深基坑分級(jí)降水工藝在不透水層土質(zhì)條件下的應(yīng)用

□文/史維樂(lè)

深基坑分級(jí)降水工藝在不透水層土質(zhì)條件下的應(yīng)用

□文/史維樂(lè)

當(dāng)基坑挖深范圍內(nèi)或坑底存在不透水的淤泥質(zhì)土層時(shí)，在該土層以上適量增設(shè)一種井管較短的淺層降水井，利用傳統(tǒng)降水井的降水原理，與設(shè)計(jì)原有的深層降水井形成不同標(biāo)高的兩級(jí)降水井，達(dá)到同一時(shí)間、不同深度、同時(shí)降水的效果。該分級(jí)降水工藝加快了降水施工進(jìn)度、降水效果好、經(jīng)濟(jì)、施工方便，節(jié)省挖土施工工期。

不透水層；分級(jí)；降水井；基坑

天津市屬沿海地區(qū)，地下水位高，地下土質(zhì)軟弱，情況復(fù)雜。對(duì)于城市中心建筑物來(lái)說(shuō)，土方開(kāi)挖時(shí)的邊坡穩(wěn)定、周邊環(huán)境安全是基坑施工的重點(diǎn)。因此，開(kāi)挖前基坑降水效果是決定土方施工工期的關(guān)鍵之一。

1　天津地區(qū)傳統(tǒng)降水工藝

天津地區(qū)深基坑降水常采用的φ700mm大口井是由無(wú)砂大孔管鏈接成的。井底標(biāo)高一般在基坑底以下6～7m左右，在豎向形成300～350m2左右的降水范圍。但當(dāng)挖深范圍內(nèi)或坑底存在不透水的淤泥質(zhì)土層時(shí)，采用傳統(tǒng)的大口井方案，其降水路線被不透水層截?cái)啵邓y以將不透水土層以上的地下水抽出，降水效果差，導(dǎo)致開(kāi)挖時(shí)部分坑內(nèi)土體仍維持含水狀態(tài)，開(kāi)挖面泥濘，機(jī)械無(wú)法正常行走，往往需投入大量人力、物力對(duì)開(kāi)挖面進(jìn)行處理后才可正常施工，給土方開(kāi)挖造成了極大的困難和安全隱患、同時(shí)也拖延了挖土工期、增加土方工程施工成本。

2　分級(jí)降水工藝簡(jiǎn)介

該工藝原理是當(dāng)挖深范圍內(nèi)或坑底存在不透水的淤泥質(zhì)土層時(shí)，在該土層以上適量增設(shè)一種井管較短的淺層降水井，利用傳統(tǒng)降水井的降水原理，與設(shè)計(jì)原有的深層降水井形成不同標(biāo)高的兩級(jí)降水井。兩級(jí)降水井共同工作，同時(shí)抽取不透水層上下不同深度的地下水，達(dá)到同一時(shí)間、不同深度、同時(shí)降水的效果。開(kāi)挖后，當(dāng)挖土施工至淺層降水井井底標(biāo)高位置時(shí)，馬上廢除淺層降水井，同時(shí)保證深層降水井繼續(xù)工作，見(jiàn)圖1。

圖1　分級(jí)降水工藝

對(duì)比傳統(tǒng)降水工藝，該分級(jí)降水工藝加快了降水施工進(jìn)度、降水效果好、經(jīng)濟(jì)合理，給后續(xù)挖土施工提供了有利作業(yè)環(huán)境。

3　工程實(shí)例

3.1工程概況

羅蘭商務(wù)中心三期2#、3#、4#樓工程位于天津市和平區(qū)馬場(chǎng)道、云南路與友誼路合圍地塊內(nèi)，擬建物為3棟地下2層、地上4～6層的辦公用房，鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，總建筑面積約為15 000m2，基坑平面面積約3800m2。施工現(xiàn)場(chǎng)地坪為-1.2m，坑底標(biāo)高為-9.7m，坑深為8.5m，基坑平面形狀呈三角形。

3.2地質(zhì)概況

場(chǎng)地屬第四系沖積、海積地貌單元，沉積了巨厚的第四系沉積層。地下水屬潛水～微承壓水，地下水初見(jiàn)水位埋深1.50～2.00m，穩(wěn)定水位埋深一般在1.35～1.90m（相當(dāng)于現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)高-2.5m），統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　場(chǎng)地16.0m以上地基土層滲透性指標(biāo)

其中2淤泥質(zhì)粘土土層呈流塑狀態(tài)，為不透水層。本工程坑底標(biāo)高正位于該土層范圍內(nèi)。

3.3基坑支護(hù)方案

該工程位于市區(qū)繁華地段，周圍建筑密集，地下管線復(fù)雜，故而控制基坑施工時(shí)的變形及周邊沉降是該工程的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)基坑支護(hù)方案采用φ600mm鉆孔灌注樁做圍護(hù)結(jié)構(gòu)，利用負(fù)一層結(jié)構(gòu)樓板做水平支撐，基坑南側(cè)與原二期工程地下結(jié)構(gòu)相連接，施工后將地下部分連成一個(gè)整體車庫(kù)。止水帷幕選用φ850mm三軸水泥攪拌樁封閉止水，見(jiàn)圖2。

圖2　羅蘭三期工程支護(hù)樁平面布置

止水帷幕樁設(shè)計(jì)頂標(biāo)高-2.200m，底標(biāo)高為-17.00m。樁長(zhǎng)L=14.8m。

3.4設(shè)計(jì)降水井施工情況

基坑采取封閉式降水措施，設(shè)計(jì)降水井25口，根據(jù)土的水平及垂直滲透性指標(biāo)，井底標(biāo)高處在-16.200m位置土層中，平均每口井降水面積約300m2。由于坑底標(biāo)高正位于不透水的淤泥質(zhì)土層范圍內(nèi)，所以給降水施工造成不利影響。

3.5實(shí)際降水井施工情況

施工中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，通過(guò)選用分級(jí)降水工藝，在坑內(nèi)不透水土層以上增設(shè)淺層降水井8口，井深8m。采用與原有25口深層降水井均勻、交叉的原則進(jìn)行布置，有效解決了因地下存在不透水土層導(dǎo)致降水困難、效果差的問(wèn)題。見(jiàn)圖3。

圖3　羅蘭三期工程降水井布置

4　土方開(kāi)挖施工情況

開(kāi)始降水一周后進(jìn)行土方開(kāi)挖施工。按進(jìn)度計(jì)劃，挖土工期共22d，由于8口淺層降水井同時(shí)參與降水工作，開(kāi)挖后所見(jiàn)，不透水層以上的坑內(nèi)土呈密實(shí)可塑狀態(tài)，達(dá)到預(yù)期降水效果，挖土施工完全可以保證每天出土量在2000～3000m3左右，加快了挖土進(jìn)度。當(dāng)開(kāi)挖至淺井井底處后，馬上廢除已不能繼續(xù)工作的8口淺井，而此時(shí)深層降水井繼續(xù)工作，以保證后續(xù)施工的順利進(jìn)行。最終，該工程挖土實(shí)際工期15d，比計(jì)劃工期提前7d完成。

5　與傳統(tǒng)降水工藝的施工效果對(duì)比

5.1原二期工程施工效果

羅蘭二期工程基坑平面面積7 800m2，基坑深度8.50m，土方開(kāi)挖施工總土方量約8萬(wàn)m3，計(jì)劃挖土工期32d，實(shí)際挖土工期40d。因其地下土質(zhì)與三期工程相同，也在臨近坑底處存在一不透水土層，但二期工程只按設(shè)計(jì)要求采用傳統(tǒng)降水工藝進(jìn)行降水施工，其降水效果差。施工中，因開(kāi)挖后坑內(nèi)大面積土體呈濕軟的流塑狀，工作面無(wú)法滿足挖土機(jī)械正常行走，現(xiàn)場(chǎng)采用填墊白灰措施進(jìn)行臨時(shí)補(bǔ)救，共填墊白灰300 t，花費(fèi)7.5萬(wàn)元。其后又因坑內(nèi)積水嚴(yán)重造成的現(xiàn)場(chǎng)窩工，勞動(dòng)力閑置以及周邊環(huán)境破壞等問(wèn)題，共計(jì)損失約20萬(wàn)元。

5.2目前三期工程施工效果

羅蘭三期工程中應(yīng)用分級(jí)降水工藝，共增設(shè)淺層降水井8口，淺層井施工成本加降水臺(tái)班費(fèi)共計(jì)約3萬(wàn)元，降水效果好，加快了開(kāi)挖時(shí)的日出土量。

在土方開(kāi)挖過(guò)程中，對(duì)基坑變形進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，由于降水效果顯著，土方開(kāi)挖科學(xué)合理，有效地控制了基坑變形和周圍地面沉降，保證了臨近建筑及道路的安全，取得了良好的社會(huì)效益。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.03.006

□TU753.66

□C

□1008-3197（2015）03-17-03

□2015-04-03

□史維樂(lè)/女，1980年出生，工程師，天津一建建筑工程有限公司，從事工程技術(shù)管理工作。