淺談深基坑降水施工難點及控制措施

1、淺談深基坑降水施工難點及控制措施本文針對天津市大都會4號地項目的深基坑降水施工過程中遇到的問題及得到的經(jīng)驗進行匯總，希望能給類似的項目帶來一定的參考價值。天津市大都會4號地項目基坑面積28660m2，開挖深度-19.85m，局部深坑-24.90m，屬超深超大一級基坑。支護形式為地下連續(xù)墻加三道環(huán)撐，墻厚1000mm，墻深-44.5m。采用半逆作法施工，首道環(huán)撐為臨時支撐，頂標(biāo)高-4.1m，第二道支撐為地下二層底板，頂標(biāo)高為-11.25m，第三道支撐為地下三層底板，頂標(biāo)高為-14.85m。根據(jù)本基坑降水設(shè)計，坑內(nèi)疏干降水井?dāng)?shù)量為117口，備用降壓井?dāng)?shù)量為6口，基坑外布設(shè)潛水觀測井18口。本基坑開

2、挖深度超過14m，屬于超深基坑，對周圍環(huán)境影響要求較高，降水井均應(yīng)在圍護閉合后進行施工。在降水井施工時，現(xiàn)場其他影響降水施工，尤其是影響降水井成井質(zhì)量的施工工序均應(yīng)全部結(jié)束，如可能的坑內(nèi)地基加固等施工工序。避免對成井降水造成影響。 1、基坑降水目的根據(jù)本基坑開挖深度、地層的水文地質(zhì)條件、支護體系及地連墻截水設(shè)計方案、基坑周邊環(huán)境，基坑降水施工的主要目的為：（1）滿足基坑施工需要：通過井點降水疏干的方法，減小坑內(nèi)土體中的含水量、提高坑內(nèi)土體的強度，以滿足中心島式開挖邊坡穩(wěn)定性及土方開挖機械設(shè)備及人工施工作業(yè)安全環(huán)境的要求。（2）滿足基坑自身穩(wěn)定性要求：通過降水，降低下部承壓含水層水頭高度，減少坑

3、底隆起和圍護結(jié)構(gòu)的變形量，防止基坑底部突涌的發(fā)生，確保施工時基坑的穩(wěn)定性。（3）滿足周邊環(huán)境安全的需要：按照“按需降水、按需降壓”的原則，編制合理的降水施工方案，施工中采取有效措施，既滿足施工安全及基坑穩(wěn)定的要求，同時還行滿足對周邊環(huán)境的保護，把基坑降水對周邊環(huán)境影響減少到最小，確保周邊環(huán)境的安全。 2、成井施工（1）測放井位根據(jù)設(shè)計提供的降水井平面布置圖測放井位，采用全站儀來確定井位。井位測放完畢后應(yīng)做好井位標(biāo)記，方便后期施工。降水井位均勻布于基坑內(nèi)，并要躲避工程樁。若布設(shè)的井點存在地面障礙物，應(yīng)當(dāng)設(shè)法清除，以利于打井進行。若地面障礙物不易清除或受其他施工條件的影響，無法在原布設(shè)井位進行打井

4、時，應(yīng)與設(shè)計及時溝通，必要的時候可對井位作適當(dāng)調(diào)整。（2）埋設(shè)護口管埋設(shè)護口管時，護口管底口應(yīng)插入原狀土層中，管外應(yīng)用粘性土或草辮子封嚴，防止施工時管外返漿，護口管上部應(yīng)高出地面0.10m0.30m。（3）安裝鉆機安裝鉆機時，為了保證孔的垂直度，機臺應(yīng)安裝穩(wěn)固水平，大鉤對準(zhǔn)孔中心，大鉤、轉(zhuǎn)盤與孔的中心三點成一線，彎曲的鉆桿不得下入孔內(nèi)。（4）成孔施工施工機械設(shè)備選用專用工程鉆機及其配套設(shè)備。成孔時采用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進泥漿護壁的成孔工藝。（5）鉆進成孔上部鉆進時采用輕壓慢轉(zhuǎn)，當(dāng)鉆頭鉆入深層粘土層時，鉆具阻力會加大，進度緩慢。這時，不可加大壓力和加快轉(zhuǎn)速，以免造成鉆孔偏斜。泥漿循環(huán)宜在泥漿池中進行循

5、環(huán)，在現(xiàn)場不具備泥漿池的條件下，可考慮在基坑中開挖一個小泥漿池進行泥漿循環(huán)。（6）清孔換漿鉆孔鉆進至設(shè)計標(biāo)高后，在提鉆前將鉆桿提至離孔底0.50m，進行沖孔清除孔內(nèi)雜物，同時將孔底沉淤小于30cm，直至返出的泥漿內(nèi)不含泥塊為止。（7）下井管（鋼制井管與無砂砼管）無砂砼管：采用鋼繩托盤下管法。無砂井管屬于易損材料，施工過程中當(dāng)小心搬運，無砂井管壁厚不是十分均勻，在下井管工程中應(yīng)當(dāng)按照“內(nèi)部對齊原則”。每口井的第一根井管底部要進行封堵。此項目采用比較經(jīng)濟的圓形拼接木板進行封堵。使用鋼絲繩向下送井管，操作時為保證井身垂直，鋼絲繩需要緩慢松放，遇到井管由于受到浮力影響很難下降時，可以適當(dāng)逐漸調(diào)輕泥漿比

6、重，或者使用重物壓住，逐漸緩慢下送井管。鋼制井管：濾水管纏繞好濾網(wǎng)之后，將最底下的濾水管，底部用圓形鐵板焊接封堵，封堵鐵板厚度不小于6mm，頂部接口處焊接三根15cm左右的鋼筋棍，用于下一根井管拼搭焊接，焊接要確保焊接無縫隙。井管下去的后用卡盤卡住井管上口，準(zhǔn)備焊接下一根井管。下管時為保證濾水管居中，在濾水管上下兩端各設(shè)一套直徑小于孔徑5cm的扶正器（找正器），扶正器采用梯形鐵環(huán)，上下部扶正器鐵環(huán)應(yīng)1/2錯開，不在同一直線上。（8）埋填濾料（及密封材料）填濾料前在井管內(nèi)下入鉆桿至離孔底 0.30m0.50m，井管上口應(yīng)加悶頭密封后，從鉆桿內(nèi)泵送泥漿，進行邊沖孔邊逐步調(diào)漿使孔內(nèi)的泥漿從濾水管內(nèi)向

7、外由井管與孔壁的環(huán)狀間隙內(nèi)返漿，使孔內(nèi)的泥漿密度逐步調(diào)到 1.05，然后開小泵量按井的構(gòu)造設(shè)計要求填入濾料，并隨填隨測濾料的高度，直至濾料及密封性良好的粘土球和粘性土下至預(yù)定位置。填濾料時，根據(jù)孔口返水情況調(diào)整泵量。填濾料過程中要跟蹤濾料上返高度，當(dāng)濾料密實到設(shè)計高度后，用粘土塊填孔密實，防止泥漿及地表污水流入井內(nèi)。（9）洗井在提出鉆桿前利用井管內(nèi)的鉆桿接上空壓機先進行空壓機抽水，待井能出水后提出鉆桿再用活塞洗井?；钊睆脚c井管內(nèi)徑之差約為5mm左右，活塞桿底部必須加活門。洗井時，活塞必須從濾水管下部向上拉，將水拉出孔口，對出水量很少的井可將活塞在過濾器部位上下竄動，沖擊孔壁泥皮，此時應(yīng)向井內(nèi)

8、邊注水邊拉活塞。當(dāng)活塞拉出的水基本不含泥砂后，可換用空壓機抽水洗井，吹出管底沉淤,現(xiàn)場隨時檢查出水中的含砂率。洗井完畢后，試抽成功則代表成井完成。 3、疏干降水運行施工應(yīng)結(jié)合土方開挖特點，根據(jù)土方開挖步驟，實施降水施工，關(guān)鍵是“按需降水”，坑內(nèi)地下水位應(yīng)降至土方開挖各步驟的開挖面標(biāo)高以下0.5m1m即可，不允許多降。（1）降水運行前，降水井應(yīng)合理布設(shè)排水管道并便于接入施工現(xiàn)場排水設(shè)施根據(jù)本工程特點，采用沉淀池收集各降水井水量，沉淀后排入市政管道。（2）降水運行前做好降水供電系統(tǒng)，配備獨立的電源線，施工現(xiàn)場配備備用發(fā)電機，保證停電10min內(nèi)能將確保降水井正常運轉(zhuǎn)，避免影響降水效果甚至危害基坑安

9、全。（3）所有抽水井應(yīng)在供電電箱插座、抽水泵電纜插頭及排水管上做好對應(yīng)的標(biāo)示，并在每次發(fā)生變動時進行相應(yīng)的標(biāo)示變更，便于抽水運行管理；供電電箱應(yīng)定期進行檢查并備有檢查記錄。（4）降水正式運行前降水工人應(yīng)熟悉水泵開啟、電路切換，以確保降水連續(xù)進行，避免因供電原因造成井底突水；（5）降水前各降水井均應(yīng)測量其井口標(biāo)高、靜止水位并進行相關(guān)記錄。（6）正式降水前必須進行試運行，進一步檢驗供電系統(tǒng)、抽水設(shè)備、排水系統(tǒng)及應(yīng)急預(yù)案能否滿足降水要求；試運行結(jié)果進行記錄并備案，根據(jù)試運行結(jié)果，對于無法滿足降水要求的部分進行相應(yīng)整改。（7）降水系統(tǒng)滿足要求后，需進行單井試抽水。選取具有代表性的地段的一部分井進行單井

10、試抽水，實測單井出水量，以校核設(shè)計時的出水量。（8）疏干井成井一口投入降水運行一口，確保能及時疏干基坑開挖范圍內(nèi)土體并降低其水位在當(dāng)前開挖面以下0.5m1.0m。（9）疏干井抽水時，抽水泵開啟間隔時間自短至長；抽水井內(nèi)水抽干后，在5min10min應(yīng)立即停泵，防止電機燒壞；在停泵30分鐘左右再開啟抽水泵進行抽水；對于出水量較大的井每天抽水的次數(shù)相應(yīng)增多。(10)基坑開挖后，疏干井割管時應(yīng)及時測量井深，及時采取清淤措施。(11)降水停止并提泵后應(yīng)及時將井封閉，補好蓋板。 4、備用降壓井的開啟運行管理理論上分析，若在疏干降水過程中，坑內(nèi)降壓井水位也隨之發(fā)生下降，并無上升表現(xiàn)，且坑外承壓觀測井水位無

11、明顯變化，則表明地連墻止水效果良好，坑內(nèi)外承壓含水層無水力聯(lián)系。一旦發(fā)現(xiàn)坑內(nèi)外承壓水水位變化異常，如開始下降，后期上升，一旦達到突涌安全水頭，即開啟備用降壓井抽水降壓，同時通知建設(shè)單位、設(shè)計單位、監(jiān)理單位，及時分析原因，同時應(yīng)會同以上各單位就異常情況商議解決辦法。結(jié)合本工程實際情況，首先要明確第一承壓含水層已經(jīng)被截斷無需考慮其突涌可能性，根據(jù)抗突涌穩(wěn)定性驗算，第二承壓含水層對普遍開挖深度的基坑滿足安全要求，針對局部深坑不滿足規(guī)范要求，因此要了解各局部深坑的具體深度，繪制開挖深度與安全水頭的關(guān)系曲線。應(yīng)將實測水頭埋深值與臨界開挖深度通過換算，按0.2m的步長制作數(shù)據(jù)表格及曲線，形成“突涌判定數(shù)據(jù)

12、表”，由水位監(jiān)測技術(shù)人員隨身攜帶。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗，在疏干基坑內(nèi)地下水時，第二承壓含水層水頭將有較大的降深，因此，在局部深坑開挖前以每天2次3次監(jiān)測頻率，觀測坑內(nèi)備用降壓井中第二承壓含水層的實際水頭，依據(jù)“突涌判定數(shù)據(jù)表”判定局部深坑開挖到底是否需要開啟備用降壓井，或者開挖到哪個深度時需要開啟，并將判定結(jié)果以書面形式上報有關(guān)單位。 5、本工程難點分析及解決方法（1）重難點分析本項目開挖深度大（普遍開挖深度19.85m，主樓區(qū)域開挖深度為21.6524.90m。）且基坑周邊環(huán)境復(fù)雜。所以本次基坑降水過程中，對周邊環(huán)境的保護是降水工作中的一項重難點。根據(jù)大都會4號項目基坑支護設(shè)計圖看出，基坑普遍

13、開挖深度的標(biāo)高恰為2粉質(zhì)粘土底和1粉土層頂?shù)慕唤鐓^(qū)。由于該兩層土在基坑范圍內(nèi)有一定起伏，在基坑開挖到基坑底標(biāo)高及局部深坑區(qū)域時，很有可能受到1粉土層（第一微承壓含水層）的影響，使得基坑槽底局部出現(xiàn)槽底土體軟弱或冒水現(xiàn)象。所以1粉土層土體降水也是本次基坑降水工作的一項重點。地連墻施工揭穿了第二層微承壓含水層，在基坑降水時對備用減壓井的保護和啟用亦是本次基坑降水工作的重難點。（2）解決方法 對于坑外承壓水觀測井GY1GY16和備用減壓井的施工，不僅要嚴格按照設(shè)計圖紙施工，還應(yīng)合理的根據(jù)詳細勘察報告查找坑外承壓水觀測井所在位置的周圍距離觀測井最近勘探孔顯示的地層資料，合理填放濾料及密封性良好的粘性土，避免造成降水井濾料層因封堵不嚴導(dǎo)致的串水，造成基坑外承壓水頭觀測數(shù)據(jù)的不真實性。確保觀測井觀測數(shù)據(jù)的真實、可靠和備用減壓井的減壓效果。對坑外觀測井及時觀測嚴格填寫水位數(shù)據(jù)，及時了解坑內(nèi)降水對坑外水位的影響。緊密關(guān)注第三方監(jiān)測單位對周邊環(huán)境監(jiān)測的數(shù)據(jù)資料，建立“信息交換”模式，如周邊建筑物沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)達到警戒值時，立即啟動我方的應(yīng)急預(yù)案。降水工作做到分層降水、及時降水、按需降水，配合土方施工，在土方每一步開挖前提前做好降水工作，確保將水位降至開挖深度0.5m以