cè)井也可兼作回灌井使用?；毓嗑c水位觀測(cè)井并排設(shè)置在基坑外側(cè)距帷幕止水樁8～10m處，盡可能遠(yuǎn)離基坑，防止坍塌。回灌井與水位觀測(cè)井的施工方法一致，主要數(shù)據(jù)：井徑：1m、井深大于3.5m，靠近居民區(qū)三側(cè)回灌井?dāng)?shù)量分別為2口、2口、4口，觀測(cè)井?dāng)?shù)量為別為1口、3口、1口。

5 確保基坑降水措施正常運(yùn)行的管控重點(diǎn)

基坑開挖降排水施工前，需按城市建設(shè)相關(guān)規(guī)定要求，提前辦理市政排水、排污手續(xù)。根據(jù)地下水量大小配置降排水設(shè)備，排水效果滿足基坑開挖要求。

現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)期間配備專業(yè)電工進(jìn)行線路及設(shè)備檢查，同時(shí)做好防水和防雷電保護(hù)?，F(xiàn)場(chǎng)還需配備用電源，保證降水期間連續(xù)作業(yè)，防止突然斷電造成排水中斷而影響降水效果。施工區(qū)域?qū)嵭腥忾]管理以保證安全。圍擋設(shè)置應(yīng)考慮現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備施工不受影響。降排水井口應(yīng)高出地面0.2～0.3m，嚴(yán)防行人和異物掉入發(fā)生危險(xiǎn)。

降水作業(yè)期間，做好運(yùn)行觀測(cè)記錄，發(fā)生設(shè)備故障，及時(shí)更換或維修，確保降水作業(yè)連續(xù)性。井內(nèi)地下水及時(shí)抽排到地表排水溝進(jìn)行外排，避免向基坑回流、回滲。

6 確保回灌措施正常運(yùn)行的管理要點(diǎn)

周邊地下水回灌期間，須及時(shí)通過(guò)水位觀測(cè)井進(jìn)行觀測(cè)，要防止回灌水量過(guò)大而滲入基坑影響施工，又要防止回灌水量過(guò)小，造成地下水位失衡發(fā)生沉降。

正常施工時(shí)，回灌和降水工作須同時(shí)啟動(dòng)和停止，這樣才能保證地下水位處于動(dòng)態(tài)平衡，其中任何一方失效都會(huì)破壞這種平衡，導(dǎo)致異常發(fā)生。

回灌水源可直接使用降水井抽出的地下水，回灌前須進(jìn)行沉淀過(guò)濾；使用其他水源時(shí)，需保證水質(zhì)清潔。

基坑降排水施工前，必須通過(guò)水位觀測(cè)井對(duì)場(chǎng)地內(nèi)的穩(wěn)定水位進(jìn)行測(cè)量、標(biāo)記；降水與回灌施工過(guò)程中增加水位觀測(cè)工作，以指導(dǎo)和調(diào)整降水與回灌施工正常進(jìn)行。

7 施工過(guò)程的質(zhì)量安全管理

7.1 制定專項(xiàng)方案指導(dǎo)實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)

施工前的各類質(zhì)量安全控制方案編制與研討，對(duì)各類目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)起著重要作用，深基坑開挖施工措施管理如下：

7.1.1 設(shè)計(jì)方案：基坑降水及支護(hù)設(shè)計(jì)方案的合理性，是直接影響深基坑開挖工作是否順利進(jìn)行的關(guān)鍵因素，施工前需對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行論證，確保合理性及經(jīng)濟(jì)性。

7.1.2 專項(xiàng)施工方案：施工前，降排水專項(xiàng)方案和帷幕止水樁專項(xiàng)方案應(yīng)報(bào)監(jiān)理工程師審核，若不能滿足施工要求，堅(jiān)決進(jìn)行修改完善后重新申報(bào)?；A(chǔ)開挖總方案還應(yīng)組織專家會(huì)審。

7.1.3 施工過(guò)程控制：基礎(chǔ)開挖階段是項(xiàng)目實(shí)施的關(guān)鍵階段，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘探資料和當(dāng)?shù)貧夂蛩臈l件，結(jié)合同類工程項(xiàng)目施工的經(jīng)驗(yàn)和條件，確定工程的關(guān)鍵工序，制定施工計(jì)劃，管控現(xiàn)場(chǎng)有序開展各項(xiàng)施工。

7.2 安全文明管理措施

7.2.1 制定安全管理措施方案及安全操作規(guī)程，加強(qiáng)安全教育，提高安全意識(shí)。針對(duì)深基坑開挖安全管理特點(diǎn)，重點(diǎn)增加安全檢查頻次，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)整改。

7.2.2 在傳統(tǒng)管控的基礎(chǔ)上，可對(duì)基坑變形通過(guò)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控進(jìn)行傳輸?shù)谋O(jiān)測(cè)方式，此方法能夠?qū)幼冃芜M(jìn)行直觀反映，是信息化施工理念的一種表現(xiàn)形式，在確保深基坑開挖安全方面可發(fā)揮出重要作用。檢測(cè)內(nèi)容主要包括：比表沉降、橫向位移等。通過(guò)對(duì)這些內(nèi)容的監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)生數(shù)據(jù)超過(guò)或者接近警戒值，可以及時(shí)得到反饋并采取有效應(yīng)對(duì)措施，及時(shí)調(diào)整施工步驟，進(jìn)而提高基坑施工的安全性。

7.2.3 選用符合安全、環(huán)保要求的施工機(jī)械設(shè)備，主要減小噪音和環(huán)境污染。外排水需進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，防止造成河水污染。完工后應(yīng)合理處理?xiàng)壴陀托晕廴疚铮３謭?chǎng)地清潔和綠化覆蓋。

8 結(jié)束語(yǔ)

在現(xiàn)代建筑工程領(lǐng)域，隨著高層和超高層建筑不斷出現(xiàn)，深基坑開挖施工經(jīng)常出現(xiàn)在項(xiàng)目建設(shè)中，因而基坑降排水作業(yè)經(jīng)常被人們所用到。所以在施工現(xiàn)場(chǎng)，要對(duì)具體地塊土工進(jìn)行分析，計(jì)算基坑涌水量，精心設(shè)計(jì)合理可行的施工方案，布置降水井位，必要時(shí)需對(duì)方案進(jìn)行專家論證。方案是否可行，在很大程度上也是決定施工能否順利進(jìn)行的主要因素之一。

不同項(xiàng)目的基坑開挖，必須依照其水文地質(zhì)資料和周圍建筑物情況，認(rèn)真進(jìn)行深入細(xì)致地分析和論證，方可得出合理、可行的深基坑降排水施工技術(shù)方案或措施。