王彥德

(甘肅第二建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730050)

針對(duì)面積較大的深基坑開展降水施工，考慮到基坑的面積較大，可以結(jié)合實(shí)際情況應(yīng)用多樣化的降水方案，如果降水速度太快，會(huì)對(duì)周圍邊坡和環(huán)境產(chǎn)生不利的影響。因此，可以采取周邊輕型井點(diǎn)與坑內(nèi)管井降水相結(jié)合的降水措施進(jìn)行降水。

1 工程項(xiàng)目概況

該工程由3#樓、4#樓及停車庫三部分組成。工程總用地面積為8 798.90m2，總建筑面積為43 594.78 m2。地上建筑面積為37 835.27 m2，地下一層建筑面積為5 759.51 m2。3#樓、4#樓分別為32層，地下一層為停車庫，地上一層為商業(yè)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，2～32層為住宅，局部33層為電梯機(jī)房及樓梯間。建筑高度為95.0m。主樓采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，地下一層采用框架結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)采用樁-筏聯(lián)合基礎(chǔ)[1]。項(xiàng)目開挖支護(hù)包括3#、4#樓及部分地下車庫基坑，北側(cè)與一期相鄰處已支護(hù)完成?；訉?shí)際深度為6.500m，基礎(chǔ)為樁筏基礎(chǔ)?；娱L(zhǎng)約76.2m、寬約71.0m。

根據(jù)該工程《基坑支護(hù)設(shè)計(jì)施工圖》，工程正負(fù)零相對(duì)標(biāo)高為960.72m，基坑周邊自然地面標(biāo)高為 959.65～960.20m，基坑底絕對(duì)標(biāo)高953.02m，考慮地下室柱外邊線，基坑四周外擴(kuò)1 000mm為基坑下口線。根據(jù)工程基坑深度及基坑周邊環(huán)境，設(shè)計(jì)工程基坑周邊深度約為6.20～6.50m[2]。

2 基坑降水方案

2.1 降水目的

首先，加固基坑與坑底的土體，從而減少坑底隆起和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形量，防止坑外地表過量沉降；其次，有利邊坡穩(wěn)定，防止縱向滑移；再次，及時(shí)降低地下水水頭高度，將其降至基底以下一定深度，方便挖掘機(jī)和工人在坑內(nèi)施工作業(yè)。

2.2 地下水影響分析

擬建建筑物基礎(chǔ)采用樁基基礎(chǔ)，基礎(chǔ)持力層為泥質(zhì)砂巖層，根據(jù)勘察報(bào)告及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，水位高程為 957.50m左右，基底標(biāo)高為952.10m，同時(shí)需將地下水降至基坑底面以下1.00m，即設(shè)計(jì)水位最大降深6.40m，降低后高程為951.10m。擬采用井點(diǎn)法(大口徑管徑)降水措施[3]。

2.3 方案選擇

首先，管井降水。施工工序簡(jiǎn)單，機(jī)械設(shè)備對(duì)場(chǎng)地要求不高；造價(jià)低，適宜各種地質(zhì)條件；工期易控制，對(duì)地下水位的控制靈活。

其次，明坑降水。施工工序簡(jiǎn)單，機(jī)械設(shè)備對(duì)場(chǎng)地?zé)o要求，造價(jià)低，適宜各種地質(zhì)條件，工期較易控制，對(duì)地下水位的控制比較靈活[4]。

再次，結(jié)合擬建場(chǎng)地現(xiàn)狀及水文地質(zhì)情況，本場(chǎng)地建議采用管井降水法配合明坑降水法，集水坑采用坑內(nèi)布井共同降低地下水位?；觾?nèi)排水溝設(shè)在施工作業(yè)面內(nèi)，在基坑內(nèi)坡腳內(nèi)側(cè)0.50m處設(shè)置30cm×30cm排水溝，溝底2%找坡，排水溝底部及兩側(cè)采用C20細(xì)石混凝土抹平。排水溝每20m設(shè)置一處集水井，共布置12口坑內(nèi)集水井，集水井深1.5m，直徑0.50～0.60m，井壁采用硬塑料管護(hù)壁，將基坑底面排水溝內(nèi)水匯入集水井，然后用水泵抽走[5]。

2.4 降水井設(shè)計(jì)

本工程降水井采用潛水非完整井計(jì)算，依據(jù)為勘察報(bào)告、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)及JGJ 120-2012 7.3、7.4和附E。

2.4.1基坑涌水量(Q)

Q=πk(H2-h2)/[ln(1+R/r0)+(hm-l)/

l×ln(1+0.2hm/r0)]=892.43m3/d

hm=(H+h)/2=11.9m

2.4.2單井出水能力

式中，rs為過濾器半徑，采用rs=0.15m；l為過濾器進(jìn)水部分長(zhǎng)度，l=2.0m。

2.4.3井點(diǎn)數(shù)(n)

n=1.1Q/q=15.25

式中，q為單井設(shè)計(jì)流量≤單井出水能力q0。

2.4.4群井抽水時(shí)各井點(diǎn)單井過濾器進(jìn)水長(zhǎng)度

y0>l

y0=[H2-0.732Q/k×(lgR0-lg(nr0n1rw)/n]1/2

式中，l為過濾器進(jìn)水長(zhǎng)度；r0為基坑等效半徑；rw為管井半徑；H為潛水含水層厚度；R0為基坑等效半徑與降水井影響半徑之和；R0=R+r0；R為降水井影響半徑；通過以上計(jì)算，取過濾器進(jìn)水長(zhǎng)度為3.0m。

2.4.5降水井深度

單井深度建筑場(chǎng)地現(xiàn)地面高程為959.60m，基坑平均水位高程為957.50左右，基底標(biāo)高為952.10m，同時(shí)需將地下水降至基坑底面以下1.00m，即設(shè)基坑中點(diǎn)計(jì)水位最大降深6.40m，降低后井水位高程為951.10m。

(1)含水層厚度：H=4.0m。

(2)管井深度：依據(jù)為JGJ111-2016《建筑與市政工程地下水控制技術(shù)規(guī)范》。

(3)井點(diǎn)管深度為：

HW=HW1+HW2+HW3+HW4+HW5+HW6

式中，HW為降水井深度，m；HW1為基坑深度，取7.5m；HW2為降水水位距離基坑底要求的深度，取1.0m；HW3為水力坡度作用基坑中心所需增加的深度，由于基坑等效半徑r=32.25m，考慮到圓礫層滲透性大，水力坡降i按0.01考慮，若降水井影響到基坑中心，所需的降水管井深度HW3=r×i=1.04，取HW3=1.0m；HW4為降水期間地下水位幅度變化，根據(jù)地質(zhì)資料，HW2取1.0m；HW5為降水井過濾器的工作長(zhǎng)度，取0.5m；HW6為沉砂管長(zhǎng)度，取2.0m。

代入上式：

HW=7.5+1.0+1.0+1.0+0.5+2.0=12.0m

降水井按照潛水非完整井進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，管井深度取12.0m。

降水井的布設(shè)基坑周長(zhǎng)約250m，考慮到周圍情況比較復(fù)雜，井間距取15.0m，n=16>15.25滿足要求。即沿基坑外側(cè)共布置16口、井深12.0m的管井。降水井?dāng)?shù)量依據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算而來。

2.5 降水井構(gòu)造與設(shè)計(jì)要求

(1)降水井施工順序：井位放線→設(shè)置井位→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)→放置混凝土井壁管→投放礫料→洗井→鋪設(shè)排水管→安裝潛水泵和供電設(shè)備→試抽→降水運(yùn)行→觀測(cè)。

(2)降水施工技術(shù)措施和質(zhì)量控制：①成孔。采用沖擊鉆機(jī)，泥漿護(hù)壁，孔徑為600mm，井深為12.0m；②提漿。鉆孔完畢后馬上提漿，泥漿不再黏附提筒后，測(cè)量孔的深度，保證濾水管下到提前確定的地點(diǎn)；③下管。成孔后立即下井壁管，井管外徑360mm，內(nèi)徑300mm，下管前把井管固定好，下管時(shí)垂直居中，施工必須保證井管接頭質(zhì)量；④井管的連接。管井井口高于現(xiàn)地面0.2～0.3mm，自井口下部1.5m處安裝濾水管，上部安裝實(shí)管，確保含水層全部下入濾水管；⑤填礫。在井口四周均勻回填礫料，填礫環(huán)狀厚度應(yīng)大于100mm，填礫高度從水面到孔底，填礫數(shù)量不小于計(jì)算量的95%，井管與孔壁之間填充的濾料宜選用硬質(zhì)巖石成分的圓礫，填料粒徑為10～20mm；⑥機(jī)械洗井。用活塞、提筒聯(lián)合洗井，若降水井水量處于較小水平時(shí)，剖析成因，若是由于成孔存在缺陷所致，應(yīng)當(dāng)增多孔內(nèi)清潔頻次，一直到水與沙都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；⑦抽水洗井。用潛水泵抽水，水泵下至距降水井底0.5m處抽水。

3 降水對(duì)周邊環(huán)境的沉降控制措施及其他應(yīng)急預(yù)案

3.1 降水對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生的影響和沉降管控手段

因?yàn)榇蠓秶邓?，為此?huì)對(duì)周邊的環(huán)境產(chǎn)生較大程度的影響。第一，因?yàn)榇蠓秶幕油诰颍辉俪惺芡恋膲毫?，?dǎo)致基坑底部與周圍土出現(xiàn)回彈現(xiàn)象，部分情況下回填程度能夠高達(dá)兩三米。第二，坑中大范圍的抽水，導(dǎo)致土體中應(yīng)力發(fā)生改變，在降水程度較為顯著的時(shí)候，在基坑周圍構(gòu)成降水漏斗曲線，這種情況下構(gòu)筑物便會(huì)出現(xiàn)變形情況，從而引發(fā)路面開裂、管線開裂、周圍建筑出現(xiàn)裂紋等現(xiàn)象。為此，使用井點(diǎn)降水應(yīng)當(dāng)格外謹(jǐn)慎且采用恰當(dāng)?shù)牟呗浴?/p>

(1)在基坑開挖降水之前，施工企業(yè)配合第三方監(jiān)測(cè)企業(yè)調(diào)研周圍水文、地質(zhì)狀況，評(píng)估或許受到的影響，并對(duì)道路管線、建筑物等加以測(cè)量，并進(jìn)行拍照與完整記錄，用于今后評(píng)估是否可能會(huì)因此次施工導(dǎo)致形狀改變。

(2)在降水運(yùn)行期間，伴隨挖掘深度的增加逐漸下調(diào)水頭，未抽水的井能夠用來當(dāng)做觀測(cè)孔，對(duì)上面覆蓋的壓力和水頭進(jìn)行管控，以讓開挖基坑穩(wěn)固性達(dá)到相關(guān)要求，這會(huì)在一定程度上減小降水對(duì)周圍環(huán)境的負(fù)面影響。

(3)在基坑掘進(jìn)的過程中，井點(diǎn)降水以最高的抽水量進(jìn)行；在地下室底板、墊層建設(shè)完工后，可以對(duì)抽水量進(jìn)行恰當(dāng)調(diào)節(jié)，確保基坑外部的降水曲面盡量管控在最小范圍，然而應(yīng)當(dāng)在坑外部與內(nèi)部設(shè)立水位觀測(cè)井，對(duì)水位進(jìn)行恰當(dāng)管控。

(4)運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)化設(shè)施，對(duì)周邊環(huán)境加以監(jiān)控，若發(fā)現(xiàn)異常第一時(shí)間解決，對(duì)抽水井和抽水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，引導(dǎo)降水運(yùn)行與掘進(jìn)作業(yè)。

(5)建設(shè)單位及時(shí)整理基坑開挖和降水時(shí)的水位資料，并及時(shí)送交現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目部，繪制相關(guān)的圖表、曲線。

(6)如果在抽水期間出現(xiàn)周邊構(gòu)筑物與道路下沉程度在預(yù)警數(shù)值以上的情況，則將臨近的降水井當(dāng)做回灌井，不間斷地灌水，讓此位置的地下水得到充分補(bǔ)充，讓降水井點(diǎn)所影響的范圍在回灌井點(diǎn)的范圍以內(nèi)，避免回灌井點(diǎn)外部構(gòu)筑物地下水大量喪失，確保地下水不發(fā)生大的變化。回灌水應(yīng)當(dāng)使用清水，以避免井點(diǎn)發(fā)生阻塞問題。一方面要發(fā)揮隔水功能，另一方面要避免回灌水溢出對(duì)基坑內(nèi)的施工活動(dòng)產(chǎn)生不良影響。

3.2 降水中的其他應(yīng)急預(yù)案

對(duì)于無法清除干凈的上層滯水，配備相應(yīng)的排水管，采用明排的手段，利用排水管將水引入軟管，然后依托軟管將水引到基底排水溝，之后依托集水井統(tǒng)一將水抽出。滯水排水管使用型號(hào)為φ25的塑料花管，外層以窗紗覆蓋。滯水排水管伸到土壤的深度大概在1m，外面露出300mm左右。排水管與排水孔的間隔以較小半徑的石粒進(jìn)行充填，外面的口使用黏土封住，排水管的布設(shè)根據(jù)基坑滯水的實(shí)際狀況確定。

3.3 降水運(yùn)行操作要求

3.3.1試運(yùn)行

(1)在施工前，對(duì)全體施工及管理人員做好技術(shù)交底，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)作詳細(xì)交底，使全體人員明確本工程的技術(shù)要點(diǎn)。

(2)在試運(yùn)行前，準(zhǔn)確測(cè)定各井口和地面標(biāo)高、靜止水位，以檢查抽水設(shè)備、抽水與排水系統(tǒng)能否滿足降水要求。沿基坑周邊布設(shè)鋼管或塑料主排水管，坑內(nèi)管井及明排水抽入主排水管，主排水管尺寸為325鋼管，根據(jù)水流量確定是否布置雙管，經(jīng)沉淀池沉淀后排入城市下水管網(wǎng)或現(xiàn)場(chǎng)可利用的排水通道。

(3)沉淀池1～3個(gè)，沉淀池尺寸為2.5m×2.5m×2.0m，可為鋼板制作，也可為37磚墻，沉淀池具體尺寸和位置根據(jù)抽水量和排水口位置確定。

(4)降水設(shè)備(主要是潛水泵)在施工前要及時(shí)做好調(diào)試工作。

(5)在降水井的成井施工階段應(yīng)邊施工邊抽水，及時(shí)降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)基坑中的地下水位。

3.3.2降水運(yùn)行

(1)基坑外的降水井應(yīng)當(dāng)在基坑掘進(jìn)之前的7d開始運(yùn)行，確保在規(guī)定時(shí)間將基坑的地下水位下降到距坑底0.5m以下。

(2)坑外降水井抽水時(shí)，潛水泵的抽水間隔時(shí)間由短及長(zhǎng)，每次抽水井內(nèi)水抽干后，應(yīng)立即停泵，對(duì)于出水量較大的降水井，每天抽水的次數(shù)要相應(yīng)增多。

(3)降水井的運(yùn)行數(shù)目，應(yīng)當(dāng)依據(jù)基坑掘進(jìn)作業(yè)情況及時(shí)調(diào)節(jié)。

(4)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備充足的潛水泵數(shù)量，其通常要比井?dāng)?shù)的四分之一多。運(yùn)用的潛水泵應(yīng)當(dāng)進(jìn)行充分的保養(yǎng)，若發(fā)現(xiàn)存在異常的潛水泵，應(yīng)當(dāng)馬上修理，不能修理的應(yīng)當(dāng)?shù)谝粫r(shí)間替換。

(5)降水運(yùn)行過程中，作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采用24h值班制，值班工作人員應(yīng)當(dāng)將各種質(zhì)量問題記錄備案。

(6)降水運(yùn)行過程中應(yīng)對(duì)出水量、運(yùn)行時(shí)間做好記錄，并及時(shí)分析整理，繪制各種圖表，以合理指導(dǎo)降水工作。降水運(yùn)行記錄每天提交1份，對(duì)停抽的降水井及時(shí)測(cè)量水位，每天1～2次。

3.4 降水運(yùn)行的注意事項(xiàng)

(1)應(yīng)做好基坑內(nèi)的明排水準(zhǔn)備工作，以便遇降雨時(shí)能及時(shí)將基坑內(nèi)的積水抽干。

(2)應(yīng)經(jīng)常檢查泵的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)不正常，應(yīng)及時(shí)調(diào)泵并修復(fù)。

(3)應(yīng)保證電源供給，如遇電網(wǎng)停電，有關(guān)單位須提前2h通知降水施工人員，以防止停電造成基坑抽水停止，本項(xiàng)目部擬準(zhǔn)備滿足負(fù)荷要求的柴油發(fā)電機(jī)組。

(4)根據(jù)開挖順序、開挖進(jìn)度等情況及時(shí)調(diào)整降水井的運(yùn)行數(shù)量。

3.5 降水井井管保護(hù)措施

(1)井位盡可能靠近支護(hù)邊，沿基坑坡頂水平向約80～100cm。

(2)井管口設(shè)置醒目標(biāo)志。

(3)協(xié)同總包單位與挖機(jī)施工人員做好井管保護(hù)工作。

3.6 注意事項(xiàng)

土方開挖施工至水位前，應(yīng)提前15d預(yù)降水，預(yù)降水應(yīng)控制降水速率，并采取逐級(jí)控制措施，以保證疏干效果，水位降至坑底以下1m左右處才可進(jìn)行基坑開挖工作，降水深度不得過深，以盡量減輕對(duì)周圍建筑的影響。

管井降水期間，定期取樣測(cè)試含砂量，含砂量不應(yīng)大于0.1‰。同時(shí)重視埋設(shè)井管時(shí)的成孔和回填砂濾料的質(zhì)量；管井礫料采用米石，填礫前應(yīng)徹底換漿，然后向井管四周填礫，開始時(shí)速度不宜過快，待井管內(nèi)出水后，再加快填礫速度。

降水井開始工作后，應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：①派專人在工地值班，巡回檢查抽水運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)含沙率超標(biāo)，應(yīng)及時(shí)采取措施；②做好降水井水位的測(cè)量并記錄；③要積極配合基坑土方開挖，基坑內(nèi)部的降水井因開挖需要停止降水時(shí)，要做好井口維護(hù)，開挖停止后要立即恢復(fù)降水；④要保證不間斷供電，必要時(shí)現(xiàn)場(chǎng)提供雙回路電源，不因停電而長(zhǎng)時(shí)間間斷降水。

4 結(jié)語

綜上所述，在深基坑工程項(xiàng)目施工過程中，選擇合適的降水方案對(duì)提升工程項(xiàng)目整體的建設(shè)質(zhì)量具有重要意義。本文結(jié)合實(shí)際的工程項(xiàng)目施工案例，選擇了科學(xué)的降水方案，并對(duì)其降水施工階段的各類注意事項(xiàng)進(jìn)行分析和研究，在保障工程項(xiàng)目施工質(zhì)量的同時(shí)，節(jié)約了工程項(xiàng)目的施工成本，也減少了施工過程對(duì)周圍邊坡和環(huán)境所產(chǎn)生的不良影響，收到了較好的施工效果，值得其他工程項(xiàng)目借鑒和參考。