毗鄰天然河流項(xiàng)目大范圍深井降水施工技術(shù)

楊凌卿 王浥帆

摘要：天然河流周邊的地質(zhì)情況各有不同，但是以沖積砂層及卵石層為主，透水性能好，孔隙型潛水豐富，地下水水頭受河流的漲落影響較大。給工程項(xiàng)目的降水施工帶來困難，尤其是含地下室的大規(guī)模小區(qū)建設(shè)（≥6 hm2）。結(jié)合濱湖印象（一地）商住樓工程降水工程施工實(shí)例，從方案設(shè)計(jì)、組織管理等方面剖析毗鄰天然河流項(xiàng)目大范圍深井降水施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：臨河項(xiàng)目； 深井降水； 施工技術(shù)

關(guān)鍵詞：TU753.6+6文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

1工程概況

1.1項(xiàng)目概述

濱湖印象（一地）商住樓工程位于四川省溫江區(qū)金馬鎮(zhèn)金泉社區(qū)十一、十二、十三組，占地6.6 hm2，由16幢高層和1幢商業(yè)服務(wù)樓組成，地下室1層，地下室建筑面積43 740 m2，總建筑面積18.86萬m2。16幢高層的結(jié)構(gòu)類型為鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，1幢商業(yè)服務(wù)樓的結(jié)構(gòu)類型為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目毗鄰金馬河，直線距離260 m，地基持力層為稍密卵石，透水性能良好（圖1）。

1.2水文地質(zhì)

項(xiàng)目地貌單元為成都平原岷江I級(jí)階地，地貌類型單一。場地原為居民耕植田地，整個(gè)場地平坦開闊，地面標(biāo)高515.0～516.5 m之間，局部略有起伏?？辈炱陂g場地東南側(cè)開挖有較深的基坑，深度可達(dá)5～6 m，其標(biāo)高低至510.0 m

場地地下水主要賦存于砂卵石層中，為第四系松散巖類孔隙潛水，略具承壓性。卵石含水層厚度大、透水性較好，含水量較豐富。場地地下水主要接受地下水側(cè)向徑流及大氣降水補(bǔ)給，具有側(cè)向補(bǔ)給好，水流交替循環(huán)強(qiáng)烈，水位恢復(fù)迅速的特點(diǎn)。

勘察期間為枯水期，未測得穩(wěn)定的地下水位，測得動(dòng)態(tài)水位埋深4.1～5.9 m，標(biāo)高509.90～511.01 m，場地局部基坑位置處可見地下水滲出地表。根據(jù)四川省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站對(duì)成都平原地下水動(dòng)態(tài)長期觀測資料，和以往邛崍附近區(qū)域勘察資料表明，場地位于成都平原沖洪積扇扇尾，地下水埋深較淺，枯、豐水期地下水位年變幅1.00～2.50 m，地下水豐水期多年歷史最高水位約為2.0 m，標(biāo)高約為513.5 m。本場地砂卵石含水層滲透系數(shù)建議值18 m/d。

2基坑施工方案

2.1深井降水工程對(duì)土石方開挖的要求

土石方開挖質(zhì)量要求見表1。

待地下水位降至基坑開挖底標(biāo)500 mm后方可開挖。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，基礎(chǔ)土石方開挖采用機(jī)械大開挖輔以人工修邊撿底的方式，進(jìn)行土石方開挖。開挖深度為5.0 m左右?；娱_挖下口開挖線以超出墊層外邊800 mm，進(jìn)行放坡開挖，放坡系數(shù)1∶0.5，見圖2。

2.2基坑降水

2.2.1基坑降水要求

本工程的基坑降水深度，在綜合考慮基坑支護(hù)和高層電梯井施工后，暫定為自然地面以下-7.0 m（絕對(duì)高程約508.75 m）。采用沖擊成孔工藝成井，洗井至水清砂凈之后，環(huán)形布管抽至基坑四周3級(jí)沉砂池沉淀后用作場地施工、清掃或者其他輔助用水，經(jīng)過沉淀排入場地周圍的排水溝中，流入規(guī)定位置。

2.2.2降水井設(shè)計(jì)

該場地地下水為孔隙潛水。主要賦存于第四系砂卵石層中，受大氣降水、地下水徑流補(bǔ)給。選擇管井降水的方法。

2.2.2.1管井降水設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，參數(shù)取值如下：

地下水靜止水位：由于施工期間，會(huì)跨越雨季施工，故按歷史最高水位埋深取h0=2.00 m。

降水井設(shè)計(jì)深度暫定為22.5 m。

含水層厚度：H＝22.5-2.00=20.50 m。

基坑水位降深：S＝7.00-2.00=5.00 m。

滲透系數(shù)：根據(jù)勘察報(bào)告取k＝18.00 m/d。

2.2.2.2基坑等效半徑r0

不規(guī)則塊狀基坑等效半徑為式（1）。

r0＝A/π（1）

式中：A為基坑面積。

計(jì)算得：r0＝136.97 m。

2.2.2.3降水井單井影響半徑

R＝2SkH＝192.09 m（2）

2.2.2.4基坑涌水量

按潛水非完整井穩(wěn)定流方法計(jì)算見式（3）。

Q＝1.366kH2-h2mlg1+Rr0+hm-lllg1+0.2hmr0=5772.95 m3/d（3）

式中：Q為基坑涌水量（ m3/d）；k為滲透系數(shù)；h=H-S=15.50 m； hm =（H+h）/2=18.00 m；H為含水層厚度；r0為基坑等效半徑；R為影響半徑（m）；l為過濾管長度，取5.00 m。

2.2.2.5管井出水量

q=120πrsl·3k（4）

式中：rs為過濾器半徑（m）；l為有效過濾管進(jìn)水部分長度（m）；k為滲透系數(shù)；計(jì)算得到單井出水量為296.25 m3/d。

2.2.2.6井點(diǎn)數(shù)量

n=1.1Q/q=21.43（5）

根據(jù)成都周邊降水經(jīng)驗(yàn)，降水井間距35 m為宜，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，整個(gè)施工現(xiàn)場外圍共布置27口降水井?？紤]到項(xiàng)目交付后，營運(yùn)期間的景觀、綠化用水，在中庭角落不影響出入處，再布置2口降水井。共計(jì)29口降水井。

2.2.2.7降水井深度

Hw＝HW1＋HW2＋HW3＋HW4＋HW5＋HW6=22.13～28.20 m（6）

取Hw=22.50 m與前面的設(shè)計(jì)基坑吻合。故降水井按22.50 m考慮并進(jìn)行有關(guān)計(jì)算和取值是合理的。

式中：Hw為降水井深度（m）；HW1為基坑深度（m）；HW2為降水水位距離基坑底要求的深度（m），取2.50 m；HW3為Ir0，I為水力坡度，取1/10～1/15；r0為降水井分布范圍的等效半徑或降水井排間距的1/2（m）；HW4為降水期間的地下水位變幅（m），取1.00～2.00 m；HW5為過濾管工作長度（m），取2.50 m；HW6為沉砂管長度（m），取0 m，與過濾管共用。HW7為降水過程中井內(nèi)最大水位降（最大動(dòng)水位）；HW8= HW7-hi=26.50－2.50=24.00 m;HW8為降水井外地層水位；hi為水躍值，取2.50 m。

2.2.2.8降水水位預(yù)測

本次降水工程采用管井環(huán)行圈閉法降水，降水管井深未達(dá)基巖內(nèi)屬潛水非完整井，按水力坡度計(jì)算，管井降水水位預(yù)測式為式（7）。

S=HW8-LI=17.0－136.97×1/15=7.80 m＞7.00 m（7）

式中：S為基坑最不利點(diǎn)降水水位；L為降水井距基坑最不利點(diǎn)的距離；I為水力坡度。

取降水基坑范圍內(nèi)最不利點(diǎn)驗(yàn)算，啟動(dòng)基坑29口降水井后，最不利點(diǎn)降水到7.80 ?m，降水滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2.3抽水設(shè)備和排水設(shè)備

2.2.3.1抽水設(shè)備

根據(jù)設(shè)計(jì)的單井流量和設(shè)計(jì)降深，抽水設(shè)備采用200QJ32-32/4型潛水泵，額定流量為32 m3/h，揚(yáng)程32.00 m。泵頭下置深度距井底1.5 m。

2.2.3.2排水系統(tǒng)

總要求：排水線路的鋪設(shè)、排水管及沉砂池的設(shè)置應(yīng)符合場地的整體規(guī)劃。

各單井出水后經(jīng)過主水管串聯(lián)，經(jīng)沉砂池沉淀后用作場地臨時(shí)用水、清潔用水后，經(jīng)過預(yù)先修建的預(yù)制混凝土弧管與村民排水系統(tǒng)相連，嚴(yán)禁排水系統(tǒng)滲漏和回灌。降水工作一經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)，抽出的地下水應(yīng)安全排放，既不能滲流入基坑及附近范圍內(nèi)，也不能影響周邊交通和污染環(huán)境。

降水井至沉砂池之間鋪設(shè)排水鋼管形成主排水管，降水井排水管接入主管，排水主管沿基坑布設(shè)，排入沉砂池中。沉砂池的設(shè)置根據(jù)現(xiàn)場情況布置，擬設(shè)4個(gè)沉砂池，經(jīng)沉砂池三級(jí)沉淀后排入指定排水系統(tǒng)。

2.2.4降水井施工

施工流程：降水井井位測量—鑿井—焊接井管（濾管）—放置井管（濾管）—填濾料—洗井。

2.2.4.1測量放線

根據(jù)現(xiàn)場給定的控制點(diǎn)及降水平面圖和相關(guān)設(shè)計(jì)文件，測量放出各井位，并打入木樁，涂上紅油漆作標(biāo)記。

2.2.4.2鑿井

基坑支護(hù)設(shè)計(jì)文件采用CZ－22型沖擊鉆機(jī)成井，泥漿護(hù)壁工藝成孔，要求成孔井徑為550～600 mm。由于降水井緊貼護(hù)壁樁，沖擊鉆機(jī)成井，其較大的沖擊振動(dòng)對(duì)緊貼降水井的護(hù)壁樁將產(chǎn)生不利影響，水井定位后不能隨意移位施工。井身保持圓正，以確保填礫厚度。井身保持垂直，頂角的傾斜不得超過1°。

沖擊鉆機(jī)成井，采用泥漿護(hù)壁工藝成孔。鉆機(jī)就位安裝好后，核對(duì)井位，為防止破壞場地內(nèi)地下管線，人工開挖1.50 m深，埋好護(hù)壁管，管徑為600 mm，護(hù)壁管埋設(shè)完畢后開始鉆進(jìn)成孔，采用泥漿護(hù)壁，施工時(shí)保持孔內(nèi)泥漿高度，防止垮孔。

在成孔中有大量泥漿，為了保持施工場地的整潔，應(yīng)先在井點(diǎn)旁挖一個(gè)約10 m3的坑作為泥漿沉淀池，待泥漿沉淀后同開挖土方一起挖出運(yùn)走。

2.2.4.3吊裝井管（濾管）

經(jīng)現(xiàn)場技術(shù)負(fù)責(zé)人驗(yàn)收合格后，用抽筒清孔，吊裝井管。井管之間焊接牢固，安裝垂直。若采用旋挖鉆機(jī)成孔，由于孔徑較大，為保證井管居中，需在井管上設(shè)置鋼筋支架。

2.2.4.4填礫

按設(shè)計(jì)要求，填礫規(guī)格5～10 mm礫石，填礫厚度不小于120 mm。填至距地面3 m左右采用黏土回填封閉。濾料的實(shí)際填入量不應(yīng)小于理論計(jì)算量。

2.2.4.5洗井

采用空壓機(jī)、活塞聯(lián)合洗井，空壓機(jī)洗清之后再用活塞洗井；重復(fù)以上洗井過程，洗井至井管通暢、水清，達(dá)到出水細(xì)砂含砂率小于1/10000，中砂含砂率小于1/20000，粗砂含砂率小于1/50000，以保證抽水設(shè)備正常運(yùn)行，滿足工程降水需要。

洗井時(shí)間的控制：每井活塞洗井不少于兩次，每次提拉活塞不少于2 h，空壓機(jī)洗井不少于2個(gè)臺(tái)班，以確保降水質(zhì)量。

2.2.4.6施工材料控制

黃泥：泥漿護(hù)壁時(shí)加入孔內(nèi)，作孔內(nèi)泥漿護(hù)壁用，用量約1車。

濾料：成孔完畢，放入井管后，填入濾料，濾料規(guī)格一般為5～10 mm礫石，用量約3.50 m3/口井。

井管：按設(shè)計(jì)，每口井9根，其上部3根為井壁管，中部5根為纏絲濾水管，下部1根沉砂管。

水泵：抽水設(shè)備可采用200QJ32-32/4型潛水泵，額定流量為32 m3/h，揚(yáng)程32 m。共需32臺(tái)，其中3臺(tái)備用。

排水管：降水排水管采用DN150 mm普通焊管，法蘭盤加膠墊用螺母連接，連接簡單，方便安拆。

2.2.5降水過程控制

抽水前應(yīng)統(tǒng)一測一次各井靜止水位。降水井施工完成后，根據(jù)工期安排，應(yīng)提前于土方開挖前1周開始降水，且必須保證抽水的連續(xù)性，不得長時(shí)間停頓，如水泵損壞，應(yīng)及時(shí)更換。

在降水井點(diǎn)使用前應(yīng)進(jìn)行試抽水，確認(rèn)出水正常無漏水，保證連續(xù)不斷抽水。

抽水開始后，在水位未達(dá)到設(shè)計(jì)降水深度以前，每天觀測三次水位。水位達(dá)到設(shè)計(jì)降水深度后，可每天觀測一次水位（水位觀測允許誤差為±5 cm），使降水符合設(shè)計(jì)要求。如有異常，應(yīng)及時(shí)向工長及項(xiàng)目負(fù)責(zé)人匯報(bào)，并得到及時(shí)處理。

根據(jù)水位、水量觀測記錄，查明降水過程中的不正常狀況及其產(chǎn)生的原因，及時(shí)提出調(diào)整補(bǔ)充措施，確保達(dá)到降水深度。

在降水開始的第1個(gè)月，應(yīng)每天定時(shí)測量水中的含砂量，并作好記錄，含砂量可采用專用測砂量杯測量，控制值為細(xì)砂含砂率小于1/10000，中砂含砂率小于1/20000，粗砂含砂率小于1/50000，否則須采取相應(yīng)措施；1月后，含砂量減少、穩(wěn)定后，測量間隔可適當(dāng)延長至3～5天。

抽水設(shè)備定期保養(yǎng)，降水期間不得隨意停抽。

現(xiàn)場準(zhǔn)備備用水泵3臺(tái)與適當(dāng)數(shù)量排水管等。更換水泵時(shí)，測量井深，掌握水泵安裝的合理深度，防止埋泵。

現(xiàn)場應(yīng)準(zhǔn)備備用一臺(tái)500 kW柴油發(fā)電機(jī)，當(dāng)發(fā)生停電時(shí)，及時(shí)切換電源，保持正常降水。

降水期間做好降水臺(tái)班及過程記錄。

2.3排水管布置

根據(jù)實(shí)際情況，本著經(jīng)濟(jì)適用的原則，該工程按照局部集中布井的原則布置排水管。

該項(xiàng)目由于周邊市政配套設(shè)施有待完善，目前尚無市政排水接入點(diǎn)，經(jīng)協(xié)商降水井排水接入原農(nóng)田排水溝渠。

3結(jié)束語

濱湖印象（一地）商住樓工程占地廣闊，毗鄰金馬河而建，地下水豐富，且周邊尚無成形的市政給排水管網(wǎng)。通過對(duì)該項(xiàng)目打井、布管的設(shè)計(jì)分析及施工驗(yàn)證，為今后類似工程的施工，積累了經(jīng)驗(yàn)，并取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

可以得出結(jié)論：

（1）施工前應(yīng)認(rèn)真搜集、調(diào)查該項(xiàng)目的地勘報(bào)告和金馬河的水文資料。與市區(qū)工程項(xiàng)目相比較，郊外且臨河工程項(xiàng)目涌水量大、地下水位高，砂卵石含水層滲透系數(shù)及有關(guān)計(jì)算取值應(yīng)充分考慮該影響因素。

（2）大范圍的排水管網(wǎng)，井距及沉淀池設(shè)置很重要，科學(xué)設(shè)置可以有效避免堵管和泥沙淤積。根據(jù)施工驗(yàn)證，井距按35 m設(shè)置最經(jīng)濟(jì)，降水施工從2013年3月底至今未出現(xiàn)堵管現(xiàn)象。

［作者簡介］楊凌卿（1986—），男，本科，高級(jí)工程師，主要從事項(xiàng)目管理，資產(chǎn)管理工作。

［通信作者］王浥帆（1980—），男，碩士，正高級(jí)工程師，主要從事施工生產(chǎn)、項(xiàng)目管理工作。