姜榮

摘要：結(jié)合包頭市多年水文資料記錄及包頭市立體綜合交通樞紐地質(zhì)勘察報(bào)告，對(duì)包頭市立體綜合交通樞紐工程基本概況進(jìn)行分析，比選幾種成熟基坑降水方法并對(duì)降水設(shè)計(jì)及施工要求做了研究，同時(shí)分析基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，證明了基坑降水方案的可靠性、合理性和經(jīng)濟(jì)性。

Abstract： Combining with the records of hydrological data in Baotou City for many years and the geological survey report of the three-dimensional integrated transportation hub in Baotou City， the basic general situation of the three-dimensional comprehensive transportation hub project in Baotou City was analyzed. Several kinds of mature foundation pit dewatering methods were selected and the design and construction requirements for precipitation were made. The monitoring data of the foundation pits was analyzed at the same time the reliability， rationality and economy of the foundation pit dewatering scheme was proved.

關(guān)鍵詞：基坑降水；方案；止水帷幕；施工

Key words： foundation pit dewatering；scheme；waterproof curtain；construction

中圖分類號(hào)：TU46+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）18-0133-03

1 工程概況

1.1 基本概況

包頭市立體綜合交通樞紐工程位于包頭市東河區(qū)二里半機(jī)場(chǎng)與擬建高鐵包西線（呼包銀線）機(jī)場(chǎng)高鐵站之間；二里半機(jī)場(chǎng)航站樓以北，嘎臘木路以西，西河?xùn)|路以東，南海路以南，橫跨機(jī)場(chǎng)高速路，交通十分便利。工程總占地面積321500m2，其中交通中心工程總建筑面積135000m2，其中，①交通中心總建筑面積13.5萬m2，其中地上面積3.8萬m2，地下面積9.7萬m2（不含地鐵配套工程面積）。②機(jī)場(chǎng)高速路下立交工程為雙向四車道，總長(zhǎng)度754m，寬度22m，總面積17820m2；③預(yù)留配套地鐵工程一期范圍與本工程整體共建，面積為2.82萬m2?；硬捎谜w明挖順作法施工，總開挖面積約為7.5萬m2。交通中心基坑開挖深度均為13.75m；地鐵基坑開挖深度16.81～17.31m，下立交基坑開挖深度0～16.8m。

1.2 周邊環(huán)境

包頭市立體綜合交通樞紐基坑?xùn)|側(cè)為東河園林廣場(chǎng)，西側(cè)為正在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的包頭中藥廠，廠房尚未拆遷，距離基坑僅10m；南側(cè)為包頭機(jī)場(chǎng)，機(jī)場(chǎng)高架橋距離基坑22m、機(jī)場(chǎng)航站樓距離基坑46m、機(jī)場(chǎng)跑道距離基坑550m；北側(cè)為包頭市糧庫(kù)，距離基坑約100m。

2 工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)

根據(jù)勘察鉆孔深度內(nèi)所揭露的底層情況，場(chǎng)地表層多為雜填土及素填土；上部地層主要為第四系全新統(tǒng)河流相沖積（Q4al）形成的粉細(xì)砂，夾粉土、中粗砂和粉質(zhì)粘土層；下部地層主要為第四系全新統(tǒng)河流相沖積（Q3l）形成的粉質(zhì)黏土、粉細(xì)砂與靜水湖相沉積（Q3al）形成的粉質(zhì)粘土變換出現(xiàn)。各土層地層巖性特征具體如表1。

2.2 水文地質(zhì)

根據(jù)地勘報(bào)告顯示，本工程地下水豐富，分布多個(gè)含水層，主要為砂層，地下水補(bǔ)給來源以大氣降水、南側(cè)黃河及東側(cè)南海濕地公園滲流補(bǔ)給為主（東臨南海濕地公園，南側(cè)約2.5km為黃河河道），蒸發(fā)是主要排泄途徑。地下水位約1.5～2.5m。根據(jù)包頭市區(qū)多年水文資料記錄顯示，地下水位隨季節(jié)變化較大，水位變幅為0.6～1.6m。場(chǎng)地內(nèi)主要含水層滲透系數(shù)如表2。

2.3 基坑降水方式的選用

基坑降水是指在基坑工程施工過程中，地下水按規(guī)范要求滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)和土方開挖施工的要求，并且要穩(wěn)定控制地下水位變化，避免對(duì)基坑周圍的機(jī)場(chǎng)航站樓、高架橋、中藥廠建筑物和環(huán)境造成危害。目前比較成熟的基坑降水方法主要有：明溝加集水井降水、輕型井點(diǎn)降水、管井井點(diǎn)降水等等。各種降水方法及其特點(diǎn)和使用情況如下：

明溝加集水井降水是在基坑開挖過程中開挖至水線附近時(shí)開挖集水坑用提升泵將積水抽排至基坑周圍排水溝，該方法對(duì)于排除施工用水和天降雨水時(shí)比較經(jīng)濟(jì)、快速。但是對(duì)含水量豐富的潛水含水層降水范圍有限，降水效率較低，過程中影響其它工序推進(jìn)，影響工期進(jìn)度，不適合本項(xiàng)目降水要求。

輕型井點(diǎn)降水是將管徑Φ40鋼管插入場(chǎng)地內(nèi)的含水層，井管與總管采用軟管連接，總管一端設(shè)置抽水設(shè)備，利用抽水設(shè)備將地下水從井管內(nèi)抽出，達(dá)到降低水位為目的，將原有地下水位降至機(jī)構(gòu)底板以下（0.5～1.5m），滿足施工要求。輕型井點(diǎn)降水一般應(yīng)用于面積較小、涌水量較少、降水深度較淺的基坑，輕型井點(diǎn)降水降低水位深度一般在4～6m之間，對(duì)于降水深度大于6m的基坑，可以采用多級(jí)井點(diǎn)系統(tǒng)，占用場(chǎng)地大、設(shè)備多、費(fèi)用高，對(duì)于樞紐項(xiàng)目狹窄的場(chǎng)地和較深的開挖來說很不適合。

管井井點(diǎn)降水是在深基坑四周埋置深于基底的單獨(dú)濾管（無砂混凝土濾管或鋼濾管），地下水通過滲透作用進(jìn)入管井，通過井管內(nèi)的潛水泵將水抽出，達(dá)到降低水位，滿足基坑開挖的方法。管井井點(diǎn)降水特點(diǎn)：①降水深，排水量大，不受吸程限制，降水速度快，排水效果好；②井間距大，平面布置易于調(diào)整，減少作業(yè)面的干擾和影響；③成井工藝簡(jiǎn)單、成熟，成孔（打井）用人工或機(jī)械均可；④降水設(shè)備費(fèi)用低，維修簡(jiǎn)單，施工速度快。本工藝標(biāo)準(zhǔn)適用于滲透系數(shù)較大（10～250m/d）、土質(zhì)為砂類土、地下水豐富、降水深、降水速度快（基坑開挖前15～30天開始降水），但該工藝對(duì)地下水體影響較大，施工時(shí)必須制定詳細(xì)回灌方案，減少環(huán)境影響。

由于本項(xiàng)目基坑開完深度大、場(chǎng)地地下水位高、水量大、主要含水層滲透性較強(qiáng)，故本次降水施工難度較大，地下水問題較為突出。為防止基坑開挖時(shí)產(chǎn)生塌方、管涌、流砂等不良地質(zhì)現(xiàn)象，必須采取相應(yīng)的預(yù)防措施，尤其要注意止水、隔水、降水，以確?；邮┕ぐ踩Ｔ谑┕て陂g應(yīng)進(jìn)行疏干降水，方便土方外運(yùn)，保證施工?；油鈧?cè)布置38.0m長(zhǎng)的三軸攪拌樁，端部置于粉質(zhì)粘土層（隔水層）中，形成封閉型止水帷幕，阻斷基坑內(nèi)外水力聯(lián)系。交通中心開挖深度13.75m，地鐵及下立交開挖深度17.31m，降水深度大，對(duì)工程影響較大的地下水屬潛水類型，根據(jù)工程基坑特點(diǎn)和圍護(hù)設(shè)計(jì)，基坑內(nèi)設(shè)置疏干井，將水降至底板以下2m。基坑外側(cè)四周設(shè)置降水井，將水面降至錨索施工工作面下1m。降水工程全部結(jié)束后，所有的降水井均采用降水井用濾料回填。

針對(duì)本工程地質(zhì)情況以及周邊環(huán)境狀況，采用管井降水。由于本工程地下水豐富、水源補(bǔ)給快、水位高，故采用超深三軸攪拌止水帷幕止水。

3 降水設(shè)計(jì)概況

本工程基坑支護(hù)原設(shè)計(jì)為止水帷幕+灌注樁+高壓旋噴錨索。止水帷幕采用38m長(zhǎng)Φ850三軸攪拌樁；交通中心設(shè)置雙排灌注樁，雙排樁區(qū)域樁頂圈梁通過鋼筋混凝土拉板連接；基坑鄰機(jī)場(chǎng)航站樓側(cè)安全等級(jí)為一級(jí)，其余側(cè)安全等級(jí)為二級(jí)，基坑設(shè)計(jì)使用年限為一年。錨索設(shè)置為一樁一錨，設(shè)置4道（-3m、-6m、-9m、-11.5m），錨索為6Ф15.2@1600，傾角10度，自由段長(zhǎng)度5m，錨固段長(zhǎng)22m/20m、錨固體直徑400mm，端頭5m為擴(kuò)大頭，直徑500mm。為保證基坑支護(hù)的安全穩(wěn)定與土方開挖順利進(jìn)行，坑外設(shè)置降水井（錨索施工階段開啟，錨索施工完成后關(guān)閉），坑內(nèi)設(shè)置疏干井。

3.1 為保證錨索施工，坑外降水井?dāng)?shù)計(jì)算

3.1.1 基坑涌水量估算

3.1.2 單井出水量

基坑外側(cè)降水采用鋼濾管，濾管R=273mm，設(shè)計(jì)井深26.0m，配置潛水泵（10m3/h），單口管井流量=10*24=240m3/d。

3.1.3 坑外降水井井?dāng)?shù)確定

坑外降水井?dāng)?shù)量（n）=涌水量（Qd）/單口管井流量（qw）n=5775/240=24，基坑外側(cè)四周總降水井?dāng)?shù)考慮1.3儲(chǔ)備系數(shù)及觀察井，共設(shè)置128口。

3.2 坑內(nèi)疏干井?dāng)?shù)計(jì)算

3.2.1 基坑涌水量估算

基坑采用止水帷幕進(jìn)行封閉，涌水量按公式Q（疏干降水排水總量）=含水層的給水度*基坑開挖面積*降水深度進(jìn)行估算：其中含水層的給水度取0.17，基坑總開挖面積為7.5萬m2，降水深度17.5m。

涌水量=0.17*7.5*103*17.5=229820m3

3.2.2 單井出水量

基坑內(nèi)降水采用無砂混凝土濾管，濾管R=400mm，設(shè)計(jì)井深26.0m，配置潛水泵（10m3/h），單口管井流量=10*24=240m3/d。

3.2.3 坑內(nèi)疏干井?dāng)?shù)量計(jì)算

坑外降水井?dāng)?shù)量（n）=涌水量（Qd）/單口管井流量（qwt）n=229820/240*10=95，水井?dāng)?shù)考慮1.2儲(chǔ)備系數(shù)及觀察井，共設(shè)置114口。

3.3 降水井布置

本工程外側(cè)設(shè)置降水井128口（保證錨索施工階段降水），主基坑外下立交部分布置間距24m，主基坑四周布置間距12m，基坑內(nèi)設(shè)置疏干井114口，井距20～40m，井深均為26m。（圖1）

4 實(shí)測(cè)結(jié)果及分析

本基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目基于主要監(jiān)測(cè)對(duì)象分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境，具體監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：坑外潛水水位監(jiān)測(cè)；坑外地表沉降；周邊3倍開挖深度的建筑物、高架設(shè)施、管線設(shè)施等的監(jiān)測(cè)。各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)數(shù)量統(tǒng)計(jì)如下：地面沉降觀測(cè)斷面，共24個(gè)斷面（每個(gè)斷面8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)）；坑外潛水水位監(jiān)測(cè)，共26口。全過程安全監(jiān)測(cè)降水和土方開挖。（表3）

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，地表沉降最大速率-0.64mm，累計(jì)變化量-3.84mm、建筑物沉降符合規(guī)范要求，坑內(nèi)水位穩(wěn)定控制在基坑底板以下2m范圍，說明基坑降水方案合理、可靠。

5 結(jié)語(yǔ)

超深止水帷幕與坑內(nèi)管井井點(diǎn)降排水聯(lián)合方案充分考慮水文地質(zhì)及周邊環(huán)境情況，地表沉降及周邊建筑物沉降控制在規(guī)范要求范圍；水位穩(wěn)定控制在底板以下2m范圍；確保基坑安全；施工造價(jià)控制在預(yù)算范圍，在該工程得到成功應(yīng)用。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)地下空間的開發(fā)利用也不斷增強(qiáng)，深基坑工程越來越多，基坑土方開挖與支護(hù)過程中，出現(xiàn)局部地質(zhì)變異性大（本項(xiàng)目出現(xiàn)大面積隔水層）、局部流砂或涌水、積水現(xiàn)象也是在所難免，降排水方案應(yīng)提前充分考慮相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案或處理措施，應(yīng)變突發(fā)情況，降排水應(yīng)急措施是否合理在很大程度上是決定深基坑施工技術(shù)方案是否成功的主要因素之一。

參考文獻(xiàn)：

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