毗鄰天然河流項目大范圍深井降水施工技術

楊凌卿 王浥帆

摘要：天然河流周邊的地質情況各有不同，但是以沖積砂層及卵石層為主，透水性能好，孔隙型潛水豐富，地下水水頭受河流的漲落影響較大。給工程項目的降水施工帶來困難，尤其是含地下室的大規模小區建設（≥6 hm2）。結合濱湖印象（一地）商住樓工程降水工程施工實例，從方案設計、組織管理等方面剖析毗鄰天然河流項目大范圍深井降水施工技術。

關鍵詞：臨河項目； 深井降水； 施工技術

關鍵詞：TU753.6+6文獻標志碼：B

1工程概況

1.1項目概述

濱湖印象（一地）商住樓工程位于四川省溫江區金馬鎮金泉社區十一、十二、十三組，占地6.6 hm2，由16幢高層和1幢商業服務樓組成，地下室1層，地下室建筑面積43 740 m2，總建筑面積18.86萬m2。16幢高層的結構類型為鋼筋混凝土框架-剪力墻結構，1幢商業服務樓的結構類型為鋼筋混凝土框架結構。項目毗鄰金馬河，直線距離260 m，地基持力層為稍密卵石，透水性能良好（圖1）。

1.2水文地質

項目地貌單元為成都平原岷江I級階地，地貌類型單一。場地原為居民耕植田地，整個場地平坦開闊，地面標高515.0～516.5 m之間，局部略有起伏?？辈炱陂g場地東南側開挖有較深的基坑，深度可達5～6 m，其標高低至510.0 m

場地地下水主要賦存于砂卵石層中，為第四系松散巖類孔隙潛水，略具承壓性。卵石含水層厚度大、透水性較好，含水量較豐富。場地地下水主要接受地下水側向徑流及大氣降水補給，具有側向補給好，水流交替循環強烈，水位恢復迅速的特點。

勘察期間為枯水期，未測得穩定的地下水位，測得動態水位埋深4.1～5.9 m，標高509.90～511.01 m，場地局部基坑位置處可見地下水滲出地表。根據四川省地質環境監測總站對成都平原地下水動態長期觀測資料，和以往邛崍附近區域勘察資料表明，場地位于成都平原沖洪積扇扇尾，地下水埋深較淺，枯、豐水期地下水位年變幅1.00～2.50 m，地下水豐水期多年歷史最高水位約為2.0 m，標高約為513.5 m。本場地砂卵石含水層滲透系數建議值18 m/d。

2基坑施工方案

2.1深井降水工程對土石方開挖的要求

土石方開挖質量要求見表1。

待地下水位降至基坑開挖底標500 mm后方可開挖。根據本工程的特點，基礎土石方開挖采用機械大開挖輔以人工修邊撿底的方式，進行土石方開挖。開挖深度為5.0 m左右?；娱_挖下口開挖線以超出墊層外邊800 mm，進行放坡開挖，放坡系數1∶0.5，見圖2。

2.2基坑降水

2.2.1基坑降水要求

本工程的基坑降水深度，在綜合考慮基坑支護和高層電梯井施工后，暫定為自然地面以下-7.0 m（絕對高程約508.75 m）。采用沖擊成孔工藝成井，洗井至水清砂凈之后，環形布管抽至基坑四周3級沉砂池沉淀后用作場地施工、清掃或者其他輔助用水，經過沉淀排入場地周圍的排水溝中，流入規定位置。

2.2.2降水井設計

該場地地下水為孔隙潛水。主要賦存于第四系砂卵石層中，受大氣降水、地下水徑流補給。選擇管井降水的方法。

2.2.2.1管井降水設計參數

根據工程地質勘察報告，參數取值如下：

地下水靜止水位：由于施工期間，會跨越雨季施工，故按歷史最高水位埋深取h0=2.00 m。

降水井設計深度暫定為22.5 m。

含水層厚度：H＝22.5-2.00=20.50 m。

基坑水位降深：S＝7.00-2.00=5.00 m。

滲透系數：根據勘察報告取k＝18.00 m/d。

2.2.2.2基坑等效半徑r0

不規則塊狀基坑等效半徑為式（1）。

r0＝A/π（1）

式中：A為基坑面積。

計算得：r0＝136.97 m。

2.2.2.3降水井單井影響半徑

R＝2SkH＝192.09 m（2）

2.2.2.4基坑涌水量

按潛水非完整井穩定流方法計算見式（3）。

Q＝1.366kH2-h2mlg1+Rr0+hm-lllg1+0.2hmr0=5772.95 m3/d（3）

式中：Q為基坑涌水量（ m3/d）；k為滲透系數；h=H-S=15.50 m； hm =（H+h）/2=18.00 m；H為含水層厚度；r0為基坑等效半徑；R為影響半徑（m）；l為過濾管長度，取5.00 m。

2.2.2.5管井出水量

q=120πrsl·3k（4）

式中：rs為過濾器半徑（m）；l為有效過濾管進水部分長度（m）；k為滲透系數；計算得到單井出水量為296.25 m3/d。

2.2.2.6井點數量

n=1.1Q/q=21.43（5）

根據成都周邊降水經驗，降水井間距35 m為宜，根據實際經驗，整個施工現場外圍共布置27口降水井?？紤]到項目交付后，營運期間的景觀、綠化用水，在中庭角落不影響出入處，再布置2口降水井。共計29口降水井。

2.2.2.7降水井深度

Hw＝HW1＋HW2＋HW3＋HW4＋HW5＋HW6=22.13～28.20 m（6）

取Hw=22.50 m與前面的設計基坑吻合。故降水井按22.50 m考慮并進行有關計算和取值是合理的。

式中：Hw為降水井深度（m）；HW1為基坑深度（m）；HW2為降水水位距離基坑底要求的深度（m），取2.50 m；HW3為Ir0，I為水力坡度，取1/10～1/15；r0為降水井分布范圍的等效半徑或降水井排間距的1/2（m）；HW4為降水期間的地下水位變幅（m），取1.00～2.00 m；HW5為過濾管工作長度（m），取2.50 m；HW6為沉砂管長度（m），取0 m，與過濾管共用。HW7為降水過程中井內最大水位降（最大動水位）；HW8= HW7-hi=26.50－2.50=24.00 m;HW8為降水井外地層水位；hi為水躍值，取2.50 m。

2.2.2.8降水水位預測

本次降水工程采用管井環行圈閉法降水，降水管井深未達基巖內屬潛水非完整井，按水力坡度計算，管井降水水位預測式為式（7）。

S=HW8-LI=17.0－136.97×1/15=7.80 m＞7.00 m（7）

式中：S為基坑最不利點降水水位；L為降水井距基坑最不利點的距離；I為水力坡度。

取降水基坑范圍內最不利點驗算，啟動基坑29口降水井后，最不利點降水到7.80 ?m，降水滿足設計要求。

2.2.3抽水設備和排水設備

2.2.3.1抽水設備

根據設計的單井流量和設計降深，抽水設備采用200QJ32-32/4型潛水泵，額定流量為32 m3/h，揚程32.00 m。泵頭下置深度距井底1.5 m。

2.2.3.2排水系統

總要求：排水線路的鋪設、排水管及沉砂池的設置應符合場地的整體規劃。

各單井出水后經過主水管串聯，經沉砂池沉淀后用作場地臨時用水、清潔用水后，經過預先修建的預制混凝土弧管與村民排水系統相連，嚴禁排水系統滲漏和回灌。降水工作一經運轉，抽出的地下水應安全排放，既不能滲流入基坑及附近范圍內，也不能影響周邊交通和污染環境。

降水井至沉砂池之間鋪設排水鋼管形成主排水管，降水井排水管接入主管，排水主管沿基坑布設，排入沉砂池中。沉砂池的設置根據現場情況布置，擬設4個沉砂池，經沉砂池三級沉淀后排入指定排水系統。

2.2.4降水井施工

施工流程：降水井井位測量—鑿井—焊接井管（濾管）—放置井管（濾管）—填濾料—洗井。

2.2.4.1測量放線

根據現場給定的控制點及降水平面圖和相關設計文件，測量放出各井位，并打入木樁，涂上紅油漆作標記。

2.2.4.2鑿井

基坑支護設計文件采用CZ－22型沖擊鉆機成井，泥漿護壁工藝成孔，要求成孔井徑為550～600 mm。由于降水井緊貼護壁樁，沖擊鉆機成井，其較大的沖擊振動對緊貼降水井的護壁樁將產生不利影響，水井定位后不能隨意移位施工。井身保持圓正，以確保填礫厚度。井身保持垂直，頂角的傾斜不得超過1°。

沖擊鉆機成井，采用泥漿護壁工藝成孔。鉆機就位安裝好后，核對井位，為防止破壞場地內地下管線，人工開挖1.50 m深，埋好護壁管，管徑為600 mm，護壁管埋設完畢后開始鉆進成孔，采用泥漿護壁，施工時保持孔內泥漿高度，防止垮孔。

在成孔中有大量泥漿，為了保持施工場地的整潔，應先在井點旁挖一個約10 m3的坑作為泥漿沉淀池，待泥漿沉淀后同開挖土方一起挖出運走。

2.2.4.3吊裝井管（濾管）

經現場技術負責人驗收合格后，用抽筒清孔，吊裝井管。井管之間焊接牢固，安裝垂直。若采用旋挖鉆機成孔，由于孔徑較大，為保證井管居中，需在井管上設置鋼筋支架。

2.2.4.4填礫

按設計要求，填礫規格5～10 mm礫石，填礫厚度不小于120 mm。填至距地面3 m左右采用黏土回填封閉。濾料的實際填入量不應小于理論計算量。

2.2.4.5洗井

采用空壓機、活塞聯合洗井，空壓機洗清之后再用活塞洗井；重復以上洗井過程，洗井至井管通暢、水清，達到出水細砂含砂率小于1/10000，中砂含砂率小于1/20000，粗砂含砂率小于1/50000，以保證抽水設備正常運行，滿足工程降水需要。

洗井時間的控制：每井活塞洗井不少于兩次，每次提拉活塞不少于2 h，空壓機洗井不少于2個臺班，以確保降水質量。

2.2.4.6施工材料控制

黃泥：泥漿護壁時加入孔內，作孔內泥漿護壁用，用量約1車。

濾料：成孔完畢，放入井管后，填入濾料，濾料規格一般為5～10 mm礫石，用量約3.50 m3/口井。

井管：按設計，每口井9根，其上部3根為井壁管，中部5根為纏絲濾水管，下部1根沉砂管。

水泵：抽水設備可采用200QJ32-32/4型潛水泵，額定流量為32 m3/h，揚程32 m。共需32臺，其中3臺備用。

排水管：降水排水管采用DN150 mm普通焊管，法蘭盤加膠墊用螺母連接，連接簡單，方便安拆。

2.2.5降水過程控制

抽水前應統一測一次各井靜止水位。降水井施工完成后，根據工期安排，應提前于土方開挖前1周開始降水，且必須保證抽水的連續性，不得長時間停頓，如水泵損壞，應及時更換。

在降水井點使用前應進行試抽水，確認出水正常無漏水，保證連續不斷抽水。

抽水開始后，在水位未達到設計降水深度以前，每天觀測三次水位。水位達到設計降水深度后，可每天觀測一次水位（水位觀測允許誤差為±5 cm），使降水符合設計要求。如有異常，應及時向工長及項目負責人匯報，并得到及時處理。

根據水位、水量觀測記錄，查明降水過程中的不正常狀況及其產生的原因，及時提出調整補充措施，確保達到降水深度。

在降水開始的第1個月，應每天定時測量水中的含砂量，并作好記錄，含砂量可采用專用測砂量杯測量，控制值為細砂含砂率小于1/10000，中砂含砂率小于1/20000，粗砂含砂率小于1/50000，否則須采取相應措施；1月后，含砂量減少、穩定后，測量間隔可適當延長至3～5天。

抽水設備定期保養，降水期間不得隨意停抽。

現場準備備用水泵3臺與適當數量排水管等。更換水泵時，測量井深，掌握水泵安裝的合理深度，防止埋泵。

現場應準備備用一臺500 kW柴油發電機，當發生停電時，及時切換電源，保持正常降水。

降水期間做好降水臺班及過程記錄。

2.3排水管布置

根據實際情況，本著經濟適用的原則，該工程按照局部集中布井的原則布置排水管。

該項目由于周邊市政配套設施有待完善，目前尚無市政排水接入點，經協商降水井排水接入原農田排水溝渠。

3結束語

濱湖印象（一地）商住樓工程占地廣闊，毗鄰金馬河而建，地下水豐富，且周邊尚無成形的市政給排水管網。通過對該項目打井、布管的設計分析及施工驗證，為今后類似工程的施工，積累了經驗，并取得較好的經濟效益和社會效益。

可以得出結論：

（1）施工前應認真搜集、調查該項目的地勘報告和金馬河的水文資料。與市區工程項目相比較，郊外且臨河工程項目涌水量大、地下水位高，砂卵石含水層滲透系數及有關計算取值應充分考慮該影響因素。

（2）大范圍的排水管網，井距及沉淀池設置很重要，科學設置可以有效避免堵管和泥沙淤積。根據施工驗證，井距按35 m設置最經濟，降水施工從2013年3月底至今未出現堵管現象。

［作者簡介］楊凌卿（1986—），男，本科，高級工程師，主要從事項目管理，資產管理工作。

［通信作者］王浥帆（1980—），男，碩士，正高級工程師，主要從事施工生產、項目管理工作。