探析深基坑施工中的降水技術(shù)

葉　成

摘要：結(jié)合工程實(shí)踐，筆者介紹了工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，確定了基坑降水處理方案及參數(shù)設(shè)定，最后，闡述了降止水效應(yīng)以及降水過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施。實(shí)踐證明，應(yīng)用效果良好，有效保證了工程的順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：深基坑真空井點(diǎn)降水止水帷幕監(jiān)測(cè)

1.工程概況

某小區(qū)場(chǎng)地原始地貌單元屬珠江沖積階地，后經(jīng)人工整平，現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì)平坦。該小區(qū)為一綜合大樓，共4個(gè)塔樓，塔樓15層(裙樓4層)，高度為47.00m，占地面積29657.38m²，總建筑面積116822 4m²。擬建工程有3層地下室，其負(fù)一層建筑面積14638.64m²，負(fù)二層建筑面積18796m²，負(fù)三層建筑面積7424m²，建筑占地面積14638.64m²，城市廣場(chǎng)面積5640m²，建(構(gòu))筑物等級(jí)為二級(jí)，框架結(jié)構(gòu)。

該工程設(shè)計(jì)地坪絕對(duì)標(biāo)高為35.30m(即相對(duì)標(biāo)高±0.00m，支護(hù)設(shè)計(jì)按照此標(biāo)高控制)，現(xiàn)自然地面標(biāo)高約為32.65m。基坑開(kāi)挖底標(biāo)高：基坑一為-9.60m(即絕對(duì)標(biāo)高25.70m)，基坑二為-11.25m(即絕對(duì)標(biāo)高24.05m)。基坑開(kāi)挖深度：基坑一約為6.95m、基坑二約為8.60m。基坑工程安全等級(jí)為二級(jí)。

2.工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

2.1工程地質(zhì)條件

該工程場(chǎng)地地形地貌概述為：場(chǎng)地原始地貌單元屬珠江沖積階地，后經(jīng)人工整平，現(xiàn)地勢(shì)平坦。地層巖性為：場(chǎng)地基坑開(kāi)挖深度內(nèi)埋藏的地層由人工填土、第四系淤積層，第四系殘積層，場(chǎng)地內(nèi)11～25m深處下伏基巖為泥盆系白云質(zhì)灰?guī)r。場(chǎng)地內(nèi)各地層的特征自上而下依次描述如下：

①人工填土(Qm1)：褐黃色或褐灰色，雜填土為主，層厚1.20～7.50m。

②第四系淤積(Q1)含有機(jī)質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰黑色，含少量有機(jī)質(zhì)，稍具腐臭味，搖震無(wú)反應(yīng)，光澤反應(yīng)稍有光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等，呈濕—飽和、可塑一軟塑狀態(tài)。層厚0.50～2.9m。

③粉質(zhì)粘土：褐黃加灰白色，搖震無(wú)反應(yīng)，光澤反應(yīng)稍有光滑，干強(qiáng)度及韌性中等，呈稍濕一濕，可塑一硬塑狀態(tài)，層厚1.50～6.10m。

④含有機(jī)質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰黑色，含少量有機(jī)質(zhì)，局部含有10％～30％的中細(xì)砂，搖震無(wú)反應(yīng)，光澤反應(yīng)稍有光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等，呈濕一飽和、可塑一軟塑狀態(tài)，均勻性差。層厚0.40～2.50m。

⑤中細(xì)砂：褐黃色、褐灰色，成分為石英質(zhì)，混20％～30％粘性土，呈飽和，松散一稍密狀態(tài)。層厚1.20～8.00m。

⑥圓礫：褐黃、灰白色，成分為石英質(zhì)，混10％～30％粘性土及中粗砂，不均勻含少量卵石，呈亞圓形。粒徑大小混雜，一般粒徑為2～20mm，最大粒徑為60mm，飽和，稍密一中密狀態(tài)。層厚0.80～5.60m。

⑦第四系殘積(Qe1)粉質(zhì)粘土：棕褐、褐黃色，由白云質(zhì)灰?guī)r風(fēng)化殘積而成，原巖結(jié)構(gòu)較清晰，含少量巖塊及20％～30％砂、礫石，搖震無(wú)反應(yīng)，光澤反應(yīng)稍有光滑，干強(qiáng)度及韌性中等，呈濕一稍濕、可塑一硬塑狀態(tài)，在局部接近基巖頂面處呈軟塑狀態(tài)。層厚0.50～11.70m。

⑧泥盆系(D)中風(fēng)化(r2)白云質(zhì)灰?guī)r：為場(chǎng)地內(nèi)下伏基巖。紫紅、灰白、深灰色，礦物成分主要有方解石及白云石構(gòu)成，細(xì)晶結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，溶蝕裂隙發(fā)育，巖心呈塊狀、長(zhǎng)短柱狀，屬較硬巖，巖體較完整，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅲ級(jí)。場(chǎng)地內(nèi)鉆孔均鉆至該層，揭露厚度3.00～14.00m。

2.2水文地質(zhì)條件

基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)，勘察場(chǎng)地各鉆孔均遇見(jiàn)地下水，地下水類型屬上層滯水、潛水和巖溶裂隙水類型。上層滯水主要賦存于人工填土、含有機(jī)質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土中，受大氣降水和地表水補(bǔ)給，水量不大，地下水水位隨季節(jié)變化而變化；潛水主要賦存于中細(xì)砂和圓礫中，其水量大，地層滲透系數(shù)約為4.54m／d，水源與珠江有一定聯(lián)系，且此層全部揭穿，基坑開(kāi)挖至該層肘極易形成管涌；受大氣降水、上層地下水及地表水補(bǔ)給等影響，地下水水位隨季節(jié)變化而變化；巖溶裂隙水賦存于白云質(zhì)灰?guī)r⑧中的巖溶裂隙和溶蝕孔洞內(nèi)，受大氣降水、上層地下水和區(qū)域地下水補(bǔ)給，其水量大小和補(bǔ)給、排泄受巖石中巖溶裂隙和溶蝕孔洞的發(fā)育程度和發(fā)育方向控制，主要受大氣降水及地表水等補(bǔ)給，水量變化大，水位一般較穩(wěn)定。場(chǎng)地地下水略具承壓性，承壓水頭高度約6m。地下穩(wěn)定水位埋深0.3～1.8m，相當(dāng)于標(biāo)高30.99～32.68m。

3.處理方案及參數(shù)設(shè)定

本基坑工程以真空井點(diǎn)降水作為主要的降止水方案，并在基坑頂、底分別設(shè)截水溝和排水溝，坡面設(shè)泄水孔等措施。

本工程基坑一設(shè)計(jì)基底-9.600m，基坑二設(shè)計(jì)基底－11.250m，采用二級(jí)真空井點(diǎn)降水分。一級(jí)降水在基坑開(kāi)挖完成前進(jìn)行，二級(jí)降止水在基坑開(kāi)挖支護(hù)至6m深度后進(jìn)行。

(1)設(shè)計(jì)參數(shù)：含水層厚度H-20.2m，基坑等代半徑r=114m，綜合滲透系數(shù)K-4.54m／d，降水7～10d的影響半徑R=140m，降水井動(dòng)水位降深Sw=10m(指井壁外水位)，降水井的等代半徑rw=0.2m，降水面積F-28000m²。設(shè)計(jì)降低深：一級(jí)降深，S=6.5m；二級(jí)降深，S=7.0m。經(jīng)計(jì)算檢驗(yàn)后，Q涌＜Q排。設(shè)計(jì)真空井點(diǎn)降水的參數(shù)見(jiàn)表1。

(2)真空井點(diǎn)布置：本工程在坡頂線外側(cè)1m處布置一級(jí)真空降水井點(diǎn)，在基坑坡面上離坑頂6.0m高處1m平臺(tái)上布置二級(jí)真空降水井點(diǎn)。井點(diǎn)間距按1.5m布置。真空井點(diǎn)沿基坑形狀封閉埋設(shè)，共設(shè)13套主機(jī)。

4.降止水效應(yīng)

4.1止水帷幕作用

在基坑周?chē)荚O(shè)的真空井點(diǎn)形成一個(gè)封閉區(qū)，利用真空井點(diǎn)連續(xù)不斷抽取地下水，使之降低到基坑底部以下，可保持基坑無(wú)集水，便于施工。真空井點(diǎn)系統(tǒng)形成的真空連續(xù)墻截流基坑外流向基坑的地下水，起到止水帷幕的作用。

4.2克服地下水的不良作用

真空井點(diǎn)布設(shè)在基坑外1.00m處，消除了基坑內(nèi)、外壁之間的地下水滲透壓力即水頭差，從根本上避免了地下水造成的流砂、管涌和基坑突涌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。真空井點(diǎn)降水止水不僅降低了滲流水力梯度，還改變了滲流方向，使基坑內(nèi)土體的滲流方向向下并流向真空井點(diǎn).增加了邊坡土體的有效應(yīng)力，提高邊坡支護(hù)的有效性能。

4.3真空輕型井點(diǎn)降水止水

方法影響范圍小，可保障基坑周邊安全。真空輕型井點(diǎn)主動(dòng)抽吸土層中的孔隙水，負(fù)壓的作用使地下水在濾水管附近下降。根據(jù)施工過(guò)程中實(shí)地觀測(cè)，采用真空井點(diǎn)降水止水的方法施工，基坑周邊地下水位變化大。基坑外側(cè)降水漏水較陡，其影響半徑約5m。

5.降水過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

(1)為防止降水引起臨近建筑物及路面、管線出現(xiàn)過(guò)大沉降，在降水井點(diǎn)管與建筑物、管線、路面間設(shè)置了回灌井點(diǎn)，持續(xù)用清水回灌，補(bǔ)充該處的地下水，使降水井點(diǎn)的影響半徑不超過(guò)回灌井點(diǎn)的范圍，使地下水保持基本不變；

(2)冬期施工時(shí)，在井點(diǎn)聯(lián)結(jié)總管上覆蓋上保溫材料以防止管道被凍壞；

(3)井點(diǎn)管應(yīng)保持連續(xù)抽水，并設(shè)備用電源，以避免泥渣沉淀總管相連；

(4)夏季施工時(shí)，由于連遭暴雨，邊坡產(chǎn)生流砂、坍方、坑內(nèi)嚴(yán)面用重積水現(xiàn)象，工程采用如下應(yīng)急預(yù)案：用塑料薄膜在下雨前將邊坡覆蓋保護(hù)好，并備好足夠的抽水設(shè)備(潛水泵、泥漿泵、水泵、電箱)及人員，及時(shí)將雨水排出坑外；及時(shí)清理排水明溝及沉淀池內(nèi)的淤泥。由于措施得力，基坑未出現(xiàn)開(kāi)挖坡面大面積坍方現(xiàn)象；

(5)降水過(guò)程中個(gè)別井點(diǎn)管不能正常工作，經(jīng)檢查后發(fā)現(xiàn)井點(diǎn)管下部的濾管沒(méi)有綁扎好，重新綁扎后該井點(diǎn)管恢復(fù)正常工作；

(6)降水過(guò)程中個(gè)別機(jī)組抽水量過(guò)小，經(jīng)檢查后發(fā)現(xiàn)是管路的密封性不好，有漏氣現(xiàn)象，重新安裝后該機(jī)組恢復(fù)正常工作。

6.監(jiān)測(cè)手段及效果檢測(cè)

6.1監(jiān)測(cè)手段

(1)在基坑四周布設(shè)水平位移觀測(cè)點(diǎn)；

(2)在基坑周?chē)荚O(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)；

(3)在基坑靠近道路和建筑物的方向布設(shè)地下水位觀測(cè)外，并在基坑開(kāi)挖前測(cè)得初始值；

(4)以上各項(xiàng)監(jiān)測(cè)的具體監(jiān)測(cè)次數(shù)、測(cè)量時(shí)間間隔根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施丁進(jìn)度決定，當(dāng)變形超過(guò)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或場(chǎng)地條件變化較大時(shí)，加密監(jiān)測(cè)；當(dāng)大雨、暴雨或基坑荷載條件改變時(shí)加密監(jiān)測(cè)。

6.2效果檢測(cè)

通過(guò)以上的監(jiān)測(cè)方法，在整個(gè)基坑工程施工過(guò)程及后期的觀測(cè)中，未發(fā)現(xiàn)因真空井點(diǎn)降水引起鄰近的建筑物出現(xiàn)沉降過(guò)大的現(xiàn)象，也未發(fā)現(xiàn)鄰近的道路路面出現(xiàn)沉降和管路變形等現(xiàn)象，可以說(shuō)該工程采用真空輕型井點(diǎn)降水完全達(dá)到了預(yù)期的目的。