復雜微承壓水地層基坑降水技術研究

楊明勇，劉英杰

(中交二公局鐵路建設有限公司，西安 710065)

1 引言

城市建設發展中，各種地鐵工程相繼建成，而地鐵車站深基坑施工存在各種降水問題。通過對降水方案進行科學設計，不但能夠節約工程成本，同時還可以保障工程安全。為此，需要針對復雜微承壓水地層基坑降水技術進行深入研究，不斷總結相關經驗，為基坑降水技術的創新發展打好基礎。

2 自動化基坑降水技術分析

水位檢測裝置利用LORA 通信技術把所監測到的水位變化結果直接輸送到網關，數據AES 加密，避免出現數據信息被劫取問題。網關借助有線傳輸網絡和4G 網絡把相關監測數據傳輸至網絡服務器。后期如需擴充其他智能設備，如可以對用電量進行監測的智能開關等，網關和平臺能夠利用現存資源。流量自動化監測中，借助水表安裝智能模塊對相關變化數據信息進行準確讀取。水表具有較強密封性，可以預防凍壞和卡壞等問題發生。小數直讀，提升統計信息數據精確性，可以利用U 盤直接對相關數據進行讀取，較為方便、簡單。自動化監測的最短間隔時間為1 min，按照監測要求通過系統平臺對監測時間間隔實施合理設置。借助現場顯示屏以及系統平臺能夠對水位變化進行實時查看，對應水位變化以曲線形式呈現，有助于直接觀察，水位報警后可以通過手機短信進行提示。

3 復雜微承壓水地層基坑降水技術應用案例分析

3.1 工程概況

東麗三經路站為天津地鐵11 號線一期工程8 標段的中間站，車站主體建設規模為204 m×20.7 m，基坑標準段對應挖掘深度是16.734 m，盾構井段相關基坑挖掘深度是18.59 m。在地連墻圍閉后，分析潛水分布地層狀況，發現其主要是以黏質粉土、砂質土、淤泥質黏土、粉質黏土以及素黏土等組成，基坑中設置疏干井，基坑挖掘前實施預抽水處理，控制土層含水量，挖掘中對應滲透系數較低的黏土質土層很難疏干[1]。

3.2 基坑降水技術工藝方法

針對此次復雜基坑，降水技術主要工程流程如下。

鉆機定位，根據坐標和降水井井位確定鉆機分布位置。鉆機選型方面，成井設備主要選擇ZHZ-50 鉆機，具體如圖1所示，應用正循環自然泥漿實施造漿處理，泥漿護壁進行回轉成孔，鉆頭可以選擇帶保徑圈的三翼鉆頭。在實施機械鉆入中，對應泥漿比重維持在1.05 左右，假如遇到容易出現塌孔問題的砂層，則可以把泥漿比重適當提升到1.1～1.2，反復操作，至成井滿足設計標準要求。

下井管中，根據設計井深率先對井管實施有序組合、排列，下管中各個深井底部需要按照標高實施合理控制，使井口維持一致標高，促進井管平穩入孔。各節井管兩側需要針對端口部位實施找平處理，疏干井應用橋式鋼管，對于坑外潛水觀測井選擇無砂水泥管[2]。

回填填料中，針對坑外觀測井以及疏干井可以應用0.2～0.3 cm 粒徑的干凈石硝進行回填，不含任何粉末。承壓水觀測井上方土層中存在粉細砂，該種材料顆粒細度較低，正常直徑石硝無法發揮出良好的擋砂濾水功能，為此針對承壓觀測井需要選擇中粗砂作為井濾料。為順利實現填料，一次到位，需要于井內設置污水泵，在對坑外結束填料后，開啟井內污水泵實施抽水處理，坑外注入清水，可以于井內外流動水帶動下，砂料內部分析顆粒容易被水流順走，降低泥漿濃度，不會產生泥皮包裹，提升降水井整體出水效果。結束上述操作后，繼續對填料高度進行測量，判斷是否填料到位。

止水環節中，疏干井和淺水觀測井對應黏土封孔深度是地面下方2 m，黏土選擇現場原狀土進行封孔即可。承壓水觀測井止水封孔可以選擇優質黏土進行處理，于井管外側填礫頂層利用優質黏土回填5 m，到設計高度位置做好止水處理。針對承壓水觀測井，為預防上層土壤水分順著礫料流入抽水井內，避免出現回填不夠密實問題，確保下方承壓水順著井管壁和上方潛水全面連通。基坑外圍設置的承壓水觀測井從填料頂層到地面下方5 m 內選擇優質黏土實施回填止水。優質黏土可以選擇塑性指數超出20 的黏土，并將其壓制為球狀，曬干后對應球直徑小于50 mm，如圖2所示。

優質黏土沉底后容易出現膨脹現象，為確保密實填充，優化止水效果，整體操作步驟如下：(1）順著井口邊，順著單一方向持續旋轉，逐漸均勻投放，整體投放速度低于0.1 m3/min。(2）選擇鐵鍬或手工方式實施投放，禁止通過推車朝井內傾倒，預防黏土投放后被某一部位卡滯，無法進行密實回填，投料中禁止對井管進行隨意晃動。(3）對井內黏土球上部頂層標高實施準確測量，順著井口周長對測量點進行均勻設置，最少不能低于4 點，將最低部位標高作為參考基準。(4）頂層標高滿足設計要求后，投入實際方量不能小于理論要求150%。通過優質黏土回填，隨后應用普通黏土進行全面填實，填充至地面為止。利用黏土進行止水回填中，避免孔內未回填到位問題出現，減少孔內架空現象。不論選擇一般黏土或是優質黏土，需要進行充分密實回填，在應用優質黏土進行止水回填中需要做好過程控制，避免產生少填現象，提升整體止水成效[3]。

洗井環節，率先借助空壓機裝置開展洗井操作，具體如圖3 所示，最后借助水泵洗井，將井底部積砂徹底清除。清洗疏干井需要在填料后立刻實施，預防因為洗井不到位產生泥漿沉淀現象，避免井壁構成厚泥硬化，影響出水量和濾水效果。減壓井因為整個濾水管長度較短，所以在減壓井周圍進行黏土回填后立刻實施洗井處理。在洗井時，需要保障連續抽水，不會出現斷流問題。借助專門洗井槍頭朝井底實施充氣，借助充氣處理攪動井中泥漿，攪動井底沉渣，通過充氣在井口構成負壓，借助大氣壓力吹出混合沉渣和泥漿。

試抽水環節中，在結束洗井工作后，針對降水井開展試抽水，判斷降水井綜合質量。試抽過程中，對單井動水位以及出水量實施準確測量，在暫停抽水后，對水位恢復狀況進行全面觀測，結束試抽后，保護降水井井口。

3.3 降水試驗

單井試驗中，為準確驗證出水質量和成井質量，于基坑中選擇一個疏干井充當抽水井，把水泵設置在井底部位，試驗中針對降水井內部水位實施一次性降水，同步觀察基坑內外觀測井中的水位變化狀況。另外，需確保水位恢復和抽水時間都是一天。群井試驗中，在地面以下15 m 左右設置降水井水泵，選擇中間基坑部位降水井充當抽水井，預留一個降水井充當坑中疏干水位觀測井，對坑內外觀測井整體水位波動進行同步觀察，對不同抽水井內出水量進行同步記錄，連續兩天抽水。針對主體基坑抽水井的井底部位設置抽水井，對坑內外對應觀測井的水位變動進行同步觀測，對不同抽水井內出水量進行同步記錄，持續兩天抽水。在達到試驗水位標準要求后，開展水位恢復試驗，具體試驗時間是1 d，開展預降水處理，為下一階段土方挖掘奠定良好基礎。單井實驗中，在井底設置水泵，按照3 t/h 流量標準設置水泵，實施6 h 降水戶，使水位降低到井底，并保持穩定狀態，單井運行24 h。

3.4 土方開挖降水

因為基坑上部存在高度為10～12 m 的淤泥質黏土，為此選擇借助超級壓吸措施幫助降水。按照具體挖掘進度，需要把井內水位限制在基坑挖掘面下方相應深度內，于真空疏干井正式開始抽水前，順利結束坑外觀測井綜合施工。在結束坑外觀測井施工后，啟動真空疏干井，開展疏干降水工作，全面優化土體整體疏干效果。在預抽水環節中，真空管路對應真空度超出-0.06 MPa。基坑挖掘中，針對挖掘暴露降水井實施二次密封，保障真空降水良好持續性，優化土體疏干綜合效果。在挖掘土方前，需要針對各個降水井實施明確標識。土方挖掘前，各個降水井對應井口部位需要實施徹底封口處理。土方挖掘環節中，需要組織專人實施現場執勤，保證各個挖掘裝置覆蓋降水井可以全面顧及，配合機械挖掘裝置針對降水井周圍剩余土方實施人工清理。挖掘中，各個降水井暴露部位需要粘貼反光條，做好警示。基坑挖掘過程中，坑外觀測井沒有任何異常狀況，相關運行數據較為平穩，維護結構具有良好的止水效果。

4 結語

綜上所述，在城市持續建設發展中，深基坑工程在巖土工程的重要性進一步提升。基坑工程屬于某種復雜性巖土工程，具有較強的地域性特征。軟土區域施工中，因為承壓水誘發形成的突涌問題，會對深基坑工程穩定性和安全性產生直接影響。為此，需要施工建設人員和工程設計者進行系統研究，準確把握復雜微承壓水地層基坑降水技術，積累相關建設經驗，為后續工程建設提供有效指導。