萬 敏，徐永康，陳浩陽，張子房

（1、中國建筑第四工程局有限公司 廣州510665；2、中建四局華南建設(shè)有限公司 廣州510663）

0 引言

對(duì)于地下水豐富且土質(zhì)條件不良的基坑，實(shí)現(xiàn)降水的有效性及施工實(shí)用性一直是巖土工程領(lǐng)域探討的問題。尤其在地下水資源豐富的區(qū)域，若降水處理不及時(shí)，待后續(xù)底板施工完成，地下水涌動(dòng)頻繁，造成底板結(jié)構(gòu)開裂，增加后續(xù)結(jié)構(gòu)施工的繁瑣和巨額的修補(bǔ)費(fèi)用［1］。

某項(xiàng)目地處佛山市禪城區(qū)南莊大道南側(cè)、佛山一環(huán)西側(cè)，建筑場(chǎng)地周邊地表水主要為吉利水道，距離場(chǎng)地約800～2 000 m，西江支流水道與場(chǎng)地水力聯(lián)系較小，地下水主要受大氣降水和地表水滲透補(bǔ)給，排泄以蒸發(fā)和向下滲透排泄為主。上層水賦存于人工填土層的砂層中，含水量較小，含水量的多少受大氣降水及地下水位的影響大；孔隙承壓水主要賦存于不同粒級(jí)砂土層，場(chǎng)地內(nèi)含水層為第③層中砂、第④層粉細(xì)砂、第⑤層粉細(xì)砂和第⑥層粗砂之中，為第四系三角洲向加積層，通透性較好，孔隙度較高，含水量豐富。綜合項(xiàng)目情況，場(chǎng)地地下水涌水量大［2，3］。

在項(xiàng)目地質(zhì)鉆探期間，鉆探時(shí)測(cè)得初見水位為1.30～2.00 m，高程1.30～2.50 m。終孔24 h后實(shí)測(cè)地下水位埋藏為1.60～2.50 m，高程1.00～2.20 m。

根據(jù)地下水位深度結(jié)合理論分析，對(duì)比不同降水施工效果，最終采用輕型井點(diǎn)降水。其所需設(shè)備少，操作簡單，易于管理，適用于不超過6 m 的降水深度，實(shí)際施工后后期現(xiàn)場(chǎng)降水效果明顯，滿足施工的需要，規(guī)避了開裂風(fēng)險(xiǎn)［4，5］。

1 基坑總涌水量

1.1 計(jì)算原理

本項(xiàng)目為均質(zhì)含水層潛水完整井，基坑涌水量計(jì)算如下：

式中：Q為基坑總涌水量；k為土的滲透系數(shù)；M為承壓水厚度；S為基坑水位深；r0為基坑等效半徑，面積為矩形時(shí)半徑r0=0.29（a+b），a、b分別為基坑中心到河岸的橫向、縱向距離。地下水及相應(yīng)剖面如圖1所示［6］。

圖1 地下水位剖面Fig.1 Profile of Groundwater Level

1.2 基坑涌水量

根據(jù)本項(xiàng)目實(shí)際情況將需降水的部位分為6個(gè)板塊，每塊的面積分布相對(duì)規(guī)則（每塊的面積分別為：

1 282 m2、1 062 m2、887 m2、1 670 m2、2 569 m2、894 m2）其中承壓水厚度及基坑水位深度等相關(guān)數(shù)據(jù)根據(jù)地質(zhì)勘察剖面圖獲得，計(jì)算得到每個(gè)板塊的涌水量（Q1～Q6）如表1所示。

表1 每個(gè)板塊的涌水量Tab.1 Water Inflow of Each Plate

2 降水方案的制定及分析

根據(jù)地勘資料和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)計(jì)算得到基坑涌水量，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)的特殊性制定降水方案，分析及處理如下：

2.1 基坑降水的方式

在基坑施工階段，用工程實(shí)例對(duì)降水方式進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，最終根據(jù)降水效果，選擇輕型井點(diǎn)降水［7］。

2.1.1 明溝降水

現(xiàn)場(chǎng)基坑施工階段，作業(yè)面較為緊張，而明溝排水作業(yè)面積要求較高，盡管施工方便，用具簡單，但不適用于在地下水較豐富的地點(diǎn)，若采用這種方法降水，不僅增加施工的工程量，且會(huì)因基坑邊坡滲水較多，增加基坑邊坡的支護(hù)難度。

2.1.2 管井井點(diǎn)降水

前期試用管井井點(diǎn)降水，堵管現(xiàn)象頻出，使得降水效果大打折扣，后得知管井井點(diǎn)降水適用于滲透系數(shù)大的砂礫層。本項(xiàng)目地下水部位地質(zhì)基礎(chǔ)多為粉細(xì)砂層，土質(zhì)不穩(wěn)定易造成砂土涌流，出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，造成設(shè)備損耗，影響抽排水效率。

2.1.3 輕型井點(diǎn)降水

輕型井點(diǎn)的降水原理是根據(jù)射流原理制作形成的降水形式，由噴嘴噴出一部分高壓水在降水中形成負(fù)壓力，進(jìn)而土體中的水在壓力作用下，進(jìn)入到管道中，利用高速水流的動(dòng)能排至地表。粉砂不易堵塞，且比其他井點(diǎn)系統(tǒng)施工更為簡單、安全、經(jīng)濟(jì)，適用于降低水位不深的環(huán)境［8］。

2.2 粉質(zhì)砂層的降水難點(diǎn)及處理

根據(jù)地勘圖可知，水位線為絕對(duì)標(biāo)高2.0 m 上下浮動(dòng)，地下室底板-3.0 m，即整個(gè)降水深度為5.0 m 上下浮動(dòng)，同時(shí)整個(gè)降水井的土質(zhì)均為粉砂層直至井底，粉細(xì)砂層自穩(wěn)能力較差，較松散，無粘聚力。自身有一定的流動(dòng)性，長時(shí)間暴露容易發(fā)生坍塌，尤其是在含水率降低后（經(jīng)過降水）。

針對(duì)粉質(zhì)土質(zhì)的特殊性，輕型井點(diǎn)降水井的開挖面積較小，避免了土質(zhì)長時(shí)間的暴露，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，靈活增加井點(diǎn)數(shù)量，不易造成土體干擾及流砂。粉質(zhì)砂層及水位深度符合輕型井點(diǎn)降水的深度范圍。同時(shí)，在抽排水過程中，人為控制時(shí)間，抽水泵的功率根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要選用，在涌水量較大部位采用功率較大的自吸泵。

2.3 井點(diǎn)布置

沿基坑底部四周每隔一定間距（以及根據(jù)結(jié)構(gòu)側(cè)墻及支護(hù)定位，不影響基礎(chǔ)及土方施工的前提下）布設(shè)井點(diǎn)管，井點(diǎn)管底部設(shè)置濾水管插入透水層，上部與集水總管進(jìn)行連接，然后通過自吸泵將管內(nèi)濾水真空抽出，從而達(dá)到降低基坑四周地下水位的目的，保證了基底的正常施工。

抽水泵的選取：對(duì)于涌水量較大的部位采用三相自吸泵，其余位置采用自吸清水泵。

2.4 輕型井點(diǎn)降水的拆除

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況重新對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗浮驗(yàn)算，在主體結(jié)構(gòu)自重荷載足夠承受地下水對(duì)結(jié)構(gòu)的浮力前，需持續(xù)降水，非塔樓區(qū)域降水時(shí)間持續(xù)至頂板覆土完成，塔樓區(qū)域降水時(shí)間持續(xù)至6 層結(jié)構(gòu)完成［9，10］。

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施

3.1 井點(diǎn)布置

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，降水井所用管的直徑為φ 63。上述計(jì)算的基坑涌水量為22 m3/h，現(xiàn)場(chǎng)抽水泵布置的自吸清水泵流量為1.5～1.8 m3/h，三相自吸泵流量為4～6 m3/h；共計(jì)布置抽水泵數(shù)量為48 個(gè)，三相自吸泵和自吸清水泵各24個(gè)，設(shè)置輕型井點(diǎn)降水40個(gè)。

3.2 輕型井點(diǎn)降水后的涌水量

隨著輕型井點(diǎn)降水井?dāng)?shù)量的增加，基坑水位逐漸下降，即決定涌水量的基坑水深度改變，即現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工，輕型井點(diǎn)降水能達(dá)到降水的目的，以滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的需要［11］。

3.3 實(shí)施難點(diǎn)及處理

在輕型井點(diǎn)降水使用過程中，降水效果明顯且保證了基坑底部積水較少，即使在小雨情況下也能正常施工。但在降水排水的過程中，局部水涌間斷，不穩(wěn)定，使得井點(diǎn)出現(xiàn)局部涌水，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際及土質(zhì)分析：

⑴一般情況下，在降水施工作業(yè)過程中，若管中出現(xiàn)異響，則應(yīng)立即檢查沖洗孔或抽水泵是否正常運(yùn)行，是否因沖孔口密封不嚴(yán)，使得降水系統(tǒng)真空度不高，從而影響降水效率。

⑵在井點(diǎn)布設(shè)時(shí)，沖洗成孔以及埋設(shè)給水管的距離要盡可能縮短，避免造成塌孔現(xiàn)象。

⑶對(duì)于后期的井點(diǎn)封堵問題，由于前期預(yù)埋鍍鋅套管，停止抽水后，應(yīng)對(duì)套管內(nèi)PVC 管進(jìn)行割除，然后套管內(nèi)采用防水粉（堵漏靈）進(jìn)行封堵。

3.4 實(shí)際操作及相關(guān)數(shù)據(jù)

最初的降水效果和實(shí)際數(shù)據(jù)關(guān)系變化如圖2 所示，在降水初期，水位出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，到了后面呈小幅度穩(wěn)定狀態(tài)，說明此時(shí)的降水和涌水量處于相持平狀態(tài)。

圖2 基坑井點(diǎn)降水井點(diǎn)水位折線（現(xiàn)場(chǎng)降水初期）Fig.2 Broken Line Chart of Water Level at Well Point and Dewatering Well Point of Foundation Pit（Early on-site Precipitation）

上述數(shù)據(jù)為降水初期的數(shù)據(jù)，起初水位呈穩(wěn)定下降趨勢(shì)，到后續(xù)涌水量和降水呈穩(wěn)定趨勢(shì)，即水位變化不大，均穩(wěn)定在3 m 左右。抽水泵的數(shù)量為24 臺(tái)，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)合理安排后，針對(duì)此現(xiàn)象，將現(xiàn)場(chǎng)的抽水設(shè)備增加到48 臺(tái)；截取后期部分?jǐn)?shù)據(jù)形成降水折線圖（見圖3），水位滿足現(xiàn)場(chǎng)的施工要求，且降水量和涌水量處于持平狀態(tài)。

根據(jù)圖3 數(shù)據(jù)分析，水位深度基本穩(wěn)定，且水位深度滿足現(xiàn)場(chǎng)正常施工要求，且上述時(shí)間段僅為降水的部分時(shí)間段，晚間的降水工作不間斷，以保證早晨現(xiàn)場(chǎng)正常施工。

圖3 基坑井點(diǎn)降水井點(diǎn)水位折線（增加現(xiàn)場(chǎng)抽水設(shè)備后期）Fig.3 Broken Line Chart of Water Level at Well Point and Dewatering Well Point of Foundation Pit（Add On-site Pumping Equipment Later）

4 輕型井點(diǎn)降水注意事項(xiàng)

⑴在使用輕型井點(diǎn)降水的過程中，應(yīng)該定期注意水質(zhì)中是否含有流砂，若所含流砂比例較大，需組織相關(guān)專家論證。

⑵在布置井點(diǎn)的過程中，應(yīng)考慮布置深度及大小，在個(gè)別涌水量較大的部位應(yīng)該增加輕型降水的布置。

⑶加強(qiáng)對(duì)基坑水位的檢測(cè)，觀察水位的變化，如基坑外水位的變化較大，需立即停止降水，必要時(shí)回灌降水井，防止由于降水引起結(jié)構(gòu)的沉降和部分結(jié)構(gòu)的拉裂。

⑷基坑底板施工完成后，井點(diǎn)部位需要注意用中砂回填，勿用細(xì)砂和土，因?yàn)橹猩暗臐B透性較高，含水率較大，能增加水的存儲(chǔ)性，有效降低涌水量。

⑸針對(duì)廣東地區(qū)天氣變化較大、高溫天氣水汽散熱較快的特點(diǎn)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際關(guān)閉部分抽水泵和減短抽水時(shí)間；降雨天氣合理增加抽水時(shí)間。

⑹抽水泵長時(shí)間的工作避免不了損壞，在此過程中應(yīng)該保證抽水的持續(xù)性，應(yīng)該配備若干抽水泵備用，以防抽水泵損壞，影響抽水效率。

⑺濾水管在開挖施工過程中需密切注意承臺(tái)、鋼板樁支護(hù)等是否已經(jīng)做好回頂加固措施，以防挖機(jī)施工造成開裂等現(xiàn)象。

⑻由于河水漲潮的原因，早晨水位大部分時(shí)間高于傍晚時(shí)期水位，即必要時(shí)早晨降水可增加抽水泵。

5 總結(jié)

針對(duì)本項(xiàng)目的粉砂層降水問題，經(jīng)過實(shí)施，采用輕型井點(diǎn)降水，降水深度適用于不高于6 m 的地下水位降水，同時(shí)在井點(diǎn)布置過程中，需根據(jù)實(shí)際情況合理安排抽水泵的數(shù)量及抽水時(shí)間。在地下水較多且土質(zhì)為細(xì)粉砂層的基坑施工時(shí)，“降”水的時(shí)間應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于“堵”水時(shí)間，從根源上減輕因水位深度帶來的施工困擾，將降水的功率大大提高且保證土體穩(wěn)定性，以滿足后續(xù)施工。