富水殘積土地層深基坑管井井點降水技術

曾愛軍 魏井申

摘 要：基坑降排水作為地鐵車站施工的一個必不可少的措施之一，其效果一直制約著地鐵深基坑開挖施工，并對基坑開挖的安全性及工程施工質量產生直接影響。本文通過結合廣州地鐵十四號線支線工程知識城南站基坑降水的施工經驗和教訓，尋找切實可行的基坑降排水控制辦法，分析管井井點降水施工要點、基坑降水的過程控制方法及其它輔助降排水措施，并對以后的基坑降排水施工提出改進的建議，為類似工程的施工提供技術借鑒。

關鍵詞：地鐵;深基坑;降水;管井

1 工程概況

廣州市軌道交通十四號線支線知識城南站為地下兩層島式站臺車站，全長220米，標準段寬度19.7m，擴大段寬度25m，基坑面積約4500㎡，基坑開挖深度約16.98m～18.93m。知識城南站地下水常水位處于地表以下1.8～6.6米，平均為3.36米?；咏邓捎每觾冉邓问?，并采用管井井點降水的方法進行基坑降水。

1.1 地質情況

知識城南站基坑深度范圍內從上向下依次為：素填土〈1〉、淤泥質土層〈4-2B〉、粉細砂〈3-1〉、中粗砂〈3-2〉、粉質粘土〈4N-2〉、砂質粘性土、礫質粘性土〈5H-1〉、〈5H-2〉及花崗巖全風化層〈6H〉，本站基坑底部大部分位于〈5H-2〉中，局部少量位于花崗巖全風化層〈6H〉，風化巖和殘積土主要為砂質粘性土、礫質粘性土層（5H-1）、（5H-2）和全風化巖層（6H），位于基坑下半部分及基底位置，具有遇水易軟化、崩解的特性，施工時若被水淹泡，其承載力降低較明顯。

1.2 水文條件

知識城南站主要含水層為粉細砂（3-1）、粗砂層（3-2）、礫砂層（3-3），透水性中等～強;殘積黏性土（5H-1）、（5H-2）、基巖全風化層（6H）滲透性較弱，為弱透水層;河湖相淤泥（4-2A）、淤泥質土（4-2B）幾乎不透水，為相對隔水層。

2 基坑降水設計

2.1 降水井設計

知識城南站基坑面積約4500㎡，基坑開挖深度約16.98m～18.93m，采用縱向分層放坡開挖;基坑開挖采用3臺PC200、1臺PC120反鏟挖機作業，機械的性能特點決定了施工時應保證地下水位處于開挖面以下0.5米以上方能保證正常的開挖施工。

現場采用坑內管井井點降水方法，沿車站長度方向分兩排交錯布置，同時考慮到降水井運行維護及土方開挖施工，井位基本靠第一道砼支撐設置，降水井間距離15m左右，距離地連墻墻邊5m，共布置32口降水井。

2.2 降水井方案優化

（1）降水井直徑選用1000mm，井管選用φ600鋼花管。相比φ325鋼花管，大大提高了井管的匯水面積及井壁的進水流速，使得過濾層的滲水通道更易形成，降低了濾網堵塞結垢的發生率。另外，由于孔徑的增加，圍填濾料厚度增加且厚度的均勻性更容易得到保證，過濾效果提升也會降低濾網堵塞及井管沉淀物產生量。

（2）采用20目尼龍網，將外包層數由3層減為2層。通過查閱相關資料后得知：相比40目尼龍網，濾網單目凈徑由0.48mm增大到0.75mm，單層濾網孔隙率有58.3%增大到62.5%，大大提高了濾網的過水能力。針對井管濾網可能存在嚴重破損現象，采用鋼絲網對井管進行外包處理，對尼龍網進行了有效保護。

（3）將降水井深度增加至基底以下6m。地連墻基底嵌固深度為8m，適當增加降水井深度可降低降水井由于各種客觀存在的原因導致井底沉渣物太厚造成的有效降水深度不足的風險，避免基坑底部降水效果差而導致整個深基坑降水失敗。

（4）采用5～10mm瓜米石作為圍填礫料。瓜米石由于磨圓度要好、棱角狀石子少，填充更密實，隔濾作用更明顯，同時其對濾網的破壞作用較碎石要小。

3 降水井施工

3.1 施工工藝流程

測量放樣→埋設護筒→鉆機就位→鉆孔→終孔→下放井管→圍填礫料→填泥封孔→洗井→試抽→正式抽水

3.2 施工及要求

3.2.1 測放井位

根據降水井井位平面布置圖測放井位，當布設的井點受地面障礙物或施工條件影響時，現場可作適當調整。根據設計圖紙等資料計算孔底標高，然后根據護筒頂標高計算鉆孔深度。

3.2.2 埋設護筒

護筒底口要插入原狀土中，護筒外用粘性土封嚴，防止施工時護筒外返漿，護筒上部高出地面0.30m。

3.2.3 鉆機就位

通過分析降水井成孔工藝對降水井降水效果的影響，現場采用旋挖鉆機成孔，并做到鉆機穩固水平，鉆桿保證垂直。旋挖鉆具有成孔時間短、所需護壁泥漿比重較小、泥漿置換所需時間短等特點，不僅大大提高了成井效率，也使得后續工序銜接更緊密，泥漿置換更容易， 清孔效果更好，避免由于成孔時間長導致的護壁泥漿部分泥皮硬化，使過濾管周圍難以形成滲透性良好的圓環狀匯水面。同時，旋挖鉆成孔孔壁垂直度易保證，確保過慮管周圍的濾料厚度和均勻性。

3.2.4 鉆進成孔

降水井開孔孔徑為φ1000mm，根據設計圖紙，成孔施工采用孔內自然造漿，鉆進過程中泥漿比重控制在1.10～1.15，以防止孔壁坍塌。

3.2.5 清孔換漿

鉆孔鉆進至設計標高后，采用泵吸反循環法進行泥漿置換，在井管內下放泥漿泵至孔底0.30m～0.50m，井管上口要加悶頭密封，從井底泵送泥漿進行邊沖孔邊逐步調漿，使孔內的泥漿從濾水管向外由井管與孔壁的環狀間隙內返漿，使孔內的泥漿密度逐步下調到1.05～1.1。同時，換漿過程中應避免泥漿比重過小造成坍孔。

3.2.6下放井管

下管前必須探井，目的是檢查孔深及井孔是否直圓。采用自制探井器，探井器直徑應大于井管直徑且小于孔徑20mm～30mm，探井過程中如發現井身質量不符合要求，應及時進行修整，待井身質量合格后方可進行下管作業。井管應平穩入孔，每節井管的兩端口要找平。為了保證井管不靠在井壁上和保證填料厚度，在濾水管上下部各加一組扶中器，保證環狀填料間隙厚度大于150mm，外包兩層20 目濾網及。采用鋼絲網對井管進行外包處理，對尼龍網進行有效保護。下管要準確到位。自然落下，不可強力壓下，以免損壞過濾結構。井管到位后進行泥漿稀釋，在稀釋泥漿時井管管口應密封，使泥漿從過濾器經井管與孔壁的環狀間返回地面，稀釋泥漿應逐步緩慢進行。

3.2.7 填礫料（瓜米石）

填料采用3～7mm瓜米石。按前述降水井的構造設計要求填入礫料，并隨填隨測圍填礫料的高度，直至礫料下入預定位置為止。濾料需要從井口四周均勻回填，防止將井管擠偏。

3.2.8 井口封閉

為防止泥漿及地表污水從管外流入井內，在地表以下圍填2.0m厚的優質粘性土封孔。

3.2.9 洗井

洗井是決定降水井成效的關鍵工序，洗井不及時，不僅耽誤了最佳洗井時機，導致后續洗井效果不明顯，必然會造成降水井出水量不滿足降水要求?，F場施工采用泵吸反循環進行洗井，大大減少了操作工人的工作量，并能持續作業，同時由于介質循環速度更快，洗井效率也更高。洗井以吹出管底沉淤，直至水清不含砂為止。

3.2.10 抽水試驗

洗井結束后，應進行試抽水，主要目的是檢驗管井出水量的大小，抽水時間為6～8h，現場做好降水井出水量及動水位記錄，觀察、分析降水井出水量、動水位是否僅在一定范圍內波動，出水量及動水位有沒有持續上升或下降的趨勢，如果出水量持續下降，應確定是否為降水井洗井效果不佳，否則應采用空壓機洗井方法進行處理。

3.2.11 正式降水

結合“分步、按需、受控”的降水原則，根據基坑開挖情況分步、分批啟用降水井，按需降水，每一施工段的每一層土方開挖前提前2周左右時間進行該區域范圍及周邊的基坑降水，每次降水深度至下一層開挖標高以下50cm～1m，減少基坑各降水井的降水時間，降低基坑降水對周邊環境的影響。

4 效果檢查

4.1 降水效果

通過以基坑內觀測井的水位變化情況作為依據，結合基坑開挖實際降水情況，得出知識城南站基坑內第一施工段水位下降值-時間變化曲線，可知，知識城南站基坑水位最終降深在18.5米左右，基坑水位控制良好，降水深度滿足基坑開挖要求，基坑降水是成功的。

4.2 周邊環境影響

通過對監測日報進行統計分析，知識城南站的深基坑監測在基坑周邊監測、地表沉降、地下水位、管線沉降等各項數據均未超出報警值，證明此次深基坑降水對周邊環境影響是可控的，能夠滿足相關要求。同時也再次證明，現場堅持采用分段按需降水的方法進行基坑降水是可行的。

5 結語

基坑降水控制的工作不能僅僅局限于對降水井施工質量的控制，應該從多方面著手，重視并堅持過程控制，同時應結合現場實際，靈活采用其它輔助降排水措施?；咏蹬潘^程也應該是一個科學、有依據的實施過程，需要通過現場試驗及結合工程進度情況、基坑監測數據情況綜合分析，做到降水及時、有度，保證基坑施工安全及工程質量。本文依托廣州地鐵十四號線支線工程知識城南站基坑降水施工，總結分析了適用于本區域的降水施工控制方法，目的是為類似工程的施工提供技術借鑒。

參考文獻：

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（1廣州地鐵集團有限公司，廣東 廣州 510220;2中鐵十二局集團有限公司，陜西 西安 710016）