已開挖深基坑地下水上漲應急狀態下降水技術

【摘 " "要】：考慮已開挖高水位深基坑砂卵地基透水率高，基坑內降水井成井和封井需在有水環境下施工，成井難度大，降水井封井質量直接影響到工程整體的防水效果，基坑地下水控制難度大。結合實際工程，創新采用液壓潛孔鉆機成井技術和遇水膨脹阻水木塞降水井復合封井技術，可克服有水作業環境施工難度大、基層砂卵石地層鉆機成孔難度大、封井難度大等施工難點，降水井成井效果好、施工效率高，封井質量優、防滲漏效果好。

【關鍵詞】：已開挖基坑；樁錨支護結構；砂卵地基；潛孔鉆機成孔；封井

【中圖分類號】：TU753 【文獻標志碼】：C 【文章編號】：1008-3197（2024）04-78-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2024.04.019

Dewatering Technology under Emergency State of Groundwater Level Rise

in Excavated Deep Foundation Pits

HUANG Kai，WEI Dewei，WANG Enming，LIU Quanzhong

（China Construction Eighth Bureau Third Construction Co. Ltd.， Nanjing 210046，China）

【Abstract】：High water level deep foundation pit has a high permeability of sand and gravel formation. The completion and sealing of dewatering wells in the foundation pit require construction in a watery environment， which is difficult to complete. The quality of dewatering well sealing directly affects the overall waterproof effect of the project， and it is difficult to control groundwater in the foundation pit.Combined with engineering practice projects， it has been proven that the innovative use of hydraulic down-hole drilling rig completion technology and water swelling water blocking wooden plug dewatering well composite sealing technology can overcome construction difficulties such as large construction difficulties in water operating environments， large drilling difficulties in sandy gravel formation at the base layer， and large well sealing difficulties. The dewatering well completion is effective， the construction efficiency is high， the well sealing quality is excellent， and the leakage prevention is effective.

【Key words】：excavated foundation pit；pile-anchor support structure；sand pebble foundation；down-hole drill；dewatering well closure

地下水位影響著建筑工程的穩定性，對地下高水位復雜環境既有深基坑現狀進行分析研究，選擇最佳地下水控制措施，盡力規避地下水對施工帶來不利影響，保障建筑工程質量安全已成為了重中之重[1]。本文就液壓潛孔鉆機成井技術和遇水膨脹阻水木塞降水井復合封井技術進行研究分析，提高降水井成井效果，保證封井質量、防滲漏效果。

1 工程概況

某項目基坑開挖深度14 m，坑中坑最深處19 m，基坑內設計有168口降水井，工程地質主要為高滲透系數的砂卵石地層。由于緊鄰永定河且地勢較低，受汛期和永定河生態補水影響，地下水位大幅上漲且全年處于高水位狀態，高出基礎底板結構頂標高，降水井成井和封井需在有水環境下施工，成井難度大，降水井封井質量直接影響到工程整體的防水效果，基坑地下水控制難度大[2]。

2 降水技術

2.1 液壓潛孔鉆機成井

以直徑273 mm、厚4.5 mm的鋼管作為井身材料，采用液壓潛孔鉆機進行錘擊成井。見圖1。

2.2 液壓潛孔鉆機跟管鉆進

由液壓潛孔鉆機提供回轉扭矩及推進動力。正常鉆進時，由空氣壓縮機提供的壓氣，經鉆機、鉆桿進入潛孔沖擊器使其工作，沖擊器的活塞沖擊跟管鉆具的導正器，導正器將沖擊波和鉆壓傳遞給偏心鉆頭和中心鉆頭，破碎孔底砂卵石[3]。偏心鉆頭鉆出的孔徑大于套管的最大外徑，使套管不受孔底巖石的阻礙而跟進。套管的重力大于地層對套管外壁的摩擦阻力時，套管以自重跟進；套管外壁的摩擦阻力超過套管的重力時，內層跟管鉆具繼續向前破碎地層，直到導正器上的凸肩與套管靴上的凸肩接觸，此時，導正器將鉆壓和沖擊波部分傳給套管靴，迫使套管靴帶動套管與鉆具同步跟進，保護已鉆孔段的孔壁。導正器表面開有吹碎屑的氣孔，也有使孔底巖屑能夠排出的氣槽。大部分壓縮空氣經沖擊器作功后通過導正器中心孔、偏心鉆頭和中心鉆頭達到孔底。沖刷已被破碎或松散的孔底砂卵石、冷卻鉆頭并攜帶巖粉經中心鉆頭、導正器的排粉槽進入套管與沖擊器、鉆桿的環狀空間被高速上返的氣流或泡沫排出孔外，最后達到設計孔深[4]。在潛孔錘鉆進的同時，一部分被體積破碎下來的巖屑被具有一定壓力及速度的空氣吹離孔底，并排出孔口、減少了巖石重復破碎的機會。見圖2和圖3。

2.3 遇水膨脹阻水木塞降水井復合封井

該復合封井材料包括阻水木塞、遇水膨脹止水條、承插鋼管、微膨脹抗滲混凝土、封口鋼板5部分。阻水木塞外圍刻槽安裝遇水膨脹止水條，并在上方鉆孔安裝一根承插鋼管形成遇水膨脹阻水木塞主體；阻水木塞通過承插鋼管下伸安裝至墊層以下阻斷地下水，在其上部澆筑微膨脹抗滲混凝土，并采用5 mm鋼板在井口滿焊封閉。見圖4。

降水井外圈在筏板厚度中間設置一道50 mm寬、3 mm厚鋼板止水翼環與井管雙面滿焊，底板防水卷材施工上翻至翼環下，采用直徑300 mm、厚度5 mm的管箍對防水卷材收頭進行固定防止脫落；澆筑底板時，降水井上口采用鋼絲網攔茬預留800 mm×800 mm×200 mm厚方槽，鋼筋與井管斷開，待地下室后澆帶混凝土強度達到100%封井條件時，采用復合封井法封井，并搭接恢復底板鋼筋，采用比底板高一強度等級微膨脹混凝土進行補澆至結構平。見圖5。

2.4 基坑內降水井便捷隱蔽式降排水引流措施

降水井是容易滲漏的薄弱點，為防止降水井管壁防水不嚴密，造成底板滲漏，創新設計一種便捷隱蔽式降排水引流裝置。采用壁厚3.5 mm的DN50 mm鍍鋅鋼管，通過90°彎頭將打孔的鋼管連接在一起，將其套在降水井井管一周，再用無紡布套在鋼管上制作出集水器，最終將集水器收集到的滲漏水通過引流管（1%找坡）排到集水坑中。見圖6。

3 與傳統工藝對比

3.1 技術可行性

傳統工藝深基坑降水井成井采用旋挖鉆機或潛水鉆機進行成孔，但由于該工程地基為超高滲透性砂卵石天然地基且地下水位超高，旋挖鉆機作業環境要求高、成井難度大、成井質量難以保證[5]；同時，常規降水井封井通常采用高強度等級微膨脹混凝土進行灌注密實并焊接封閉鋼板，由于地下水水壓較大，混凝土填筑過程中容易受水壓沖擊造成混凝土骨料與水泥漿分離，封閉質量大打折扣，同時影響井口封閉鋼板的焊接質量，滲漏隱患較大，難以保證封井質量。

液壓潛孔鉆機成井技術以鋼管作為井身材料，借助液壓潛孔鉆機行走機構輕便靈活、可在水中行走、沖擊力強等優點，克服有水作業環境施工難度大、基層砂卵石地層鉆機成孔難度大等施工難點，安全性能高、成井效果好、施工效率高，可減少基坑明水處理、基層淤泥換填等措施工序。同時利用阻水木塞、遇水膨脹止水條優化組合形成一種遇水膨脹阻水木塞體系，下伸安裝至墊層以下有效阻斷地下水，為其上部微膨脹抗滲混凝土澆筑和鋼板焊接封閉提供有利施工條件，操作方便，可有效提高降水井封閉質量，減少滲漏隱患，封井效果好、施工效率高。

3.2 經濟效益

與傳統降水措施相比，保證了降水井無反水滲漏風險，為后續工程結構施工及防水施工打下了良好的基礎，可節約滲漏問題處理及后期防水維修費用。采用液壓潛孔鉆機錘擊成井節約明水作業環境基層處理人工費及機械費等措施費用；現場降水循環利用，將地下室降水集中匯排至消防水箱內，設置切換閥門，用于現場環境清潔用水、車輛沖洗、降塵等臨時用水，節約投入成本。

3.3 工期

采用自制增壓集水裝置，安裝在基坑冠梁位置，坑內通過DN75 mm塑料管抽排分匯至后澆帶再匯總至增壓集水器內，最后從增壓集水器通過DN250 mm鍍鋅鋼管路由排水至指定排水點，無需設置集水箱，施工效率高，節約工期。

3.4 安全保障

由于潛孔鉆機具有聯動功能，通過控制臺集中控制，簡單安全，無級調速。此外，鉆機采用空心軸設計原理，鉆桿長度不受鉆機限制，可以在360°的任何傾角鉆孔，提高鉆孔成井安全作業保障。

4 結語

經過6個多月的觀察監測，工程未受到地下水的沖擊和侵蝕影響，整個施工過程中結構非常穩定。該技術安全性能高、成井效果好、效率高，每口降水井較常規旋挖鉆機鉆井成井速度快20%且成孔效果好；同時創新采用遇水膨脹阻水木塞復合封井技術，保證了降水井無反水滲漏風險，為后續工程結構施工及防水施工打下了良好的基礎，對同類型降水工程施工具有良好的指導意義和可推廣價值。

參考文獻：

[1]張玉舉.基坑降水技術在建筑工程施工中的應用研究[J].工程建設（重慶），2022，（2）：110-111．

[2]劉 " "欣.關于地鐵工程混凝土病害和滲漏水原因分析及防治分析[J]. 建筑工程技術與設計，2018，（11）：2980.

[3]張志林，何運晏.國家大劇院深基坑地下水控制設計及施工技術[J]. 水文地質工程地質，2005，32（3）：113-116.

[4]北京市勘察設計研究院有限公司.北京地區城市建設工程地下水控制技術導則[M].北京：中國計劃出版社，2010.

[5]彭書海，侯 " 亞，于延岡.輕型井點降水技術在砂土地質中的應用[J]. 建筑機械化，2019，40（11）：43-46.