已開(kāi)挖深基坑地下水上漲應(yīng)急狀態(tài)下降水技術(shù)

【摘 " "要】：考慮已開(kāi)挖高水位深基坑砂卵地基透水率高，基坑內(nèi)降水井成井和封井需在有水環(huán)境下施工，成井難度大，降水井封井質(zhì)量直接影響到工程整體的防水效果，基坑地下水控制難度大。結(jié)合實(shí)際工程，創(chuàng)新采用液壓潛孔鉆機(jī)成井技術(shù)和遇水膨脹阻水木塞降水井復(fù)合封井技術(shù)，可克服有水作業(yè)環(huán)境施工難度大、基層砂卵石地層鉆機(jī)成孔難度大、封井難度大等施工難點(diǎn)，降水井成井效果好、施工效率高，封井質(zhì)量?jī)?yōu)、防滲漏效果好。

【關(guān)鍵詞】：已開(kāi)挖基坑；樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)；砂卵地基；潛孔鉆機(jī)成孔；封井

【中圖分類(lèi)號(hào)】：TU753 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】：C 【文章編號(hào)】：1008-3197（2024）04-78-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2024.04.019

Dewatering Technology under Emergency State of Groundwater Level Rise

in Excavated Deep Foundation Pits

HUANG Kai，WEI Dewei，WANG Enming，LIU Quanzhong

（China Construction Eighth Bureau Third Construction Co. Ltd.， Nanjing 210046，China）

【Abstract】：High water level deep foundation pit has a high permeability of sand and gravel formation. The completion and sealing of dewatering wells in the foundation pit require construction in a watery environment， which is difficult to complete. The quality of dewatering well sealing directly affects the overall waterproof effect of the project， and it is difficult to control groundwater in the foundation pit.Combined with engineering practice projects， it has been proven that the innovative use of hydraulic down-hole drilling rig completion technology and water swelling water blocking wooden plug dewatering well composite sealing technology can overcome construction difficulties such as large construction difficulties in water operating environments， large drilling difficulties in sandy gravel formation at the base layer， and large well sealing difficulties. The dewatering well completion is effective， the construction efficiency is high， the well sealing quality is excellent， and the leakage prevention is effective.

【Key words】：excavated foundation pit；pile-anchor support structure；sand pebble foundation；down-hole drill；dewatering well closure

地下水位影響著建筑工程的穩(wěn)定性，對(duì)地下高水位復(fù)雜環(huán)境既有深基坑現(xiàn)狀進(jìn)行分析研究，選擇最佳地下水控制措施，盡力規(guī)避地下水對(duì)施工帶來(lái)不利影響，保障建筑工程質(zhì)量安全已成為了重中之重[1]。本文就液壓潛孔鉆機(jī)成井技術(shù)和遇水膨脹阻水木塞降水井復(fù)合封井技術(shù)進(jìn)行研究分析，提高降水井成井效果，保證封井質(zhì)量、防滲漏效果。

1 工程概況

某項(xiàng)目基坑開(kāi)挖深度14 m，坑中坑最深處19 m，基坑內(nèi)設(shè)計(jì)有168口降水井，工程地質(zhì)主要為高滲透系數(shù)的砂卵石地層。由于緊鄰永定河且地勢(shì)較低，受汛期和永定河生態(tài)補(bǔ)水影響，地下水位大幅上漲且全年處于高水位狀態(tài)，高出基礎(chǔ)底板結(jié)構(gòu)頂標(biāo)高，降水井成井和封井需在有水環(huán)境下施工，成井難度大，降水井封井質(zhì)量直接影響到工程整體的防水效果，基坑地下水控制難度大[2]。

2 降水技術(shù)

2.1 液壓潛孔鉆機(jī)成井

以直徑273 mm、厚4.5 mm的鋼管作為井身材料，采用液壓潛孔鉆機(jī)進(jìn)行錘擊成井。見(jiàn)圖1。

2.2 液壓潛孔鉆機(jī)跟管鉆進(jìn)

由液壓潛孔鉆機(jī)提供回轉(zhuǎn)扭矩及推進(jìn)動(dòng)力。正常鉆進(jìn)時(shí)，由空氣壓縮機(jī)提供的壓氣，經(jīng)鉆機(jī)、鉆桿進(jìn)入潛孔沖擊器使其工作，沖擊器的活塞沖擊跟管鉆具的導(dǎo)正器，導(dǎo)正器將沖擊波和鉆壓傳遞給偏心鉆頭和中心鉆頭，破碎孔底砂卵石[3]。偏心鉆頭鉆出的孔徑大于套管的最大外徑，使套管不受孔底巖石的阻礙而跟進(jìn)。套管的重力大于地層對(duì)套管外壁的摩擦阻力時(shí)，套管以自重跟進(jìn)；套管外壁的摩擦阻力超過(guò)套管的重力時(shí)，內(nèi)層跟管鉆具繼續(xù)向前破碎地層，直到導(dǎo)正器上的凸肩與套管靴上的凸肩接觸，此時(shí)，導(dǎo)正器將鉆壓和沖擊波部分傳給套管靴，迫使套管靴帶動(dòng)套管與鉆具同步跟進(jìn)，保護(hù)已鉆孔段的孔壁。導(dǎo)正器表面開(kāi)有吹碎屑的氣孔，也有使孔底巖屑能夠排出的氣槽。大部分壓縮空氣經(jīng)沖擊器作功后通過(guò)導(dǎo)正器中心孔、偏心鉆頭和中心鉆頭達(dá)到孔底。沖刷已被破碎或松散的孔底砂卵石、冷卻鉆頭并攜帶巖粉經(jīng)中心鉆頭、導(dǎo)正器的排粉槽進(jìn)入套管與沖擊器、鉆桿的環(huán)狀空間被高速上返的氣流或泡沫排出孔外，最后達(dá)到設(shè)計(jì)孔深[4]。在潛孔錘鉆進(jìn)的同時(shí)，一部分被體積破碎下來(lái)的巖屑被具有一定壓力及速度的空氣吹離孔底，并排出孔口、減少了巖石重復(fù)破碎的機(jī)會(huì)。見(jiàn)圖2和圖3。

2.3 遇水膨脹阻水木塞降水井復(fù)合封井

該復(fù)合封井材料包括阻水木塞、遇水膨脹止水條、承插鋼管、微膨脹抗?jié)B混凝土、封口鋼板5部分。阻水木塞外圍刻槽安裝遇水膨脹止水條，并在上方鉆孔安裝一根承插鋼管形成遇水膨脹阻水木塞主體；阻水木塞通過(guò)承插鋼管下伸安裝至墊層以下阻斷地下水，在其上部澆筑微膨脹抗?jié)B混凝土，并采用5 mm鋼板在井口滿(mǎn)焊封閉。見(jiàn)圖4。

降水井外圈在筏板厚度中間設(shè)置一道50 mm寬、3 mm厚鋼板止水翼環(huán)與井管雙面滿(mǎn)焊，底板防水卷材施工上翻至翼環(huán)下，采用直徑300 mm、厚度5 mm的管箍對(duì)防水卷材收頭進(jìn)行固定防止脫落；澆筑底板時(shí)，降水井上口采用鋼絲網(wǎng)攔茬預(yù)留800 mm×800 mm×200 mm厚方槽，鋼筋與井管斷開(kāi)，待地下室后澆帶混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%封井條件時(shí)，采用復(fù)合封井法封井，并搭接恢復(fù)底板鋼筋，采用比底板高一強(qiáng)度等級(jí)微膨脹混凝土進(jìn)行補(bǔ)澆至結(jié)構(gòu)平。見(jiàn)圖5。

2.4 基坑內(nèi)降水井便捷隱蔽式降排水引流措施

降水井是容易滲漏的薄弱點(diǎn)，為防止降水井管壁防水不嚴(yán)密，造成底板滲漏，創(chuàng)新設(shè)計(jì)一種便捷隱蔽式降排水引流裝置。采用壁厚3.5 mm的DN50 mm鍍鋅鋼管，通過(guò)90°彎頭將打孔的鋼管連接在一起，將其套在降水井井管一周，再用無(wú)紡布套在鋼管上制作出集水器，最終將集水器收集到的滲漏水通過(guò)引流管（1%找坡）排到集水坑中。見(jiàn)圖6。

3 與傳統(tǒng)工藝對(duì)比

3.1 技術(shù)可行性

傳統(tǒng)工藝深基坑降水井成井采用旋挖鉆機(jī)或潛水鉆機(jī)進(jìn)行成孔，但由于該工程地基為超高滲透性砂卵石天然地基且地下水位超高，旋挖鉆機(jī)作業(yè)環(huán)境要求高、成井難度大、成井質(zhì)量難以保證[5]；同時(shí)，常規(guī)降水井封井通常采用高強(qiáng)度等級(jí)微膨脹混凝土進(jìn)行灌注密實(shí)并焊接封閉鋼板，由于地下水水壓較大，混凝土填筑過(guò)程中容易受水壓沖擊造成混凝土骨料與水泥漿分離，封閉質(zhì)量大打折扣，同時(shí)影響井口封閉鋼板的焊接質(zhì)量，滲漏隱患較大，難以保證封井質(zhì)量。

液壓潛孔鉆機(jī)成井技術(shù)以鋼管作為井身材料，借助液壓潛孔鉆機(jī)行走機(jī)構(gòu)輕便靈活、可在水中行走、沖擊力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，克服有水作業(yè)環(huán)境施工難度大、基層砂卵石地層鉆機(jī)成孔難度大等施工難點(diǎn)，安全性能高、成井效果好、施工效率高，可減少基坑明水處理、基層淤泥換填等措施工序。同時(shí)利用阻水木塞、遇水膨脹止水條優(yōu)化組合形成一種遇水膨脹阻水木塞體系，下伸安裝至墊層以下有效阻斷地下水，為其上部微膨脹抗?jié)B混凝土澆筑和鋼板焊接封閉提供有利施工條件，操作方便，可有效提高降水井封閉質(zhì)量，減少滲漏隱患，封井效果好、施工效率高。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

與傳統(tǒng)降水措施相比，保證了降水井無(wú)反水滲漏風(fēng)險(xiǎn)，為后續(xù)工程結(jié)構(gòu)施工及防水施工打下了良好的基礎(chǔ)，可節(jié)約滲漏問(wèn)題處理及后期防水維修費(fèi)用。采用液壓潛孔鉆機(jī)錘擊成井節(jié)約明水作業(yè)環(huán)境基層處理人工費(fèi)及機(jī)械費(fèi)等措施費(fèi)用；現(xiàn)場(chǎng)降水循環(huán)利用，將地下室降水集中匯排至消防水箱內(nèi)，設(shè)置切換閥門(mén)，用于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境清潔用水、車(chē)輛沖洗、降塵等臨時(shí)用水，節(jié)約投入成本。

3.3 工期

采用自制增壓集水裝置，安裝在基坑冠梁位置，坑內(nèi)通過(guò)DN75 mm塑料管抽排分匯至后澆帶再匯總至增壓集水器內(nèi)，最后從增壓集水器通過(guò)DN250 mm鍍鋅鋼管路由排水至指定排水點(diǎn)，無(wú)需設(shè)置集水箱，施工效率高，節(jié)約工期。

3.4 安全保障

由于潛孔鉆機(jī)具有聯(lián)動(dòng)功能，通過(guò)控制臺(tái)集中控制，簡(jiǎn)單安全，無(wú)級(jí)調(diào)速。此外，鉆機(jī)采用空心軸設(shè)計(jì)原理，鉆桿長(zhǎng)度不受鉆機(jī)限制，可以在360°的任何傾角鉆孔，提高鉆孔成井安全作業(yè)保障。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)6個(gè)多月的觀察監(jiān)測(cè)，工程未受到地下水的沖擊和侵蝕影響，整個(gè)施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。該技術(shù)安全性能高、成井效果好、效率高，每口降水井較常規(guī)旋挖鉆機(jī)鉆井成井速度快20%且成孔效果好；同時(shí)創(chuàng)新采用遇水膨脹阻水木塞復(fù)合封井技術(shù)，保證了降水井無(wú)反水滲漏風(fēng)險(xiǎn)，為后續(xù)工程結(jié)構(gòu)施工及防水施工打下了良好的基礎(chǔ)，對(duì)同類(lèi)型降水工程施工具有良好的指導(dǎo)意義和可推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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