劉建軍

（中鐵十四局集團(tuán)第四工程有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

在降水施工作業(yè)過(guò)程中，由于多種因素的作用，會(huì)造成破壞，導(dǎo)致降水工程中斷，從而對(duì)基坑的安全造成一定的危害。所以，在日常的挖掘過(guò)程中，要做好對(duì)降水井的防護(hù)工作，才能防止此類事故的發(fā)生。

1 工程概況

1.1 基坑概況

某工程地下通道降水包含兩條地下通道，分別為1#地下通道、2#地下通道。1#隧道是由東向南呈直線型，橫穿施工主體的下部，全長(zhǎng)約1 242 m；2#地下通道由東向南大致是呈“U”形走向，全長(zhǎng)1 320 m。兩條地下通道相距約2 km。

1.1.1 1#地下通道

1#地下通道里程K0+208～K1+450.000，全長(zhǎng)1 242 m，縱向剖面大致呈W形。

通道分兩期施工，一期為通道兩端，設(shè)計(jì)里程分別為K0+208.000～K0+480.000，長(zhǎng)度272 m，以及K1+212.00～K1+450.00，長(zhǎng)度238 m，開挖寬度13.5～36.8 m，深度0～8.91、0～8.89 m；通道二期里程為K0+480.00～K1+212.00，長(zhǎng)度732 m，開挖寬度32.33～39.8 m，深度8.89～10.05 m。于二期K0+650.000、K1+050.000各設(shè)置1處泵房，泵房開挖深度分別為12.47、13.16 m。

1.1.2 2#地下通道設(shè)計(jì)里程

2#地下通道設(shè)計(jì)里程K0+100～K1+410.000，全長(zhǎng)1 320 m，縱向剖面大致呈W形。

通道分兩期，一期為通道兩端，設(shè)計(jì)里程分別為K0+100.000～K0+410.000，長(zhǎng)度310 m，以及K1+180.000～K1+420.000，長(zhǎng)度240 m，開挖寬度13.61～37.90 m，深度0～9.94 m、0～8.52 m；通道二期里程為K0+420.000～K1+180.000，長(zhǎng)度732 m，開挖寬度32.33～39.8 m，深度8.52～12.0 m。于二期K0+550.000、K0+990.000各設(shè)置1處泵房，泵房開挖深度為14.1 m。

1.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)形式

（1）1#地下通道。采用坑外止水，圍護(hù)加內(nèi)支撐形式，隧道全部采用雙輪銑內(nèi)插型鋼，止水深度32 m。

（2）2#地下通道。2#隧道敞開段采用高壓旋噴樁32 m，其余段采用雙輪銑內(nèi)插型鋼，止水深度32 m。

2 降水方案設(shè)計(jì)

2.1 降水設(shè)計(jì)思路

（1）擬建場(chǎng)區(qū)屬于平原，經(jīng)某江及其支流的長(zhǎng)期泥沙沖積堆積了巨厚的砂礫石層?？辈旖衣兜暮畬訛橛蓤A礫層、中粗砂層組成的潛水含水層，其中圓礫層底埋深12～18 m，平均厚度14 m，滲透系數(shù)約180 m/d；下部巨厚中粗砂層滲透系數(shù)約50～80 m/d，勘探至40 m未揭穿，本次方案含水層厚度按照50 m來(lái)考慮，水位按降至基底以下1 m控制。

（2）地下通道采用圍護(hù)結(jié)構(gòu)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)深32 m，計(jì)劃分段施工。基坑涌水量計(jì)算以采用數(shù)值法進(jìn)行分段計(jì)算。

（3）由于含水層滲透性大，基坑涌水量巨大，開挖過(guò)程中配備足夠的網(wǎng)電、備用電源，以及足夠的抽水自動(dòng)啟動(dòng)裝置，無(wú)人看守裝置。

（4）采用管道排水，基坑排水量大、管線布設(shè)長(zhǎng)，確保管道排水通暢是本工程重點(diǎn)之一。

（5）場(chǎng)地地層主要為砂、圓礫層，不考慮降水對(duì)周邊環(huán)境影響。

（6）在完成降水井和基坑開挖之前，要進(jìn)行驗(yàn)證式的抽水測(cè)試，如降水不符合開挖條件，應(yīng)適時(shí)進(jìn)行方案調(diào)整，保證降水達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

2.2 1#地下通道數(shù)值法計(jì)算基坑涌水量

1#地下通道考慮工期計(jì)劃及供電配置問(wèn)題，計(jì)劃分段施工。本次利用數(shù)值模型方法，采用“放坡開挖”方式及不同鋼板樁圍護(hù)止水方式，要分別對(duì)基坑的涌水量進(jìn)行計(jì)算，這樣可以選出最佳的降水方案。

2.2.1 水文地質(zhì)概念模型

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有巖土工程勘察報(bào)告、水文地質(zhì)條件及鉆孔資料的分析，采用以下方法確定了模擬面的范圍：以基坑為圓心，在井口影響半徑之外設(shè)置邊界。人工設(shè)置的固定水位邊是以每側(cè)邊500 m為基準(zhǔn)，模擬范圍為1 000 m×2 000 m。

在剖面上，通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，將場(chǎng)區(qū)沿垂直方向概括成4個(gè)模擬層，由上至下依次是：第1層為填土、雜填土、耕土；第2層為細(xì)砂層組成的潛水含水層；第3層為圓礫層組成的潛水含水層；第4層為砂層、中粗砂組成的潛水含水層。

2.2.2 地下水流模型

基于上述的概念性模型，可以在不計(jì)水體密度變化的情況下，給出對(duì)應(yīng)的地下水流動(dòng)數(shù)學(xué)模型：

式中：Kxx，Kyy和Kzz為平行于主軸x，y和z方向的滲透系數(shù)（L/T）；為單位體積流量，用以代表流進(jìn)或流出的源匯項(xiàng)（m3/d）；h為點(diǎn)（x，y，z）在t時(shí)刻的水位（m）；Ss為儲(chǔ)水率（l/m）；S為貯水系數(shù)；Sy為給水度；M為承壓含水層厚度（m）；B為潛水含水層厚度（m）。

邊界條件：第一類邊界條件：

其中：Ω為立體時(shí)間域；H0（x，y，z，0）為研究區(qū)各層初始水頭值；H1（x，y，z，t）為研究區(qū)各層第一類邊界上的已知水頭函數(shù)（L）；q（x，y，z，t）為第二類邊界2上的單位面積法向流量[L2T-1]；對(duì)于隔水邊界，q=0。

2.2.3 模型參數(shù)

地下水流的數(shù)學(xué)模型所需的模型參數(shù)包括：（Kxx、Kyy、Kzz），將直接影響到概念模型和實(shí)際水文地質(zhì)模型的匹配程度，并影響到基坑涌水量的大小。該研究將地質(zhì)資料與地層經(jīng)驗(yàn)參數(shù)相結(jié)合，綜合考慮了地層的各向異性，模型的參數(shù)取值見(jiàn)下表1。

表1 模型參數(shù)取值表

2.2.4 源匯項(xiàng)

（1）邊界條件。此次人工將該模式的邊界線設(shè)定成了定水頭的界限，在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，初步的地下水水位以+143.0 m的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算，地面埋深以下1 m。

（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)。模型中，可設(shè)置止水帷幕。

（3）降水井。在Visual Mod flow軟件中，抽水井可設(shè)置過(guò)濾器長(zhǎng)度、層位、抽水量等參數(shù)，觀測(cè)井可以設(shè)置層位，與實(shí)際數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)的對(duì)比性。

3 施工工藝技術(shù)

3.1 降水井施工工藝流程

準(zhǔn)備工作→鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)→定位安裝→開孔→下護(hù)筒→鉆進(jìn)成孔→沖孔換漿→下井管→稀釋泥漿→填砂→止水封孔→洗井→下泵抽水。

3.2 技術(shù)要求

降水施工時(shí)必須達(dá)到以下要求，見(jiàn)表2。

表2 成井施工控制表

（1）井口高度：為避免地面污水滲漏，井頭必須比地面高出0.20～0.50 m。（2）回填濾料：填料按設(shè)計(jì)圖填充，應(yīng)大于過(guò)濾管頂部。（3）粘土封孔：有粘土球的止水段，要嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行粘土封孔。（4）固井：回填過(guò)濾后，井周邊宜用鉆孔或土方回填。（5）鉆孔偏差：鉆孔深度誤差≤±50 cm；鉆孔直徑為圓形；鉆孔高度≤±50 cm。（6）出水含砂率：在經(jīng)過(guò)抽提后，出水砂含量符合有關(guān)規(guī)定。

3.3 前期準(zhǔn)備工作

（1）材料準(zhǔn)備、人員到位、總包“四通一平”、鉆井設(shè)備入場(chǎng)。

（2）測(cè)設(shè)：總承包單位按照施工圖紙和實(shí)際施工，進(jìn)行放線，并作好標(biāo)志。若所設(shè)井口有地表障礙，則應(yīng)采取措施排除障礙，以便于鉆孔作業(yè)。如因場(chǎng)地障礙難以清理或因其他工程情況而使原有的井位置難以進(jìn)行時(shí)，需與技術(shù)人員聯(lián)系，并采取其他方法，如有需要，可對(duì)井位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。

（3）挖井眼，埋設(shè)護(hù)井筒：在埋設(shè)護(hù)井筒時(shí)，護(hù)口管底要插在原有土壤中，在管道外面要用粘土或稻桿進(jìn)行密封，以避免在施工過(guò)程中出現(xiàn)返漿現(xiàn)象；保護(hù)管道的上端高度應(yīng)高于地表0.10～0.30 m。

（4）安裝設(shè)備：在進(jìn)行鉆孔時(shí)，要確保井眼的豎直性，必須將機(jī)臺(tái)固定在一個(gè)穩(wěn)定的位置上，大掛鉤要對(duì)著鉆孔的中央；大鉤、轉(zhuǎn)盤與鉆孔的三個(gè)點(diǎn)成一條直線，嚴(yán)格控制開孔，在鉆頭與鉆桿之間有兩個(gè)鉆孔錐，且彎曲的鉆孔不可下進(jìn)孔內(nèi)。

（5）挖泥漿池：泥漿池的尺寸根據(jù)鉆機(jī)的數(shù)目和排渣量來(lái)決定。

3.4 成井施工

施工機(jī)械設(shè)備選用GF-200型工程鉆機(jī)及其配套設(shè)備。成孔時(shí)采用反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔工藝。

（1）鉆進(jìn)成孔：鉆進(jìn)過(guò)程中，泥漿比重宜控制在1.10～1.15，采用地層自然造漿。

（2）清孔、換漿：鉆孔到設(shè)計(jì)深度后，要清孔、換漿，把泥漿調(diào)整到1.05左右。

（3）下井管：在管內(nèi)，應(yīng)采取下管式懸吊法，在井筒的底端，用鋼板進(jìn)行密封，保證井管與井管的連接牢度，保證焊縫均勻，不存在砂眼。

（4）注濾料，固井：下完井管之后，應(yīng)按照設(shè)計(jì)的規(guī)定及時(shí)充填濾料，然后沿著井內(nèi)四面八方填滿濾料，測(cè)量濾料上表面的高度。

（5）洗井試抽：在過(guò)濾后8 h之內(nèi)用潛水泵沖洗，直到井水沖洗干凈，符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。如果在洗井過(guò)程中，出現(xiàn)井水中含有濾料，必須立即停止清洗，并查明其成因并采取相應(yīng)的措施；如有需要，應(yīng)將其廢棄，并根據(jù)封口的規(guī)定進(jìn)行封閉。

4 降水運(yùn)行方案

4.1 運(yùn)行管理要求

（1）降水井應(yīng)提前抽水，確保在基坑正式開挖之前水位滿足開挖要求。

（2）基坑開挖過(guò)程中，采用自動(dòng)監(jiān)測(cè)地下水位。

（3）現(xiàn)場(chǎng)具備完好的排水系統(tǒng)。在降水運(yùn)行之前，布設(shè)排水管道并且能夠方便接入施工現(xiàn)場(chǎng)排水設(shè)施。

（4）降水需配備獨(dú)立的電源，且配置充足的備用電源，并保證兩者之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。

（5）水泵控制箱要安裝自動(dòng)開啟裝置，保證在電源裝換的過(guò)程中水泵能夠自動(dòng)啟動(dòng)，并且對(duì)水泵的開啟實(shí)現(xiàn)自動(dòng)延時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。

（6）現(xiàn)場(chǎng)安排專業(yè)的、經(jīng)驗(yàn)豐富的項(xiàng)目管理人員值守。

4.2 雙電源措施

本工程場(chǎng)地含水層透水性好，水量大，為保證基坑降水安全，在施工現(xiàn)場(chǎng)中，必須配有兩路電源：一路網(wǎng)電、一路發(fā)電機(jī)組供電。降水運(yùn)行中保證網(wǎng)電停電后發(fā)電機(jī)組能夠及時(shí)供電，以確保降水井的連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.3 水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)

（1）多媒體、多終端水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)，需要的人可在手機(jī)、電腦查看即時(shí)水位信息。（2）現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)LED顯示屏顯示水位即時(shí)信息。（3）采集的水位數(shù)據(jù)可保存，為項(xiàng)目研究提供原始數(shù)據(jù)。

4.4 降水井的保護(hù)措施

降水井的保護(hù)采取如下措施：（1）降水井高于地面30～50 cm。（2）挖機(jī)、渣土車、樁機(jī)等不能碰撞降水井管。（3）所有降水井增強(qiáng)醒目識(shí)別，及時(shí)綁、插標(biāo)記旗，貼反光條，實(shí)現(xiàn)白天、夜間對(duì)降水井的醒目識(shí)別。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，結(jié)合工程的具體條件，制訂項(xiàng)目和重點(diǎn)工程、專項(xiàng)工程的安全防范，并對(duì)安全技術(shù)審批制度、施工安全交底制度、設(shè)施設(shè)備交接驗(yàn)收制度進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定；負(fù)責(zé)項(xiàng)目建設(shè)中的安全工作，對(duì)項(xiàng)目的技術(shù)管理進(jìn)行嚴(yán)格的審核和指導(dǎo)，并組織技術(shù)和質(zhì)量部門對(duì)工程的重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。