高 琪

中鐵建設(shè)集團(tuán)西北分公司 陜西 西安 710014

本工程地貌單元屬黃河沖積平原，區(qū)域地下水主要賦存于第四系松散沉積物之孔隙中，潛水和微承壓水間無(wú)良好的隔水層，水力聯(lián)系密切，主要補(bǔ)給來(lái)源是大氣降水滲入。降水滲入補(bǔ)排途徑短、垂直交替強(qiáng)烈，其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)分為就地補(bǔ)給就地排泄、間斷補(bǔ)給連續(xù)排泄這2種方式。而地質(zhì)土層以粉土、黏性土為主，在垂直方向上含水層與相對(duì)隔水層交錯(cuò)分布。在深基坑降排水及開(kāi)挖過(guò)程中，在技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的指導(dǎo)原則下，既要考慮施工難易程度，確保降排水效果，又要滿(mǎn)足工期要求，同時(shí)節(jié)約工程費(fèi)用。本文主要通過(guò)對(duì)某項(xiàng)目二期工程基坑開(kāi)挖施工階段坑內(nèi)淺層滯水原因進(jìn)行分析，介紹采取的相應(yīng)處理措施。

1 工程概況

1.1 工程總體概況

本工程項(xiàng)目占地面積為106 155.5 m2，建筑面積383 969.58 m2，由D區(qū)4棟樓與E區(qū)19棟樓，共計(jì)23棟高層住宅及附屬建筑組成（圖1）。

圖1 某項(xiàng)目二期工程鳥(niǎo)瞰圖

住宅樓主體部分設(shè)計(jì)為剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)部分設(shè)計(jì)為CFG樁＋筏板基礎(chǔ)，地下2層，地上最高25層；車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)為框架結(jié)構(gòu)。本工程設(shè)計(jì)所用標(biāo)高均為黃海絕對(duì)標(biāo)高。擬建場(chǎng)地現(xiàn)狀標(biāo)高為21.57～23.22 m，整平標(biāo)高按22.23 m考慮，D區(qū)基底絕對(duì)高程為15.73 m，E區(qū)基底絕對(duì)高程為15.90 m。

D、E區(qū)地下結(jié)構(gòu)均為主樓地下部分與地下車(chē)庫(kù)相互連通的整體式地下結(jié)構(gòu)，地下結(jié)構(gòu)基底占地面積分別為4 931.64、15 573.44 m2，基坑深度6.0 m，電梯井基坑局部深度7.5 m，集水坑基坑深度8.5 m?；舆吰轮ёo(hù)采用了5個(gè)支護(hù)剖面，分別包含了自然放坡噴漿支護(hù)、土釘墻支護(hù)、支護(hù)樁＋錨桿支護(hù)?；咏邓O(shè)計(jì)采用降水井及疏干井，管井成孔直徑設(shè)計(jì)為0.7 m，采用無(wú)砂混凝土濾水管，濾水管外徑設(shè)計(jì)為0.38 m，反濾層采用中粗砂。降水井沿基坑四周均勻設(shè)置，基坑降水井設(shè)計(jì)深度15 m，間距15 m，基坑內(nèi)布置疏干井，疏干井設(shè)計(jì)深度15 m，設(shè)計(jì)間距25～30 m。

1.2 水文地質(zhì)條件

本工程地形較平坦，高差小，地面標(biāo)高最大值23.22 m，最小值21.57 m，地表相對(duì)高差1.65 m。建筑場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅲ類(lèi)，屬基本穩(wěn)定場(chǎng)地。

地貌單元屬黃河中下游沖積平原，場(chǎng)地地下水類(lèi)型為第四系孔隙潛水，水位埋藏較深，地下水位在7.0～8.6 m，標(biāo)高在14.50 m左右，水位變幅2.0～3.0 m，地下水位變化主要受降水、蒸發(fā)影響和控制。依據(jù)勘探資料，主要為第四紀(jì)全新世黃河沖淤積形成的松散地層，分別為巖性黏土、粉質(zhì)黏土、粉土和粉細(xì)砂。影響基坑支護(hù)及降水深度范圍內(nèi)主要地層可分為6層，自上而下分別為①粉質(zhì)黏土夾黏土、②粉土、③粉質(zhì)黏土、④粉土、⑤黏土夾粉質(zhì)黏土、⑥粉土。

2 降排水現(xiàn)狀及滯水原因分析

2.1 降排水現(xiàn)狀

在基坑降排水以及上層土方開(kāi)挖過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)基坑內(nèi)的降排水效果不佳，土層內(nèi)含水量大，土方作業(yè)無(wú)法正常進(jìn)行，具體現(xiàn)象及存在的問(wèn)題如下：

1）開(kāi)挖未至基底深度（開(kāi)挖4～5 m）時(shí)，土體含水量大，近乎飽和狀態(tài)，靜置后有明水滲出。

2）土體中含水量大，地基承載力低，施工機(jī)械停滯時(shí)有沉陷，無(wú)法正常操作，渣土車(chē)無(wú)法行駛至開(kāi)挖作業(yè)面。

3）稍有擾動(dòng)，地表出現(xiàn)橡皮土，如任其發(fā)展，將產(chǎn)生大面積橡皮土，地基承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，不符合地基驗(yàn)收規(guī)定，需進(jìn)行地基處理，無(wú)論何種地基處理方案，所造成的施工難度、工期成本及費(fèi)用均較大。

4）管井內(nèi)滲水量小，不能連續(xù)排水作業(yè)，降水效果不明顯，地表潛水無(wú)法排出，不能滿(mǎn)足施工需求。

5）電梯井、塔吊基礎(chǔ)開(kāi)挖時(shí)，由于土體含水量大，邊坡出現(xiàn)流砂、坍塌現(xiàn)象，無(wú)法保持邊坡穩(wěn)定狀態(tài)，基坑難以開(kāi)挖成形。

2.2 滯水原因分析

根據(jù)上述基坑降排水及基坑上層土方開(kāi)挖時(shí)的現(xiàn)象和存在問(wèn)題，對(duì)滯水原因以及降排水中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，具體如下：

1）勘察區(qū)域地下水屬于黃河沖積平原水文地質(zhì)區(qū)，含水層巖性以粉細(xì)砂為主，土粒徑越小，結(jié)構(gòu)越致密，滲透系數(shù)越小（圖2），從水平方向上觀察，含水層為多舌狀及透鏡體狀分布；從垂直方向上觀察，含水層與相對(duì)隔水層交錯(cuò)分布，富水性及徑流條件差。

圖2 土的分類(lèi)與土粒粒徑

2）本工程因地表拆遷原因，降水井施工完成后暫停施工長(zhǎng)達(dá)4個(gè)月，停工期間正值雨季，且現(xiàn)場(chǎng)未繼續(xù)進(jìn)行降水作業(yè)，大氣降水對(duì)淺層地下水進(jìn)行了充分補(bǔ)給，附近又無(wú)農(nóng)田灌溉取水，造成短期內(nèi)淺層土體內(nèi)的潛水大量滯留。

3）地質(zhì)土層現(xiàn)狀多為粉土、粉質(zhì)黏土，顆粒細(xì)，質(zhì)密，滲透系數(shù)小，透水性差（圖3），地下水位深度淺，水壓小，流動(dòng)速度慢，而管井降水單位時(shí)間內(nèi)排水量大，不能連續(xù)、不間斷降水。間斷降水停滯期間遠(yuǎn)層地下水回流，對(duì)已抽水區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)給，造成地下水位回升。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)基坑土質(zhì)斷面

4）管井降水適用于粉土、砂土、碎石土、巖土，滲透系數(shù)＞1 m/d，涌水量較大的土層，適用范圍廣、降水效果好，但在黏性土層適用性較差（中間夾有黏土層，上部滯水滲流排出量較?。?，輻射范圍有限，降水效果不佳（圖4）。

圖4 地質(zhì)土層狀況與降水效果分析圖

此外，CFG樁施工造成地下水系出現(xiàn)不同程度的破壞，一定程度上影響了地下水體的流動(dòng)，也是形成局部滯水的原因之一。

3 處置措施及技術(shù)要點(diǎn)

通過(guò)對(duì)淺層滯水的成因進(jìn)行分析以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際開(kāi)挖情況進(jìn)行仔細(xì)研判，同時(shí)，認(rèn)真梳理各種降排水措施的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，針對(duì)本工程不同區(qū)域、不同開(kāi)挖深度，制定了多形式的降排水措施組合，分級(jí)降水，綜合處置的方法，具體的處置措施如下。

3.1 增設(shè)管井降水井點(diǎn)

由于本工程D、E區(qū)基坑面積較大，各區(qū)塊地質(zhì)土層存在不同程度的差異，含水層呈舌狀分布，且與相對(duì)隔水層交錯(cuò)分布，管井井點(diǎn)降水效果也存在較大差異?？紤]到本項(xiàng)目特殊的地質(zhì)情況，結(jié)合周邊環(huán)境、地下管線布置情況，以及原基坑降水設(shè)計(jì)情況，制定了在基坑內(nèi)增設(shè)降水管井的方法，即在原有降水井點(diǎn)中間增設(shè)降水管井，使各井點(diǎn)的降水輻射范圍減小，實(shí)現(xiàn)整個(gè)基坑的降水輻射范圍全覆蓋，合理避免降水低效區(qū)。

新增管井井點(diǎn)的施工技術(shù)參數(shù)按照原設(shè)計(jì)執(zhí)行，井點(diǎn)布設(shè)在原設(shè)計(jì)井點(diǎn)的中間位置，間距控制在15 m左右，避免距離太近，出現(xiàn)局部過(guò)度降水的情況。最終以管井井點(diǎn)降水為主的重力降水法，解決基坑內(nèi)大面積、較深層的潛水問(wèn)題（圖5）。

圖5 增設(shè)降水井后降水敷設(shè)范圍示意

3.2 集水明排

對(duì)于基坑開(kāi)挖過(guò)程中以及開(kāi)挖至基底后，土層中相對(duì)隔水層以上的潛水，降水管井單一降水方法效果不明顯，需要配合集水明排的降排水方法，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中以及基坑底部設(shè)置排水明溝進(jìn)行重力排水。

集水明排降水法施工及設(shè)備均較為簡(jiǎn)單，排水方便，適用于粗粒土層，也用于滲水量小的黏土層。當(dāng)出現(xiàn)細(xì)砂和粉砂時(shí)，地下水滲出會(huì)帶走細(xì)粒，發(fā)生流砂現(xiàn)象，導(dǎo)致邊坡坍塌、坑底涌砂，可在溝內(nèi)填充濾料設(shè)置過(guò)濾層，防止土粒流失。

坑內(nèi)排水明溝網(wǎng)格狀布設(shè)，間距30～40 m，基坑周邊設(shè)置排水明溝。為保證基底土不擾動(dòng)、不流失，可采用錯(cuò)位施工邊挖邊填的施工方法，在排水明溝內(nèi)及時(shí)滿(mǎn)填粒徑為10～30 mm的碎石作為濾水層，縱橫向排水明溝交叉點(diǎn)處設(shè)置集水井，井內(nèi)安裝排水泵，用以及時(shí)排出地表及淺層滲出的明水，可視水量多少連續(xù)或間斷抽水，從而實(shí)現(xiàn)及時(shí)排水，保持基坑干燥（圖6）。

圖6 集水明排排水溝剖面示意

3.3 電梯井基坑局部二次降水

電梯井基坑、集水坑、塔吊基礎(chǔ)等基槽中的局部小基坑開(kāi)挖面積不大，但相對(duì)分散，多呈點(diǎn)狀或線狀分布，局部降水深度與整體基槽降水深度存在1.5～2.5 m高差，需對(duì)局部區(qū)域進(jìn)行小規(guī)模、深層次二次降水作業(yè)。

為實(shí)現(xiàn)小范圍深層次降水，滿(mǎn)足局部深度開(kāi)挖的需求，同時(shí)保證邊坡安全穩(wěn)定，不出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，可考慮利用輕型井點(diǎn)機(jī)具（可在基坑內(nèi)操作，不會(huì)造成基底擾動(dòng)），其具有簡(jiǎn)單、使用靈活、裝拆方便、降水效果好、可防止流砂、提高邊坡穩(wěn)定、費(fèi)用較低等特點(diǎn)，適用于滲透系數(shù)為1×10－7～2×10－4cm/s（黏性土、粉土）的含上層滯水或淺水土層，降水深度可控制在6 m（地面以下）以?xún)?nèi)，可實(shí)施局部二次強(qiáng)制降水作業(yè)。

輕型井點(diǎn)管采用直徑40 mm的PE管，長(zhǎng)度7.0 m，水平間距1.0～1.6 m，采用環(huán)向布置（圖7），對(duì)于位置和數(shù)量，現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)基坑面積進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，孔壁與井管之間濾料采用中粗砂填充密實(shí)、均勻，濾料上方使用黏土封堵，封堵深度不小于1.0 m，井管內(nèi)真空度不應(yīng)小于65 kPa。輕型井點(diǎn)鉆孔，下管完成后，需立即洗井抽水，防止淤堵，保證井點(diǎn)有效，出水正常。

圖7 連續(xù)分布基坑二次降水井點(diǎn)布置平面

3.4 施工技術(shù)要點(diǎn)

1）控制井點(diǎn)位置、間距及深度。合理控制新增降水井與既有降水井的位置和間距，盡量使各井點(diǎn)降水輻射面積均衡，充分發(fā)揮每一口降水井的降水效果，同時(shí)要與各單體、地下車(chē)庫(kù)的建筑結(jié)構(gòu)圖紙相結(jié)合，避免井點(diǎn)位置處于基礎(chǔ)受力較大或與墻柱位置重疊處。

2）控制井點(diǎn)施工質(zhì)量，保證降水效果。在已部分開(kāi)挖的基坑中施工新增降水井，要注意做好鉆井前的準(zhǔn)備工作，保證成孔質(zhì)量，成孔后及時(shí)填充濾料，并應(yīng)及時(shí)洗井，洗井應(yīng)充分直至過(guò)濾器及濾料濾水暢通，并應(yīng)抽水檢驗(yàn)降水井的濾水效果。降水期間，井內(nèi)出水含砂率不得高于0.01%。

3）采用自動(dòng)啟停裝置，自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)降排水連續(xù)作業(yè)。由于本工程所在區(qū)域地質(zhì)土層特殊，粉土、粉質(zhì)黏土滲透系數(shù)小，透水性差，管井井內(nèi)抽水泵單位時(shí)間排水量大于井內(nèi)滲水量，而現(xiàn)場(chǎng)降水井點(diǎn)又有數(shù)量多、分布廣的特點(diǎn)。通過(guò)在抽水泵上合理水位高度增設(shè)自動(dòng)啟停裝置，進(jìn)行自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)了降排水的連續(xù)作業(yè)，同時(shí)大大降低了抽水設(shè)備損壞的概率。

4）監(jiān)控監(jiān)測(cè)?；咏蹬潘巴练介_(kāi)挖期間，加強(qiáng)監(jiān)控監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)關(guān)注降排水效果和進(jìn)展以及觀測(cè)井內(nèi)水位變化、地表土質(zhì)含水量、周邊建筑物地下管線沉降等，并在出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)進(jìn)行應(yīng)急處置。

基坑降水必須在開(kāi)挖至相應(yīng)深度前，進(jìn)行預(yù)降水，并在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，控制基坑內(nèi)地下水在開(kāi)挖面以下1.0 m，不得過(guò)度降水，最終開(kāi)挖至坑底時(shí)，坑內(nèi)降深在坑底0.5 m以下，降水井動(dòng)水位控制在10 m（可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整）。

4 結(jié)語(yǔ)

本文論述了在淺層滯水處理以及基坑降排水施工中，通過(guò)增設(shè)降水管井、局部輕型井點(diǎn)二次降水，并結(jié)合坑內(nèi)集水明排的綜合降排水方法，在短期內(nèi)有效地解決了基坑內(nèi)淺層滯水問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了基坑土方的順利開(kāi)挖，為實(shí)現(xiàn)春節(jié)前完成地基基礎(chǔ)施工提供了有利保證，為春節(jié)后主體結(jié)構(gòu)施工提供了充足的工作面，便于節(jié)后組織作業(yè)班組、各工種施工人員進(jìn)場(chǎng)，避免了用工荒的問(wèn)題，進(jìn)而保證了該項(xiàng)目總體進(jìn)度計(jì)劃的實(shí)施。同時(shí)，該綜合降排水施工方法對(duì)本地區(qū)同類(lèi)項(xiàng)目的施工也有一定的借鑒意義。