大型深基坑管井降水質量管理研究

申祥峰 李康 劉靜賢

摘 要：本文主要研究大型深基坑管井降水質量管理，以商丘PPP棚戶區改造配建人防工程為例，對管井設計數量、濾網材料、降水管布置、雨季施工時的管理方法、降水井封堵等幾個方面進行了概述。

關鍵詞：深基坑;管井降水;質量管理

中圖分類號：TU753文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）01-0095-03

Abstract： This paper mainly studied the quality management of large-scale deep foundation pit tube well dewatering. Taking Shangqiu PPP shantytown reconstruction and civil air defense project as an example， it summarized the design quantity of tube well， filter material， dewatering pipe layout， management method in rainy season construction， dewatering well plugging and other aspects.

Keywords： deep foundation pit;tube well dewatering;quality management

近年來，隨著中國建筑行業的持續快速發展，大型建筑工程越來越多，深基坑越來越常見，地下施工對地下水位控制要求越來越高。為了有效控制地下水位，保證基礎正常施工，多采用管井降水。管井降水技術成熟，設備較為常見，降水控制容易，較其他降水方式具有較好的效果。而在大型基坑工程中，如何合理設置降水井數量、控制降水井施工質量、布置降水管線，并在降水周期內（土方開挖至結構施工、土方回填）進行運行維護，保證降水質量，成為當前需要解決的主要問題。本文以PPP棚戶區改造配建人防工程為例，探討大型深基坑管井降水質量管理。

1 工程概況

PPP棚戶區改造配建人防工程項目位于商丘市中州路以東、侯恂路以南，毗鄰日月湖風景區。共地下一層，總建筑面積為11.7萬m2。平時為商場和車庫，共設48個防火分區;戰時為人員隱蔽部和人防物資庫，共設39個防護分區。目前，PPP棚戶區改造配建人防工程為河南省在建最大的單體人防工程。

1.1 工程地質條件

第1層填土：黃褐色，為近期人工堆填層，堆齡小于5年。厚度1.70～7.00 m，平均厚度3.88 m。

第2層粉土：黃褐色，濕，中密。本層層位穩定，分布普遍。厚0.20～1.90 m，平均厚度0.96 m。

第3層粉質黏土：褐黃～紅褐色，可見鐵錳質斑點，銹色條紋，含鈣核，稍有光澤，干強度低，韌性高，無搖振反應，軟塑～可塑。本層層位穩定，分布普遍。厚2.20～7.60 m，平均厚度5.61 m。

第4層粉土：褐黃～灰白色，可見鐵錳質斑點，銹色條紋，含大量鈣核，局部有薄層卵石夾層，稍有光澤，干強度高，韌性低，無搖振反應，可塑～硬塑。本層層位穩定，分布普遍。厚1.20～6.10 m，平均厚度2.48 m。

第5層黏土：灰黃色，可見鐵錳質斑點，銹色條紋，含鈣核，稍有光澤，干強度中等，韌性中等，無搖振反應，可塑。本層層位穩定，分布普遍。最大揭露厚度14.00 m。

1.2 工程水文地質條件

本次勘察期間地下水穩定水位埋深在4.5～8.80 m（從現地面算起）。本場地地下水主要受大氣降水補給，排泄方式主要為蒸發排泄和人工開采排泄，其動態變化主要受季節性降水的影響，地下水變化幅度為1.0 m左右。基坑開挖最大深度為9.0 m，基坑開挖需要降水。

1.3 降排水的設計與施工

①基坑降水采用水泥管井降水，場地布設180眼降水井，管井深18.0 m，管井頂標高為±0.000 m。

②管井施工成孔直徑不小于600 mm，井管內直徑300 mm。對砂層要求在井管外包裹80～100目濾網。井管外濾料要求采用粒徑為0.4～0.6 mm的純凈中粗砂。

③采用泥漿護壁成孔時[1]，應在鉆進到孔底后清除孔底沉渣并立即置入井管、注入清水，當泥漿比重≤1.05時，方可投入濾料;遇塌孔時，不得置入井管，濾料填充體積不應小于計算量的95%。

2 管井降水調查分析

2.1 氣候條件

商丘市屬暖溫帶半溫潤大陸性季風氣候，春暖、夏熱、秋涼、冬寒，四季分明，年平均日照時數為1 944 h，年平均氣溫為14.2 ℃，一般最高溫度為39 ℃，最低溫度為-9 ℃。年平均降水量為623 mm，無霜期約211 d。

根據歷年的氣象資料可知，商丘市從7、8月份起進入雨季施工階段，雷雨季節時常伴隨強風及雷電等惡劣天氣狀況。降水量大、雨季時間長，大概2個月的雨季會對降水井降水施工產生一定的不利影響。

2.2 降水施工難度分析

本工程降水有以下四個難點。

①含水量大。該項目原水位高，此外毗鄰4A級景區日月湖，地下水位通過土壤滲透方式不斷補充。

②降水區域面積大。本工程基坑為深基坑，面積約為12萬m2，深9.0 m，如果降水過快，會影響邊坡質量，造成地面塌陷。

③地質復雜。基坑南側土質為黏土，北側為粉土，滲水速率不同，水位不均衡。

④施工進度緊。降水關系到土方開挖的進展，一旦揚塵治理封土前未完成土方作業，冬期將面臨缺少作業面，后續施工無法進行。

2.3 調查已施工降水井

每天兩次對已完成的95眼降水井井深、水位變化及含沙量進行檢查，發現降水合格率僅為62.11%，降水深度不能達到土方開挖施工要求。通過調查發現，影響管井降水的主要因素是地下水位降深不足和管井未形成封閉區域。對此進行排除分析，影響大型深基坑管井降水質量的原因有以下三方面：管井設計間距過大、濾層設置不當、管井配套設施損壞。

3 降水管理措施

3.1 合理規劃降水井數量及位置

與業主及設計單位溝通，增加降水井數量，使管井形成封閉區域，增大降水效率，滿足現場施工需求。將原有的180眼、間距為25～30 m的降水井優化為333眼，間距為20～25 m。同時，使用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），繪制三維模型，科學合理地確定管井位置，使其避開上柱墩、電梯井、剪力墻和框架柱等位置，保證基坑降水在以后施工過程中能正常運行，使地下水水位滿足施工要求。

3.2 加強降水井施工管理

降水井施工時，在濾層設置過程中增加了檢查頻次，在濾網制作、下管操作、填礫下料[2]等步驟對管井濾層強化監督，發現問題及時返工處理。同時，在降水井上放上反光錐，井壁旁插上小紅旗，做好成品保護工作，防止土方開挖夜間施工破壞。

3.3 基坑頂部設置擋水墻及排水溝

基坑頂9 m范圍內地面用20 cm厚的C25混凝土進行硬化，坡度為2%，坡向外設置，坡外側采用黑色波紋管DN400（可根據排水量來確定直徑）設置封閉式排水溝，防止地面水流入基坑倒灌降水井內，并為降水井收集排水提供便利。

3.4 降水井防水處理

采用雙翼環鋼套管與管井連接，鋼套管的高度根據筏板的厚度調整。翼環厚10 mm、翼環直徑為850 mm。翼環位置均分鋼套管高度。管井和墊層交接處用防水砂漿做成圓弧角，圓弧角直徑為5 cm，先做一道SBS瀝青加強層，然后將SBS防水卷材上翻250 mm，收頭熱熔密封，并做防水保護層。基礎筏板鋼筋綁扎，基礎筏板鋼筋遇鋼套管處斷開后與鋼套管焊接一起，同時每邊增設置4Φ16加強筋。

3.5 增設集水箱，優化水管布局

對水管進行調整，確保施工期間管井水管成品完整無損壞。兩側增設集水箱（用8 mm鋼板焊制的長2.4 m×寬2.4 m×高2.4 m的集水箱），間距25 m。考慮到墊層施工時軟管容易破，將軟管改為無規共聚聚丙烯（PPR）管，減少管線損壞概率，保證基礎施工時基坑降水正常進行。

對管線排布等進行優化。結合現有的管線及門窗洞口，減少管線沖突，使管線合理布置，縮短距離，減少管線的浪費。對于基坑內的水，可采用污水泵抽到基坑頂集水箱中。水管布局如圖1所示。

3.6 水電管線主體結構施工時的管理

水電管線沿人防封堵門框洞口排布。鋼管、方木模板等材料運輸容易壓壞管線，因此，利用墻柱預埋件架立水電管，以保證正常降水施工。室內回填土施工時，對井口做加高處理（采用高600 mm的直徑同降水井管徑的鑄鐵管，下邊內側焊3根Φ18的鋼筋），避免土方填埋降水井，造成降水井不能正常進行降水。

3.7 循環利用井管降水的水資源

利用排水溝、三級沉淀池達到水資源多次循環利用（可用于混凝土養護、道路清洗等）、節約水資源的目的。每天堅持利用灑水車灑水，道路兩側的排水溝收集道路兩側富余的積水，經過沉淀池沉淀凈化后，排入市井管網中。圖2為管井降水利用系統圖。

3.8 雨季降水工程管理

按照設計及進度要求，本工程因地下水位較高，雨季施工期間持續降水，需要關注天氣預報情況，提前做好物資準備工作。

第一，提前在集水坑內放置大功率污水泵，并接好管線，預備降雨時使用，避免基坑內積水浸泡基坑護腳，出現坍塌現象。

第二，每日安排2名管理人員和20名工人分晝夜現場值班巡視，發現問題立即組織人員進行搶修。

第三，安排2名專業電工晝夜現場值班，保證臨時用電正常。

第四，降水裸露水管用橡塑管包裹，防止漏電。

第五，配備2臺100 kW的發電機，在突發停電情況下，保證正常降水。

3.9 降水井監測管理

為使管理人員及時掌握降水情況，在施工過程中要對降水井進行監測。主要監測井深、水位變化及含沙量。降水泵由浮球閥控制，超過水位，水泵開始工作，水位下落后，水泵停止工作，能有效控制水位深度。監測含沙量，及時發現失效降水井，并采取洗井措施，延長降水井使用周期。

3.10 降水井停止使用后的處理工作

完成配重土施工后，及時通知監理單位、建設單位，對降水井進行封堵處理[3]。

采用污水泵，一次性將管井內水抽完，然后及時回填1∶1砂石級配，級配砂石填充至基礎墊層下2 000 mm處，然后采用C25細石混凝土將此2 m澆筑至基礎墊層標高處，基礎墊層標高處至筏板頂處采用C35微膨脹凝混凝土澆筑，混凝土澆筑振搗密實，符合混凝土施工驗收規范要求。下一步，使用厚5 mm、直徑315 mm的鋼板與雙翼環鋼套管口部焊接，焊縫飽滿，滿足焊縫質量驗收標準。

4 結語

本工程為商丘市重點工程，在本市項目中具有重要的地位。通過做好上述降水管理措施，保證了施工階段降水井的降水質量，有利于為下道工序的進行提供保證。

參考文獻：

[1]楊海兵.管井降水施工技術[J].安徽水利水電職業技術學院學報，2010（2）：24-26.

[2]霍瑞琴.管井降水在某工程中的應用[J].科學之友（學術版），2005（6）：103-104.

[3]侯宏嬌，倪永會.淺談管井降水施工[J].土木建筑學術文庫，2011（1）：573-574.