張志敏，王 湫

（中國(guó)二十冶集團(tuán)有限公司，上海 201900）

隨著我國(guó)城市建設(shè)的不斷發(fā)展，土地資源的逐漸稀缺，綜合考慮戰(zhàn)時(shí)與平時(shí)的人防需要，越來(lái)越多的城市在成熟繁華的商業(yè)街道路下修建地下人防工程[1]。因所處地理位置的特殊性，為了減少新建工程對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，此類(lèi)地下工程多采用逆作法施工，基坑需要提前進(jìn)行降水施工，為基坑開(kāi)挖和后續(xù)工序創(chuàng)造無(wú)水作業(yè)條件。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

本人防工程位于某城市鬧市區(qū)，是繁華的商業(yè)地帶，該區(qū)域居民密集，人車(chē)流量大。本次地下人防工程全長(zhǎng)1023m，人防結(jié)構(gòu)寬度為33.4m，地下二層，人防建筑面積約7 萬(wàn)m2，頂板厚500~600mm，覆土2.0m 左右，結(jié)構(gòu)埋深約13~15m，負(fù)一層層高5.25~5.75m，負(fù)二層層高為5.7~7.0m，結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土無(wú)梁樓蓋體系。為盡量減少對(duì)周?chē)煌ㄓ绊?，本工程采用“蓋挖逆作法”進(jìn)行施工，即先做頂板，等頂板結(jié)構(gòu)施工完畢，回填后先恢復(fù)路面通車(chē)，之后采用“蓋挖逆作法”施工頂板以下的工程。

結(jié)構(gòu)側(cè)墻外采用雙輪銑支護(hù)墻兼止水帷幕作為外圍護(hù)，其中止水帷幕穿透透水層進(jìn)入透水系數(shù)較小的粉質(zhì)黏土層。人防工程地下室基底深度為設(shè)計(jì)路面（±0.00）以下約13.5~17m 之間，根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及降水規(guī)范要求，地下水位應(yīng)降至基底以下0.5~1.0m 左右。

1.2 地質(zhì)概況

場(chǎng)地處于海相沉積一級(jí)階地，經(jīng)城市建設(shè)平整后，地面較平坦，為現(xiàn)狀行車(chē)道路及人行道，自然地面標(biāo)高4.00～4.86m，相對(duì)高差0.86m。場(chǎng)地兩側(cè)均為1～16 層已有建筑。道路及兩側(cè)分布地下管（線）網(wǎng)較復(fù)雜。

勘察孔最大深度為20.70m，場(chǎng)地的地基土層為第四系海相沉積物，根據(jù)巖性組合和工程性質(zhì)的差異，劃分為6 個(gè)工程地質(zhì)層，自上而下分述如下：

①雜填土（Q4ml）：全場(chǎng)地分布，厚度0.4～1.0m，松散～稍密狀，成分以粉細(xì)砂為主，夾有少量建筑垃圾，頂部混凝土基路面約0.1m，為筑路人工回填土。

②粉砂（Q4m）：全場(chǎng)地分布，厚度2.5～9.3m。頂板埋深0.4～1.0m，松散～稍密狀，稍濕～飽和，土黃、淺灰色，土質(zhì)不均勻，局部漸變?yōu)榉弁粱蚣?xì)砂，部分含礫砂（石英質(zhì)）較多，夾貝殼碎屑較多，壓縮模量 Es＝7.9，天然重度 γo＝20.45kN/m3。松散～稍密狀，滲透系數(shù)（K）約為 8.0×10－4cm/s。

②1層含珊瑚碎塊粉砂（Q4m）：場(chǎng)地南段（ZK21～ZK34 及ZK55～ZK68）有分布，路段北面未揭露該層。厚度0.90～5.40m，平均厚度2.93m，層頂埋深0.70～4.80m。上部灰白色、底部青灰色，松散～稍密狀，濕，石英質(zhì)，分選性一般，次磨圓狀，以粉砂和珊瑚碎塊居多，珊瑚塊呈細(xì)長(zhǎng)條狀，直徑0.2～3cm，質(zhì)硬。含少量黏粒及少量有機(jī)質(zhì)等，滲透系數(shù)（K）約為 5.0×10－3cm/s。

③粉質(zhì)黏土（Q4m）：場(chǎng)地南段有分布，北側(cè)（ZK1～ZK15 及ZK35～ZK49）缺失該層，厚度1.5～8.9m，可塑狀、局部地段硬塑狀，切面光澤，干強(qiáng)度中等，韌性中等，無(wú)搖震反應(yīng)。層頂深度3.0～8.2m。淺灰黃色，土質(zhì)不均勻，部分漸變?yōu)榉弁?，夾少量中粗砂及貝殼碎屑，為中壓縮性土。

④粗砂（Q4m）：全場(chǎng)地分布，厚度 0.9～10.6m，層頂深度 6.5～12.5m，灰黃、灰白色，稍密～中密，濕～飽和，石英質(zhì)，分選性一般，次磨圓狀，黏粒含量約15%～20%，局部夾含少量石英質(zhì)卵石，塊徑 2～5cm 不等，滲透系數(shù)（K）約為 3.4×10－2cm/s。

⑤層粉質(zhì)黏土（Q4m）：全場(chǎng)地均有分布，未揭穿。揭露厚度1.50～8.70m，平均厚度 4.59m，層頂埋深 11.20～18.50m，平均埋深15.25m，層頂高程-14.25～-6.68m?；尹S、黃褐色，可塑狀～硬塑狀、硬塑為主，土質(zhì)較均勻，切面具光澤，干強(qiáng)度高，韌性較好，無(wú)搖震反應(yīng)，局部含少量粉細(xì)砂透鏡體，屬中等壓縮性土。

1.3 地下水情況

場(chǎng)地地下水類(lèi)型為上部孔隙潛水及下部承壓水，未見(jiàn)地表水系，場(chǎng)地西側(cè)200～300m 為大海，場(chǎng)地東側(cè)約200～300m 為河流。

地下水量異常豐富，滲透系數(shù)非常大，基坑開(kāi)挖施工應(yīng)充分考慮地下水對(duì)工程的影響，根據(jù)地下水和地質(zhì)情況本工程采用管井降水，降水井有效深度必須進(jìn)入第④層粗砂。

2 降水方案選擇

2.1 降水設(shè)計(jì)要求

（1）根據(jù)基坑開(kāi)挖深度及施工要求，本工程降水目的和任務(wù)為：①采取分層降水法，層層遞進(jìn)，在相對(duì)時(shí)間內(nèi)盡量減少基坑側(cè)翼壓力，增加基坑的穩(wěn)定性；②把基坑內(nèi)地下水位降至基底下50cm 以下，便于土方開(kāi)挖和基礎(chǔ)施工。

（2）降水工程是為配合土方開(kāi)挖及基礎(chǔ)施工的前期輔助工程，降水施工嚴(yán)格按照現(xiàn)場(chǎng)工作安排進(jìn)行施工和降水運(yùn)行，與土方開(kāi)挖、主體施工等施工密切協(xié)作，保證各方施工進(jìn)展順利。

（3）降水工程要銜接好每一步工作流程和安排，特別是電源保障、土方開(kāi)挖、基礎(chǔ)施工和降水運(yùn)行期間，需各方大力支持與配合，電源線要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況結(jié)合場(chǎng)地布置進(jìn)行安排。

2.2 降水運(yùn)行安排（采取分層降水）

本工程降水采取分層降水法，層層遞進(jìn)，在相對(duì)的時(shí)間內(nèi)盡量減少基坑側(cè)翼壓力，增加基坑的穩(wěn)定性，其中成井后可根據(jù)單井的出水量，確定水泵的規(guī)格、數(shù)量及揚(yáng)程。本基坑內(nèi)降水按土方開(kāi)挖次序相應(yīng)的分為三個(gè)階段。

第一階段為頂板施工前降水：計(jì)劃提前降水至頂板底以下2m 左右，即降至路面以下4.5m。

第二階段為負(fù)一層施工前降水（頂板結(jié)構(gòu)已完成）：計(jì)劃提前降至負(fù)一層中板底以下1.5m 左右，即降至路面路面以下8.5m。

第三階段為負(fù)二層施工前降水（負(fù)一層結(jié)構(gòu)已完成）：計(jì)劃提前降至負(fù)二層底板底以下1.0m 左右，即降至路面以下17m。

2.3 降水方法及降水井點(diǎn)的布設(shè)

2.3.1 降水方法的選擇

目前基坑開(kāi)挖降水方法很多，有深井點(diǎn)降水，集中明排降水和輕型井點(diǎn)降水等。根據(jù)本場(chǎng)地地層巖性及降水深度的要求，為了保證降水效果，本降水工程采用管井降水來(lái)滿足開(kāi)挖基坑與主體工事正常施工的要求[2]。

2.3.2 基坑水量計(jì)算

（基坑長(zhǎng)度1023m，寬度33.4m）水量采用下式計(jì)算：

（1）Q1=V1×E1+V2×E2+V3×E3+V4×E4（基坑內(nèi)現(xiàn)有含水量）

式中：V-各土層的體積；E-各土層中孔隙水的百分比含量。

查勘察報(bào)告知孔隙比 e1=0.52，e2=0.54，e3=0.43，e4=0.55。

計(jì)算可得：E1=34.2%，E2=35.06%，E3=30%，E4=35.48%。

由此計(jì)算可得基坑內(nèi)水量Q1=175301m。

（2）Q2（基坑內(nèi)滲透水、外部水包含降雨等）

綜合考慮取Q2=120000m。

綜上所述：Q總=Q1+Q2=295301m

2.3.3 井點(diǎn)計(jì)算

按場(chǎng)地的水文地質(zhì)條件，結(jié)合降水工程條件分析，深井點(diǎn)降水單井出水量、單井內(nèi)水位降、基坑水量以及各層的滲透系數(shù)。應(yīng)滿足如下條件：

（1）考慮地下水滲流對(duì)基坑地基土的影響，單井出水量不宜過(guò)大。

（2）基坑降水運(yùn)行時(shí)總排水量應(yīng)大于計(jì)算基坑排水量，Q總=Nq＞Q基，單井出水量選 q=3.5m3/h[3]。

考慮到各土層的單井出水量、滲透系數(shù)、單個(gè)降水井的影響半徑以及同類(lèi)工程的降水經(jīng)驗(yàn)，井間距取值為15m。

按此計(jì)算得：降水井總數(shù)為n=148，如此可滿足上述①、②條件。選用額定出水量3.5m3/h，揚(yáng)程大于20m 的配套潛水泵。

2.3.4 降水井埋藏深度的確定

降水井深度的確定按公式：

式中：Hw-降水井深度，m；Hw1-基坑深度，m；Hw2-降水水位距離基坑底要求的深度，m；Hw3-ir0（i-水力坡度1/10~1/15；r0降水井排間距的或大井概化半徑的1/2），m；Hw4-降水期間地下水位變幅，m；Hw5-降水井過(guò)濾器工作長(zhǎng)度，m；Hw6-沉砂管長(zhǎng)度，m。

Hw=13.5+0.5+20×1/15+4+1=20.3（m）

2.3.5 降水井點(diǎn)綜述

本次基坑基坑降水采用管井（深井）降水法，共設(shè)置148 口降水井，井間距約15m，降水井深度21m，鉆孔井徑￠500mm。采用￠325×3.5mm 的橋式鋼管濾管，外包兩層密目網(wǎng)（80 目）濾布，外填￠2~4mm 細(xì)礫石。

2.3.6 降水井位的布置

由于地下水位埋藏較淺，需先降低地下水位后才能進(jìn)行主體工事頂板剎肩等部位的施工，降水井應(yīng)在止水帷幕施工完畢或與止水帷幕同時(shí)進(jìn)行施工。根據(jù)原施工現(xiàn)場(chǎng)情況確定降水工程方案中將降水井設(shè)置在綠化帶中，井管高出綠化帶，電箱電纜、排水管、沉淀箱直接放置在綠化帶內(nèi)。實(shí)際在施工路面結(jié)構(gòu)時(shí)，由于設(shè)計(jì)變更，綠化帶位置變動(dòng)，使降水井處于機(jī)動(dòng)車(chē)道上，對(duì)來(lái)往交通造成很大影響。

逆作法施工路面恢復(fù)后，后期頂板下部主體結(jié)構(gòu)施工前的降水作業(yè)必須連續(xù)進(jìn)行，在如此繁華的商業(yè)街道對(duì)交通影響很大，尤其是位于路面機(jī)動(dòng)車(chē)道內(nèi)的大型井點(diǎn)在道路兩側(cè)需布設(shè)降水井，施工作業(yè)且先于主體施工，于主體結(jié)構(gòu)施工完畢后方可拆除，并恢復(fù)井點(diǎn)位置處的道路路面，周期較長(zhǎng)[1]。為了解決這個(gè)問(wèn)題，研究出一種隱蔽式降水井施工方法，取得了較好的效果。

3 隱蔽式降水井施工要點(diǎn)

3.1 管井井點(diǎn)設(shè)備的制作

管井采用橋式過(guò)濾鋼管，外包兩層密目網(wǎng)濾布，過(guò)濾部分采用直徑為200mm 以上的鋼筋焊接骨架，外纏鋅鐵絲，再外包孔為1～2mm 的濾網(wǎng)，長(zhǎng)約 2～3m，其管身直徑為 200～500mm，排水管宜為50～100mm 的膠管或鋼管，抽水時(shí)其下端應(yīng)沉入管井最低水位以下，必要時(shí)應(yīng)裝設(shè)逆止閥[4]。抽水機(jī)械采用全自動(dòng)小型潛水泵（浮球式潛水泵）。

3.2 管井井點(diǎn)的布置

井點(diǎn)設(shè)置在基坑內(nèi)，井點(diǎn)布置根據(jù)單口井的降水輻射范圍及井?dāng)?shù)量來(lái)綜合計(jì)算確定。井點(diǎn)布置時(shí)亦要考慮到提前避開(kāi)結(jié)構(gòu)樁柱、梁、集水坑等重要結(jié)構(gòu)部位。

3.3 管井的施工與使用

管井井管施工采用商品泥漿粉再造泥漿護(hù)壁鉆孔法。即在鉆機(jī)鉆孔的同時(shí)向孔內(nèi)投放泥漿，護(hù)住井壁，以免地下水滲出時(shí)造成塌孔。鉆進(jìn)成孔時(shí)，盡量采取快速鉆進(jìn)，避免鉆進(jìn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，鉆具對(duì)井壁機(jī)械擾動(dòng)和沖洗浸泡而造成坍孔、縮頸、泥皮過(guò)厚等不良現(xiàn)象，以免影響成井降水質(zhì)量和效果。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)地層合理選擇技術(shù)參數(shù)，調(diào)整泥漿黏度和密度，在保證孔壁穩(wěn)定的前提下，盡量降低泥漿的黏度和密度，防止因泥漿過(guò)濃和失水量過(guò)大而影響滲透能力；鉆孔直徑應(yīng)比管井外徑大150～250mm，井管下沉前應(yīng)清孔并保持濾網(wǎng)通暢。井管與土壁之間用小礫石填充作為濾層。

下井管時(shí)，嚴(yán)禁擺動(dòng)，造成井壁的損壞和坍垮。井管下到設(shè)計(jì)孔深位置后，稍微向上拉伸提直，固定在孔口中心，使井孔與孔壁之間環(huán)狀間隙均勻合理，便于填濾料[4]。

3.4 井口處理

出水管位于非通行道路上時(shí)，其出水管線可直接留出連至沉砂池。位于道路路面上的降水井排水管可采用暗接處理，即提前將套管（硬質(zhì)排水管）暗埋至道路結(jié)構(gòu)層中，然后連接水泵的軟管穿過(guò)此管，降水最終即可匯入市政管網(wǎng)。井口可采用鑄鐵井蓋（井蓋類(lèi)型以路面設(shè)計(jì)荷載為準(zhǔn)）封閉，以方便檢修、監(jiān)控及道路通行，具體做法如下：

（1）降水井管外排水選用￠50mm（視地質(zhì)情況而定）透明鋼絲膠管，道路基層施工時(shí)提前布局預(yù)埋，排水管連接至相近雨水口（雨箅子井）。

（2）選取DN500 球墨鑄鐵重型井蓋以及配套支座。（井蓋大小視井管直徑而定，井蓋類(lèi)型視道路設(shè)計(jì)荷載而定）。

（3）攤鋪道路瀝青前將井蓋及井圈位置預(yù)留出來(lái)，瀝青層完成之后開(kāi)始安裝井蓋并施工混凝土井圈固定，以此起到保護(hù)降水井口、過(guò)程檢修、道路正常通行的作用，如圖1 所示。

圖1 降水井剖面

在出水管暗接的同時(shí)，水泵的電線電纜均同樣采用穿套管暗埋的方式連接至周邊的三級(jí)箱。

3.5 管井洗井及抽水

下完濾料后進(jìn)行洗井，水源采用自來(lái)水，連續(xù)不斷的往井里注水，下放潛水泵于井管內(nèi)水位以下3m～5m，迅速啟動(dòng)電源抽水，隨水位不斷下降，水泵也同時(shí)下放，直至距井底0.5m 左右為止。如此反復(fù)進(jìn)行，直至抽出的水質(zhì)潔凈、不含泥砂為止[4]。

潛水泵用繩索吊在井內(nèi)，先置水泵深度在降水井下部1m處。然后根據(jù)出水量及降深調(diào)至適當(dāng)位置，直至達(dá)到降水要求。為更準(zhǔn)確地控制降水深度，在每口井的水泵上安裝水位控制器；在每個(gè)水泵出水管上安裝止回閥，防止在停泵的間隙回水倒灌。

平時(shí)應(yīng)定期檢查潛水泵的機(jī)械及電箱電纜部分，如電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)軸、電流、電壓等，并觀測(cè)和記錄管井內(nèi)水位降深和流量[4]。

3.6 管井的保護(hù)

在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，由于井壁逐漸外露，需要密切關(guān)注挖機(jī)等機(jī)械在施工過(guò)程中損壞到井管及線路等，在開(kāi)挖等后續(xù)工序中要做好交底并準(zhǔn)確放線，土方開(kāi)挖時(shí)在接近井管位置做好標(biāo)記，井身周邊采用人工開(kāi)挖。

3.7 井身與頂板及底板的連接處理

與頂板連接時(shí)，在穿越頂板位置，管井井身焊接鋼板止水翼環(huán)，柔性防水材料施工時(shí)需要將井管包裹至1m 高以上，保證此位置防水效果。與底板連接時(shí)，在底板施工時(shí)，將管井位置預(yù)留出約500~1000mm 正方形大小，待主體結(jié)構(gòu)（包括抗浮層）施工完畢，撤掉井身及水泵，將焊好的約2m 長(zhǎng)鋼筋籠下放至井孔中，采用微膨脹細(xì)石混凝土灌實(shí)，頂板部位采用同原底板強(qiáng)度的混凝土澆筑完成，如圖2 所示。

圖2 頂板施工期間布置（標(biāo)注為降水井管）

3.8 降水過(guò)程中的日常監(jiān)控

（1）降水井要保證晝夜連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，防止因停泵使水位上升，造成“涌槽”事故，現(xiàn)場(chǎng)要配備備用電源，保證連續(xù)供電。

（2）降水運(yùn)行期間，值班人員不得擅自離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)定期檢查井的出水量大小、出砂量情況、電氣設(shè)備和泵的情況。

（3）制定值班制度，設(shè)專(zhuān)人巡查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

4 降水施工對(duì)周邊環(huán)境影響及對(duì)策

4.1 地下水流速過(guò)快對(duì)周邊地基土擾動(dòng)而產(chǎn)生破壞

采取對(duì)策：降水井抽水含砂量須符合國(guó)家有關(guān)規(guī)范要求，合理選擇抽水井單井水量、最大允許進(jìn)水流速、濾水管長(zhǎng)度。本工程單泵出水量限定在3.5m3/h 以內(nèi)，防止因出水量過(guò)大，地下水流速過(guò)急，帶動(dòng)粉砂涌入井內(nèi)，造成地基土破壞。

4.2 降水引起地面不均勻沉降對(duì)周邊建筑物的破壞

采取對(duì)策：聘請(qǐng)有資質(zhì)的監(jiān)測(cè)測(cè)量單位，支護(hù)樁施工或降水開(kāi)始起對(duì)周邊建筑物進(jìn)行沉降觀測(cè)，觀測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，分析原因加以解決。

在基坑外與建筑物之間根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況施工回灌井，其施工方法及結(jié)構(gòu)均同程降水井做法，回灌井可作為觀測(cè)孔，對(duì)地下水位進(jìn)行觀測(cè)，若地下水位變化較大，根據(jù)第三方監(jiān)測(cè)報(bào)告要求，有必要時(shí)進(jìn)行地下水的回灌以保證周邊構(gòu)建筑物的安全。

5 結(jié)語(yǔ)

從本工程的實(shí)際降水情況來(lái)看，在整個(gè)的降水過(guò)程中，出水情況均非常良好，經(jīng)取樣測(cè)定井點(diǎn)出水含砂量，其標(biāo)準(zhǔn)都在規(guī)范規(guī)定的范圍以內(nèi)，在降水過(guò)程中也未出現(xiàn)涌沙現(xiàn)象，基坑穩(wěn)定，開(kāi)挖過(guò)程中基底均較為干燥，基坑開(kāi)挖施工順利完成。

由于降水井井口采用井蓋封閉處理，井口隱蔽后沒(méi)有露出路面的部分，完全不影響道路交通，降水井排水管采用暗接包裹處理，降水最終匯入市政管網(wǎng)。相應(yīng)減少了多次維修的人工以及材料的投入，大大降低了施工成本，同樣由于降水井口的隱蔽對(duì)道路交通的影響減至最小，極大地提高了行人及車(chē)輛通行的便利性和安全性，非常適用于位于城市繁華道路，交通通行壓力大的工程。