沿河深基坑降水施工技術(shù)

摘要：本文主要針對沿河深基坑降水施工技術(shù)展開了研究，通過結(jié)合具體的工程實例，對基坑降水的設(shè)計方面作了詳細(xì)的闡述，并分別對抽水試驗、降水井主要施工技術(shù)等方面的需要提供了一系列的相關(guān)措施，以期能為類似的工程提供有益的借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：沿河深基坑；基坑降水；施工

在基坑施工工程中，支護、降水等施工是當(dāng)前基坑工程凸顯的技術(shù)難題。而降水作為基坑開挖、邊坡保護和地下施工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對確保深基坑工程施工質(zhì)量的重要作用。但是由于基坑降水工程所受的影響因素較多，容易導(dǎo)致安全事故的頻發(fā)。所以，在確保安全施工的條件下進行基坑降水工程的施工尤為重要。

1 工程概況

據(jù)測量，某基坑長約90m，寬約65m，基礎(chǔ)埋深約8.0m，局部為9.8m。場地地層巖性從上到下依次為①層耕地、②層粉土、②1層粉細(xì)砂、③層卵石、③1層中粗砂、③2層圓礫、④層卵石。

場地地下水有一層，為第四系孔隙潛水，水位埋深4m左右，主要存在于③層卵石、③1層中粗砂、③2層圓礫、④層卵石中，含水層厚度>30m。以接受大氣降水入滲、河流及地下徑流補給為主，以蒸發(fā)、地下滲流及人工開采為主要排泄方式。此外，在場地附近1km的人工湖對該區(qū)地下水位有一定的影響，起補給作用。

2 基坑降水方案的確定

基坑降水方法有輕型井點法、管井法、電滲井點法、噴射井點法、深井井點法等等。此外也可以采用止水帷幕技術(shù)達(dá)到對地下水控制的目的。無論采用何種方法，都需要對場地的水文地質(zhì)條件，場地環(huán)境進行全面細(xì)致的分析。在考慮降水方案在技術(shù)上的可行性、安全性、可靠性時，還需要考慮施工難度及經(jīng)濟上的合理性。

基坑降水工程，基坑控制范圍內(nèi)的主要含水層為③層卵石，滲透系數(shù)達(dá)到600m/d，且50m深度范圍內(nèi)全部為卵石層，是一個典型的含水層滲透性強，厚度大的基坑降水工程。根據(jù)本工程場地地層巖性、水文地質(zhì)特性及建筑物基礎(chǔ)埋深、基坑面積及降水各種方法的有效性，綜合考慮，確定采用管井降水方法，基底局部輔助明溝排水。為了防止基坑降水引起周邊建筑的沉降，在基坑和建筑物之間布設(shè)了止水砂樁和回灌井。

3 基坑降水設(shè)計

3.1 基坑涌水量計算

基坑降水設(shè)計首先要對基坑涌水量進行準(zhǔn)確的計算，根據(jù)地下水的類型確定計算公式，本工程基坑范圍內(nèi)主要為潛水。

選擇潛水非完整井計算基坑涌水量：

式中：r0——基坑等效半徑，m；a、b——基坑長寬，m；H——潛水層厚度，hm=（H+h）/2；R——降水影響半徑， ；K——滲透系數(shù)。

沿河深基坑含水層滲透系數(shù)的取值是否合理直接決定著基坑降水的成敗。因此需要根據(jù)現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)，結(jié)合鄰近場地的已有經(jīng)驗確定含水層滲透系數(shù)。在本工程的基坑涌水量計算中，依據(jù)以上原則，確定卵石層的滲透系數(shù)為600m/d，基坑總涌水量計算結(jié)果為14.2×104m3/d，這一計算結(jié)果在降水初期與現(xiàn)場實測結(jié)果基本一致，在基坑降水至基槽以下穩(wěn)定后基坑涌水量略微減少。

3.2 井間距及深度確定

井點間距及深度的確定不是由單個井點的出水能力所決定，而是綜合考慮降水方法、地層含水層的滲透特性、基礎(chǔ)深度、水文地質(zhì)情況和類似降水工程施工經(jīng)驗數(shù)據(jù)及工程類比確定。在基坑降水中確定合理的管井間距迎水面為6m，其余為8m。設(shè)計降水管井終孔井深為22.0m，回灌井井深為10.0m。降水管井距基坑上口線以外2.0～3.0m，沿基坑周邊封閉布設(shè)。

3.3 管井結(jié)構(gòu)設(shè)計

管井結(jié)構(gòu)設(shè)計綜合考慮降水方法、基坑涌水量、抽水設(shè)備的能力、水文地質(zhì)情況。在基坑降水工程中，降水管井設(shè)計開孔口徑600mm，一徑至終孔深度，后下入φ400mm水泥濾水管。降水管井安裝水泥濾水管400mm，地表以下2m內(nèi)安裝水泥壁管。礫料選擇φ2～3mm，四周均勻投礫，填至距地表2.0m時用粘土封井止水。濾水管外包裹透水性較好的尼龍過濾網(wǎng)。成井后應(yīng)及時洗井，并抽至水清砂凈，確保含水層的暢通。降水井（回灌井）剖面如圖1所示。

圖1 降水井（回灌井）剖面

根據(jù)涌水量計算流量，平均單井出水量約64.3m3/h，所以水泵選擇QX120-22-5.5與QX80-22-3干式下泵型單相潛水電泵。

3.4 地面排水系統(tǒng)設(shè)計

在降水井軸線外，設(shè)置集水總管，水力坡度1%，根據(jù)斷面大小分為3級，三級集水總管（φ400mm，排水能力為0.12m3）匯集不超過10口井的水，排入二級集水總管中，二級集水總管（φ630mm，排水能力為0.41m3）連通一級總管及三級集水管。一級集水總管選用2根820mm的管及一條深1.5m、寬1.0m的明溝。通過設(shè)在集水總管線路上的沉淀池沉淀后，清水通過甲方指定的排水口，排入灤河，從而減少了對河流的影響。

4 抽水試驗

基坑降水方案確定后，需要進行抽水試驗，以檢驗滲透系數(shù)的選取是否合理，水泵型號選取是否合適。同時，根據(jù)抽水試驗的結(jié)果對降水的效果做出較準(zhǔn)確的預(yù)測，以便及時調(diào)整方案，確保降水成功。在降水方案確定后，在工程場地進行了群井抽水試驗，在對抽水試驗結(jié)果充分分析后，確認(rèn)降水方案設(shè)計中水文地質(zhì)參數(shù)選取合理，井距、井深確定合適，降水方案合理可行。

5 降水井主要施工技術(shù)

管井施工工藝流程為：井位放線→鉆機就位→鉆井成孔→驗孔→下管填礫→洗井→鋪排水管道→水泵安裝→電力安裝→抽水運行。

在鉆進施工時，井孔應(yīng)保持圓正垂直，要經(jīng)常采用抽桶清理鉆渣。井管下入前注入清水置換全井孔內(nèi)泥漿，為防止井管上下節(jié)錯位，將井管依井方向立直，吊放井管要垂直，并保持在井孔中心。礫料沿井管外四周均勻填入，保持連續(xù)，將稀泥漿擠出井孔。成井后應(yīng)及時洗井，洗井過程中應(yīng)觀測水位及出水量變化情況。安裝并接通電源，做到單井單控電路，并檢查水位及電制動抽水裝置和漏電保護系統(tǒng)。嚴(yán)格控制集水管的封閉性和傾斜方向，保證集水總管的長期穩(wěn)定。

6 應(yīng)急保障措施

沿河深基坑降水由于基坑涌水量大，一旦停止運行基坑內(nèi)水位會在幾分鐘內(nèi)迅速抬升。因此，首先必須保證供電系統(tǒng)絕對有保障，在降水井運行期間配備了3臺120kW的柴油發(fā)電機，并備足相應(yīng)的燃料及人員，同時，確保發(fā)電機處于良好狀態(tài)，以保證降水開始后不能停止。其次，降水用電采用雙路供電，一旦停電，備用電源隨時啟動，做到萬無一失。再次，降水開始后，準(zhǔn)備足夠的備用泵，初期可用大型號的水泵，正常運行期部分可換用較小型號的水泵。最后，降水井運行后，應(yīng)安排專人負(fù)責(zé)管理運行，觀測地下水位。

7 降水引起周邊建筑物沉降及控制措施

基坑降水，一方面將使周邊土層產(chǎn)生附加荷載而導(dǎo)致相應(yīng)的沉降，另一方面將使周邊地基土中部分砂土帶入井中，給周邊建筑物地基造成影響，因此，降水會對周圍建筑物構(gòu)成不同程度的危害。

根據(jù)降水影響地面沉降大小的主要因素，即：土體本構(gòu)、降水維持時間、承壓水的降深和降水井施工質(zhì)量等因素，本工程結(jié)合現(xiàn)場實際情況，在基坑和已有建筑物中間布設(shè)了一排止水砂樁，以防止基礎(chǔ)下部卵石層中的砂土進入降水井，給已有建筑物地基造成嚴(yán)重影響。同時，采用信息化施工，在已有建筑物周邊布設(shè)了一排回灌井，持續(xù)監(jiān)測建筑物的變形，若建筑物變形超出容許范圍立即展開降水井回灌，以避免周邊建筑物的地面嚴(yán)重沉降。

本工程從開始觀測至結(jié)束，在7個多月時間內(nèi)，對已建建筑物的24個觀測點連續(xù)進行了20次沉降觀測，結(jié)果累計最大沉降值5.39mm，最小值0.11mm，平均值1.93mm，從觀測數(shù)據(jù)顯示，通過采取相應(yīng)的技術(shù)措施后，基坑降水對周圍建筑物沉降影響不大。最后一次的觀測數(shù)據(jù)也表明，建筑物沉降已趨于穩(wěn)定。已建建筑物A2號點與A21號點的沉降量曲線圖見圖2。

圖2 沉降量曲線圖

8 降水對地下水的影響及預(yù)防措施

在河流地下水側(cè)向補給兩側(cè)含水層的地段，傍大的影響。同時，由于沿河深基坑含水層通常滲透系數(shù)比較大，大量抽取地下水會對周邊地下水徑流產(chǎn)生較大的影響，并且影響范圍較大。因此，在降水前需要評估降水對周邊地下水的影響，包括影響范圍、影響深度等做出判斷，并解決由此帶來的問題。在降水過程中，根據(jù)勘察報告和現(xiàn)場抽水試驗確定含水層滲透系數(shù)為600m/d。在綜合考慮基坑形狀和涌水量后，對基坑降水對地下水的影響做出了準(zhǔn)確的評估并采取了相應(yīng)的措施。

一方面將基坑降水排出的水通過市政管道排向河，以減少對河流的影響，另一方面通過計算準(zhǔn)確的預(yù)測了地下水的影響范圍和下降幅度，對影響范圍內(nèi)由于地下水位下降引起周邊居民水井干涸給予提供供水和補償，比較合理的解決了降水對周邊居民生活、生產(chǎn)用水的影響。

9 結(jié)語

綜上所述，由于沿河基坑降水施工受到較多影響因素的干擾，施工難度和危險系數(shù)更大，因此，必須要保障基坑的施工質(zhì)量好施工安全。這就需要施工人員在實際施工中不斷的進行總結(jié)與學(xué)習(xí)，嚴(yán)格遵守施工步驟與制度，在確保安全施工的前提下進一步鞏固基坑降水的施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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