軟土地層中深基坑降水技術(shù)研究

常明月

摘要：軟土地層中深基坑降水對(duì)于工程建設(shè)具有至關(guān)重要的影響。因此，要深入考察軟土地層中深基坑的實(shí)際情況，對(duì)深基坑降水方案進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，有效保障軟土地層中深基坑降水方案的科學(xué)性和可行性。本文結(jié)合相關(guān)工程案例，淺析了軟土地層中深基坑降水技術(shù)，以期為軟土地層中深基坑降水提供借鑒。

關(guān)鍵詞：軟土地層；深基坑；降水

1.前言

深基坑，是指開挖深度在6m以上的基坑。軟土具高含水量，易觸變性，高壓縮性，低強(qiáng)度，自穩(wěn)能力差的特征，軟土固結(jié)作用時(shí)間長(zhǎng)，且在固結(jié)過(guò)程中會(huì)發(fā)生沉降。因此，軟土地層中深基坑降水具有較大的難度和復(fù)雜性。施工單位要深入考察軟土地層深基坑的實(shí)際狀況，采取具有較強(qiáng)針對(duì)性和有效性的降水技術(shù)，對(duì)軟土地層中的深基坑進(jìn)行降水處理。

2.工程概況

某城市地鐵車站全長(zhǎng)為321.5m，其標(biāo)準(zhǔn)段寬度為49.5m，埋深為17.8m。該地鐵車站采用地下二層島式結(jié)構(gòu)，其標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度為17.5m，端頭井基坑深度為19.7m，該地鐵車站采用φ800mm的地下連續(xù)墻作為主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)。該地鐵車站處于軟土層中，場(chǎng)地地層上部主要是淤泥質(zhì)土，下部主要是粉土及粉細(xì)砂，場(chǎng)地內(nèi)存在潛水及承壓水，須對(duì)該地鐵車站的位于軟土層中的深基坑實(shí)施降水處理。

3.降水目的

對(duì)案例工程軟土地層中深基坑實(shí)施降水處理，主要目的如下：（1）將深基坑開挖范圍內(nèi)相應(yīng)土體中存在的地下水有效疏干，為深基坑施工作業(yè)提供便利條件。（2）有效降低深基坑內(nèi)土體呈現(xiàn)的含水量，實(shí)現(xiàn)土體強(qiáng)度的大幅度增強(qiáng)。（3）有效降低地層下部存在的承壓含水層相應(yīng)的水頭高度，有效避免深基坑內(nèi)部發(fā)生底板管涌以及突涌等現(xiàn)象，有效保障深基坑底板呈現(xiàn)良好的穩(wěn)定性。

4.降水方案設(shè)計(jì)

4.1降水方式及原理

4.1.1輕型井點(diǎn)降水

輕型井點(diǎn)降水，是指在深基坑周圍對(duì)大量口徑較小的抽水井進(jìn)行布置，并通過(guò)密封管道實(shí)現(xiàn)各井的有效連接，構(gòu)成井群，借助真空抽水的相關(guān)設(shè)備對(duì)深基坑內(nèi)存在的地下水實(shí)施集中抽吸，在短時(shí)間內(nèi)降低深基坑相應(yīng)的地下水位，使之符合設(shè)計(jì)深度要求，為深基坑內(nèi)施工提供便利條件。井點(diǎn)降水施工操作相對(duì)簡(jiǎn)單，且具有較強(qiáng)的適用性和較快的降水速度。采用輕型井點(diǎn)降水，將相關(guān)設(shè)施，諸如井點(diǎn)管、閥門以及泵房進(jìn)行妥善安裝后，對(duì)抽水設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)，管路系統(tǒng)以及井點(diǎn)管即呈現(xiàn)出真空狀態(tài)，井點(diǎn)管以及下部滲水管相應(yīng)的內(nèi)部壓力相對(duì)于含水層壓力較小，在壓差下，地下水滲流人濾水管內(nèi)，流經(jīng)井點(diǎn)管以及總管，最終被真空泵抽吸出去，降落漏斗即在井點(diǎn)周圍產(chǎn)生，并隨著地下水被抽吸而不斷擴(kuò)大，并相互間產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致井點(diǎn)間相應(yīng)的降落深度逐漸疊加，最終使深基坑周邊地下水相應(yīng)的降落深度良好滿足相關(guān)設(shè)計(jì)要求。

4.1.2管井降水

管井降水，是指按照一定間距，將口徑較大的井管布置在深基坑周邊場(chǎng)地內(nèi)，將潛水泵在井管內(nèi)部放置，對(duì)地下水進(jìn)行抽吸，井管內(nèi)水面即在較短時(shí)間內(nèi)低于井管外相應(yīng)的地下水水面，井管內(nèi)外即形成了水頭差，井管外的地下水即向井管內(nèi)部進(jìn)行滲流，從而導(dǎo)致降落漏斗在井管周邊的產(chǎn)生，并隨著地下水被抽吸而不斷擴(kuò)大，其降落深度也漸趨加大，深基坑內(nèi)存在的地下水即被快速疏干。砂性土層具有相對(duì)良好的滲透性，管徑降水在砂性土層中得到了廣泛應(yīng)用。管井降水現(xiàn)場(chǎng)如下圖1所示。

4.2降水設(shè)計(jì)思路

（1）主要對(duì)深基坑內(nèi)存在的承壓水進(jìn)行降水處理，對(duì)于弱承壓水，當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)良好時(shí)，稍微對(duì)之實(shí)施降水處理，即可實(shí)現(xiàn)有效疏干。關(guān)鍵要對(duì)承壓水實(shí)施降水處理。（2）對(duì)深基坑實(shí)施降水處理，一方面要有效保障良好的降水效果，另一方面要避免長(zhǎng)時(shí)間降水處理對(duì)周邊環(huán)境造成的不良影響。（3）充分借鑒深基坑降水相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)深基坑降水實(shí)施試驗(yàn)井抽水的相關(guān)試驗(yàn)，對(duì)深基坑降水方案進(jìn)行優(yōu)化，有效保障深基坑降水的良好效果。（4）對(duì)降水井及周邊建筑物實(shí)施沉降監(jiān)測(cè)，對(duì)回灌井進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)地表沉降的有效控制。

4.3降水方案

基于對(duì)案例工程地質(zhì)狀況的深入分析，擬對(duì)明排、輕型井點(diǎn)降水以及管井降水方法進(jìn)行綜合應(yīng)用。對(duì)于透水性相對(duì)較差的淤泥質(zhì)黏土以及粉質(zhì)黏土，采用明排以及輕型井點(diǎn)降水方法；對(duì)于粉細(xì)砂以及粉質(zhì)土，采用管井降水方法。同時(shí)，在深基坑外，對(duì)回灌井進(jìn)行設(shè)置。借鑒相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，將每口管井降水相應(yīng)的有效區(qū)域設(shè)置為250m²～300m²，總共布置3排灌井，每排間距為16m，管井間距為15m。案例工程深基坑降水井布置如下圖2所示。

5.降水井構(gòu)造及設(shè)計(jì)要求

（1）井口：井口要比地面高出至少0.5m，以避免地表污水對(duì)井內(nèi)的滲入。通常，使用優(yōu)質(zhì)水泥漿或者黏土對(duì)井口實(shí)施封閉，其深度要在3m以上。（2）井壁管：對(duì)焊接鋼管進(jìn)行使用，將之作為井壁管，其內(nèi)徑要保持在250mm以上。（3）過(guò)濾管：對(duì)橋式濾水管或者是鉆孔管進(jìn)行使用，采用尼龍網(wǎng)對(duì)濾水管外部進(jìn)行包裹，要保持濾水管與井壁管具有相同的直徑。（4）沉淀管：沉淀管的主要作用，是避免井內(nèi)沉砂對(duì)過(guò)濾器造成堵塞。在濾水管底部對(duì)沉淀管進(jìn)行連接，要保持沉淀管與濾水管具有相同的直徑，將其長(zhǎng)度保持在1m左右，采用鐵板將沉淀管的底口封死。（5）填礫料：使用綠豆砂將井點(diǎn)管間相應(yīng)的孔隙灌實(shí)，使井口與地面的距離保持為0.5m。（6）填黏性土實(shí)施封孔：井點(diǎn)管上部0.5m處，使用黏土對(duì)之灌壓密實(shí)，并實(shí)施封孔。

6.成井技術(shù)要求

6.1井點(diǎn)管施工工藝及技術(shù)要求

6.1.1工藝流程

井點(diǎn)管施工工藝流程如下：做好施工準(zhǔn)備工作→實(shí)施施工放樣→實(shí)施射水成孔→下放井管→投放濾料→對(duì)集水管以及降水泵等進(jìn)行安裝→對(duì)地下水進(jìn)行抽吸。

6.1.2技術(shù)要求

（1）在工作地面實(shí)施挖坑：遵循相關(guān)設(shè)計(jì)要求，對(duì)各井點(diǎn)管的具體位置進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)設(shè)，將竹釘打人地面進(jìn)行標(biāo)記，在竹釘位置對(duì)20cm×20cm×20cm的土坑進(jìn)行開挖。（2）射水下沉：借助與高壓水泵相連的自射井點(diǎn)管，對(duì)水流進(jìn)行注射，并對(duì)井管實(shí)施轉(zhuǎn)動(dòng)，使其緩慢下沉。加強(qiáng)對(duì)射水壓力的控制，使其保持在0.5Mpa以上，將其孔徑設(shè)置為250mm。要使沖孔深度低于濾管深度大約0.5m。成孔后立即將井點(diǎn)管放下。（3）對(duì)井點(diǎn)管埋設(shè)效果進(jìn)行檢查：對(duì)井點(diǎn)管內(nèi)實(shí)施灌砂時(shí)，管內(nèi)相應(yīng)水位及時(shí)出現(xiàn)上升；對(duì)井點(diǎn)管內(nèi)實(shí)施注水時(shí)，管內(nèi)相應(yīng)水位及時(shí)出現(xiàn)下降，則說(shuō)明井點(diǎn)管埋設(shè)合格。否則，對(duì)井點(diǎn)管埋設(shè)不合格的具體原因進(jìn)行檢查，并重新實(shí)施井點(diǎn)管埋設(shè)。

6.2管井施工工藝及技術(shù)要求

6.2.1工藝流程

管井施工工藝流程如下：做好施工準(zhǔn)備工作→實(shí)施施工放樣→鉆機(jī)就位→實(shí)施鉆進(jìn)→對(duì)井管進(jìn)行安裝→投放濾料→實(shí)施洗井→對(duì)抽水泵進(jìn)行安裝→試抽。

6.2.2技術(shù)要求

（1）施工準(zhǔn)備：在距離井位大致10m的位置對(duì)直徑約為2m的土坑進(jìn)行開挖，其深度約為1.5m，將清水注入坑內(nèi)，并將泥漿泵架設(shè)在坑上。同時(shí)，借助泥漿管，對(duì)鉆機(jī)啟動(dòng)鉆桿頂端以及泥漿泵實(shí)施連接。遵循相關(guān)要求，將濾管用濾網(wǎng)包好，并對(duì)孔底管實(shí)施焊接，確保封牢，將鋼筋在每節(jié)井管相應(yīng)的上部外臂實(shí)施焊接，為井管吊裝提供便利條件。（2）成孔。在鉆孔過(guò)程中，對(duì)返漿進(jìn)行觀察，并對(duì)地層情況進(jìn)行記錄，鉆進(jìn)深度滿足設(shè)計(jì)孔深要求后，要超鉆50cm～80cm，實(shí)施清水循環(huán)。（3）洗井：通常，采用活塞法實(shí)施洗井，將活塞安裝在鉆機(jī)上，放入井管強(qiáng)行實(shí)施向上提水，借助活塞形成負(fù)壓，使井內(nèi)外形成水壓，實(shí)施洗井。通常，要實(shí)施連續(xù)洗井，直至井水變清，要確保洗井時(shí)間充足。（4）抽水。洗井完畢后，對(duì)抽水泵進(jìn)行安裝，立刻實(shí)施抽水，避免淤積對(duì)出水效果造成不良影響。

7.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于軟土地層中深基坑實(shí)施降水處理，要深入考察深基坑實(shí)際狀況以及深基坑所在地的地質(zhì)條件，在此基礎(chǔ)上，借鑒軟土地層深基坑降水相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)深基坑降水方案進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，靈活采用明排、輕型井點(diǎn)降水以及管井降水等方法對(duì)軟土地層中深基坑實(shí)施降水處理，有效保障深基坑降水處理效果，為深基坑施工創(chuàng)造便利條件。