河床砂石地質狀況深基坑降水及開挖施工技術

光 俊 民

(山西一建集團有限公司,山西 太原 030012)

河床砂石地質狀況深基坑降水及開挖施工技術

光 俊 民

(山西一建集團有限公司,山西 太原 030012)

結合甘肅涇川污水處理工程粗格柵基坑施工實例，介紹了基坑施工的方案，對降水、開挖、墊層施工等關鍵工序的施工方法控制要點進行了闡述，通過對基坑邊坡及水位的監測，提出了安全保證措施。

砂石地質，深基坑，管井降水，水位監測

1 工程概況

涇川縣城區生活污水處理工程場地位于涇川縣涇河河漫灘，工程設計規模日處理污水量近期處理規模為10 000 m3/d。其中粗格柵及污水提升泵房上部為一層框架結構(池體為鋼筋混凝土結構)。建筑面積260.34 m2，長22.5 m，寬20 m，建筑高度為8.9 m。基坑開挖深度粗格柵為6.6 m，提升泵房為9.45 m，地基采用砂石地基，水池為鋼筋混凝土結構。粗格柵北、西距農田約9 m，東側為細格柵，南側距臨舍較近，施工條件較為復雜,位置見圖1。

本場地位于涇川縣涇河河漫灘，屬小規模的黃土高原山間盆地及河流階地。本場地地層主要為：耕土層，層厚0.4 m～0.5 m；黃土狀粉土，層厚2.2 m～2.4 m；礫砂層，層厚0.3 m；圓礫層，層厚4.0 m～4.6 m；砂質泥巖，最大揭露厚度0.6 m。

地下水位位于5.0 m～5.4 m，礫砂層為主要含水層，屬于第四系松散巖類孔隙水，水量較豐富，主要接受地表水滲漏和側向水流補給地下水。場地西、北三側均有涇川涇河河漫灘。基坑開

挖后坑壁上壓力和水壓力增大，坑壁土體極易向坑內滑移。

2 施工方案的確定

由于本場地土質雜，含有有透水性能的圓礫層，且地下水位較高，在開挖過程中如基坑側壁含水量較大時容易造成塌方，因此根據實際情況需先降水，再開挖，并在基坑周邊設置水平位移觀測點，對基坑進行施工期間的監測，同時對管井水位及基坑水位進行觀測，確保施工期間的安全順利進行。考慮到經濟原因，同時結合場地的實際情況，降水采用管井降水，開挖采用分層放坡大開挖，粗格柵上部坡道預留在靠緊臨舍部位，提升泵房留在細格柵位置，待粗格柵施工完后，用級配砂石回填至細格柵基底標高，再進行細格柵的施工。開挖應分層進行。每層留置1.5 m寬操作工作面，基坑開挖過程及在施工中，為了防止基坑坍塌應采取以下措施：

1)基坑周邊不得堆放土方或其他雜物以防荷載過大；2)為了防止雨水沖刷邊坡，故在邊坡用塑料布進行覆蓋；3)在基坑底部靠近邊坡部位碼放2 m高砂袋，以保證基坑的穩定性。

3 關鍵工序的施工方法控制

3.1 降水

根據本工程特點，該工程采用了管井降水和局部明排法相結合的施工方法。由于基底標高為-12.25 m，所以降水必須降到此標高以下50 cm。

其中，Q為基坑總涌水量；q為單井出水量；n為降水井數量。

根據地質的滲透系數：K=120.0 m/d和上式，算出基坑總涌水量為2 945.634 m3，單井涌水量q=294.5 m3/d。從而確定布設11個管井進行降水，井與井之間距離為10 m左右。對于提升泵房基坑較深的部位如局部水量難以降下去，可設明溝和集水坑的方法進行降水，明溝設在提升泵房的南側和北側，集水坑設在提升泵房靠近細格柵的南北兩側，共設2個1 m×1 m集水坑。布設管井時注意，井距基坑邊不可過遠，最好是1 m左右，否則將影響降水質量。管井布設圖如圖2所示。

降水工藝采用大口徑深層濾層降水，成孔采用沖擊鉆孔成孔，機械下井管，人工填礫成井，洗井至水清后降水井施工完成。成井的深度根據地下水位的高度確定，保證降水后水位在基底標高以下50 cm。本工程的成井深度為10 m。在降水過程中，應保證降水連續進行，不得中斷。需備好發電機，停電時，確保水泵能連續工作。

3.2 開挖

開挖時必須待地下水降至基底500 mm以下時再進行挖土。開挖可采用機械大開挖，裝載機配合反鏟挖掘機挖土。由于地質為砂石地質，土方開挖時按1∶1放坡。開挖應分三層進行。第一層挖至5 m深處留置1.5 m寬的操作工作面,第二層挖至8 m深處留置1.5 m寬的操作工作面，提升泵房應進行第三層開挖，為防擾動原土，第三層在挖掘機開挖到離標高還有30 mm處的時候，采用人工修坡清槽平整。土方隨挖隨運走，不得在基坑邊緣堆土。在基坑底部靠近邊坡部位碼放2 m高砂袋，以保證基坑的穩定性。另對于提升泵房較深部位如局部地下水難以降下去時，可在基坑邊挖一道300寬排水明溝，深度300 mm，由排水明溝將地下水集中排往集水坑，再用水泵抽走。

基坑平整到位后，按設計或建設單位要求進行釬探，探點位置、數量及深度符合要求，并繪制釬探平面圖。

3.3 墊層施工

驗槽后，即可進行基礎墊層施工，墊層施工時，如基底含水量過大，可鋪一層塑料布，周邊可砌200 mm高的磚臺，凈尺寸與墊層大小相同。

3.4 其他注意事項

基坑周邊應挖好排水溝，做好排水工作，防止地表水滲入邊坡或再流入基坑。另外基坑邊坡可用彩條布覆蓋，防止下雨時，雨水將邊坡沖刷，使泥水流入基坑或造成塌方。

4 過程監測

4.1 基坑邊坡監測

為保證邊坡穩定和工程順利進行，需對邊坡進行變形監測。主要對邊坡進行水平位移觀測。

1)觀測點的布置。 在邊坡上部沿基坑邊坡距坡邊800 mm布點，每邊布置觀測點5個，在周圍建筑物四角設水準觀測點進行沉降觀測。2)監測方法。在基坑開挖深度1倍距離的邊坡口垂直延長線上設基準點，打1個固定目標為后視方向，用鋼卷尺放在觀測點上，讀取數值，作為1次觀測。初始值亦要測2次，2次讀數應一致，以保證無誤。3)監測周期。在開挖過程中，每天觀測1次；如發現較大或有突變時，應在上、下午各觀測1次：混凝土墊層澆筑完后視邊坡上體變形情況適當延長觀測周期。觀測結果及時上報監理單位。4)觀測結果分析。對監測的成果，應及時進行定量分析，并根據變形趨勢作出預報觀測。在施工監測中，如果發現變形異常，應及時提交變形警報資料，為采取相應保護措施提供依據。

4.2 水位監測

降水觀測工作主要有降水設備的巡查、降水井水位觀測、基坑水位降深觀測。

1)降水設備的巡查。本降水工程設2名～3名專職降水人員，降水設備巡查由專職降水人員不定期進行，發現問題及時處理。2)降水井水位觀測。降水井水位觀測采用測繩和測鐘直接在井中測量。測鐘為倒置的單面圓筒體，采用鋼管焊接制作，具體尺寸現場確定，以確保正常使用和使用效果為原則。降水井水位觀測點的數量和布置與降水井相同。水位觀測主要以水位降深在基底標高下50 cm為目標。3)基坑水位降深觀測。基坑水位降深觀測采用在基坑中設置觀測孔，觀測孔孔徑、深度、數量現場確定，梅花形布置，距離基坑邊大于10 m。本降水工程觀測時間自基坑開挖前開始，至基坑回填降水工作結束時停止。降水井水位觀測每天進行1次。隨著降水時間延長、降深觀測間期適當延長，觀測結果應詳細、準確、如實記錄并及時上報監理和反饋設計，上報時間為每周1次。

5 安全保證措施

本工程局部雖然放坡較大，但仍不排除有坍塌的危險，故設1名專職監護人員，進行全天監測，并做好沉降記錄，如發現有松動、變形、裂縫現象，立刻撤離現場作業人員，并及時報告上級有關部門，采取防范措施，確保安全生產。

在坡頂周邊距基坑邊緣1 m處開挖排水盲溝，寬500 mm深300 mm的連通坑道通積水坑1 m×1 m×1 m，保證及時用水泵將積水排走，用于排走地表水，不致地表浸泡邊坡和影響作業。

6 結語

通過采取合理的降排水和基坑開挖方案，粗格柵在整個施工總算得以順利完成。然而在施工過程中，因其地質情況與勘察報告的差異，降水井的深度不夠及降水井布設距基坑中心距離過大使局部降水沒達到預期的效果，因此在今后再施工類似工程，需特別注意。另外在施工中要加強基坑穩定性和水位的監測，要有突發事件的應急預案，減少人員和財產的損失。

[1] 《建筑施工手冊》編寫組.建筑施工手冊.第4版.北京：中國建筑工業出版社，2003.

[2] 張可能.深基坑開挖與支護工程設計計算與施工.北京：中國地質大學出版社，2015.

[3] 龔曉南.深基坑工程設計施工手冊.北京：中國建筑工業出版社，1998.

Deep foundation dewatering and excavation construction technologies of riverbed with sandy soil geological conditions

Guang Junmin

(Shanxi1stConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

Combining with coarse grid foundation construction example of Gansu Jingchuan sewage treatment engineering, introduces foundation construction schemes, and describes critical construction technology procedures and construction methods controlling essentials of dewatering, excavation and cushion construction. Through monitoring foundation slope and water level, it finally puts forward safety guarantee measures.

sandy soil geological, deep foundation pit, tube well dewatering, water level

2015-09-20

光俊民(1981- )，男，工程師

1009-6825(2015)33-0094-03

TU463

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