孫偉民

（中鐵二十二局集團(tuán)第二工程有限公司，北京 100000）

在地下工程施工中，大口徑井點降水為主要的方法，其在降低水位、提高土體穩(wěn)定性等方面均具有顯著作用。但若大幅度地降低地下水位，則容易對基坑周邊地面的穩(wěn)定性帶來影響，導(dǎo)致其出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，周邊的現(xiàn)狀建（構(gòu)）筑物也有失穩(wěn)的可能。為在合理的范圍內(nèi)適度降低地下水位，則可以采取止水帷的方案，其在地下水的處理工作中具有較佳的應(yīng)用效果。

1 工程概況

第二垃圾處理廠110 kV發(fā)電并網(wǎng)工程，項目周邊有2條溝渠，勘察資料表明，地下水位約為地表以下0.5 m處，且伴有較明顯的流沙問題。在頂管深基坑開挖期間，于周邊修筑止水帷幕，并采取大口徑降水措施。結(jié)果表明，止水帷幕在地下水處理中的應(yīng)用效果較好。

2 施工準(zhǔn)備以及基礎(chǔ)要求

2.1 施工準(zhǔn)備

全面的準(zhǔn)備能夠給正式工作的開展創(chuàng)設(shè)堅實的基礎(chǔ)。鑒于現(xiàn)場施工環(huán)境的復(fù)雜性，在正式施工前全面收集地質(zhì)及水文方面的資料，結(jié)合工程質(zhì)量要求，經(jīng)技術(shù)可行性論證后，制定完善的施工方案，按規(guī)范報有關(guān)部門審批，通過后方可正式投入使用。全面勘察施工現(xiàn)場的地形和地貌，建設(shè)現(xiàn)場及周邊的建筑物、管線等，對實際施工情況形成準(zhǔn)確認(rèn)識。

2.2 基礎(chǔ)要求

（1）降水作業(yè)時間在基坑開挖前15～20 d，降水作業(yè)深度不可超過基坑分層開挖深度以下0.5～1.0 m，營造無明水的施工條件，以便開展土方開挖作業(yè)。

（2）于管位處布設(shè)底板泄水孔，拆除井點管，降水是一項持續(xù)性的工作，在主體結(jié)構(gòu)施工中均及時采取降水措施，以便形成相協(xié)調(diào)的施工關(guān)系。待頂板覆土后，針對降水井點管采取封閉措施，灌注適量的微膨脹混凝土，以焊接的方式設(shè)置鋼板，形成封閉結(jié)構(gòu)。

3 降水方案

3.1 大口徑井點降水

以現(xiàn)場地質(zhì)條件為準(zhǔn)，將井點管埋設(shè)至特定深度的含水地層中，依托于井管內(nèi)外水位差，將原本賦存在土層中的地下水流至井管，再啟用井管內(nèi)的潛水泵，將其抽出。

大口徑井點降水的適用范圍較廣，在砂性土、淤泥質(zhì)土等多類土層中均具有可行性。頂管工作坑開挖尺寸按8 m×6 m×7 m控制。工作坑成型后，在其周邊利用大口徑井點降水施工，可達(dá)到高效降水的效果。

但從實際情況來看，降水期間周邊地表有較為明顯的不均勻沉降現(xiàn)象，并且基坑周邊生成約10 cm的裂縫，在此影響下，距工作坑約10 m位置的電纜終端塔有一定傾斜現(xiàn)象。

分析其相關(guān)原因，現(xiàn)場地下水較為豐富，土質(zhì)則以流沙為主，隨著基坑開挖進(jìn)程的推進(jìn)，坑內(nèi)地下水位明顯下降（相較于四周而言），導(dǎo)致部分周邊的地下水轉(zhuǎn)至坑內(nèi)，地下水的流動速度明顯提高，土中空隙水壓力不足，土骨架所承受的有效應(yīng)力有大幅度的提高，在其影響下，地下土體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)位移變形現(xiàn)象。

（1）在降水作業(yè)前，從現(xiàn)狀建（構(gòu)）筑物的實際情況出發(fā)，對其采取加固措施，以免在降水過程中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等異常現(xiàn)象。

（2）在施工條件許可的前提下，盡可能采用止水帷幕的施工方法，其優(yōu)勢在于既能夠滿足降水的施工要求，又可減小對周邊環(huán)境的干擾[1]。

3.2 封閉降水

以側(cè)壁帷幕為主體結(jié)構(gòu)，輔以基坑底封底措施，阻截源自基坑側(cè)壁以及基坑底面的地下水，以免其發(fā)生向基坑內(nèi)的流動。在項目施工現(xiàn)場，地質(zhì)以流沙層為主，存在較為豐富的地下水，因此在封閉降水施工時較為適宜采用止水帷幕的方法，減小施工干擾，提高基坑及構(gòu)筑物的穩(wěn)定性。

在基坑開挖和地下建筑物施工期間，通過止水帷幕的應(yīng)用，可以有效阻止地下水的橫向滲流，使基坑在施工全過程中均可維持相對干燥的狀態(tài)，以便基坑開挖工作順利開展。止水帷幕的應(yīng)用優(yōu)勢突出，但必須充分考慮現(xiàn)場地質(zhì)條件、環(huán)境等因素，盡可能增強止水帷幕的綜合應(yīng)用效果。

在該綜合施工方案中，重點工作方向在于有效維持基坑周邊地層的穩(wěn)定性，以免在降水期間出現(xiàn)較為明顯的附加沉降現(xiàn)象。通過止水帷幕的應(yīng)用，可以延長地下水滲流的距徑，切斷基坑周邊地下水的流通渠道，以免其發(fā)生向坑內(nèi)的滲流現(xiàn)象，也可以截住坡面以及基底的滲水，穩(wěn)固施工現(xiàn)場的土體，避免水土流失，最大限度減小基坑降水對周邊環(huán)境造成的不良影響[2]。

本工程采取的是“（懸掛式）止水帷幕+基坑支護(hù)系統(tǒng)（密排鋼板樁支護(hù)）”相綜合的方案。

止水帷幕及基坑支護(hù)如圖1所示。

圖1 止水帷幕及基坑支護(hù)形式

實際施工狀況表明，在基坑下有承壓水時，隨著基坑開挖進(jìn)程的推進(jìn)，含水層上覆蓋不透水層的厚度將有所減小，此現(xiàn)象在基坑開挖期間將持續(xù)發(fā)生，承壓水的水頭壓力劇增，將頂裂基坑底板，顯現(xiàn)出突涌現(xiàn)象。

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基坑承壓水層穩(wěn)定性如圖2所示。

圖2 基坑承壓水層穩(wěn)定性

基坑下部有承壓水時，需重點考慮在基坑開挖施工期間所產(chǎn)生的承壓水頭壓力，明確其是否會沖毀基坑底板，進(jìn)一步判斷是否存在突涌的可能。

可根據(jù)壓力平衡展開驗算：

完成基坑開挖作業(yè)后，若不透水層的厚度符合式（1）相關(guān)規(guī)定，表明其具有安全性，即：

式中：H——開挖后不透水層厚度（m）；γ、γw——土和水的重度（kN/m3）；h——承壓水頭高于含水層頂板的高度（m）。

若不滿足上式所提的要求，則需增設(shè)減壓井，通過此途徑降低基坑下部的承壓水頭，削減其不良影響。

3 應(yīng)用效果分析

從技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)效益性等方面對大口徑井點降水和止水帷幕兩種方式的綜合應(yīng)用效果展開對比分析，可以發(fā)現(xiàn)大口徑井點降水的適用范圍較廣，所需成本較低，但就項目施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件而言，則以砂層為主，地質(zhì)的限制性作用較強，因此在技術(shù)層面缺乏可行性。

4 施工要求

4.1 降水井的設(shè)置

基坑開挖需滿足“無水”的基本要求，對此，在基坑內(nèi)采取深井井點降水的方案，按照L=h′+4.5 m計算井點埋設(shè)深度，h′為井點所在處的基坑深度。在設(shè)置降水井前，需要組織抽水試驗，通過此途徑確定降水井的數(shù)量，可以形成科學(xué)的降水井配置方案。

4.2 深層減壓井開啟時間的設(shè)定

（1）基坑內(nèi)土體易出現(xiàn)“底鼓”破壞，在基坑開挖至第四道支撐時，啟用深層減壓井，通過此途徑達(dá)到減壓的效果，以確保其能夠滿足基坑抗?jié)B滲流穩(wěn)定性要求[3]。

（2）施工期間加強現(xiàn)場監(jiān)測，全面掌握實際情況，確定深層減壓井的合適啟動時間。

4.3 其他方面

圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外兩側(cè)的水壓力和土壓力雖有提升但幅度較小，因此在基坑內(nèi)外布設(shè)監(jiān)控點，通過此途徑觀測降水過程中周邊環(huán)境以及基坑的實際情況，判斷降水帶來的影響，根據(jù)反饋的信息指導(dǎo)基坑開挖。按分層、分段的方法組織基坑的開挖作業(yè)，要求降水井中的水位所在位置在基坑分層開挖面標(biāo)高以下0.5～1.0 m，降水時應(yīng)根據(jù)實際情況靈活調(diào)整水泵的數(shù)量，使降水速度穩(wěn)定在合理的區(qū)間內(nèi)。

5 結(jié)語

綜上所述，降水是基坑且尤其是深基坑施工中的重點內(nèi)容，期間存在較多不確定因素，因此在施工前需要進(jìn)行周密規(guī)劃，在施工中采取控制措施，合理應(yīng)用降水方法，在無水的條件中完成基坑的開挖作業(yè)。