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深基坑管井降水施工技术

发表时间：2021/4/20 来源：《基层建设》2020年第33期作者：储如蝉

[导读] 摘要：在深基坑施工中，地下水的影响不可忽略，甚至成为制约基础施工工期和施工质量的关键因素，如若处理不好，轻则影响工期，重则影响地下工程质量，增加工程造价，埋下安全隐患。

        中铁十四局集团建筑工程有限公司山东济南 250000
        摘要：在深基坑施工中，地下水的影响不可忽略，甚至成为制约基础施工工期和施工质量的关键因素，如若处理不好，轻则影响工期，重则影响地下工程质量，增加工程造价，埋下安全隐患。降低地下水的方法很多，如集水明排、轻型井点、管井、深井等，需要根据不同的工程地质、水文特征、土力学参数选取。降水的质量是影响整个工期的关键，在降水施工中切不可盲目抢工期，一定要经过理论计算，科学合理地选择降水方法并对井点平面布置进行设计。另外，降水要尽量与护坡桩、土方开挖配合，减少单独占用工期的天数。
        关键词：深基坑；管井；降水；设计
        1 工程实例
        埠村街道办事处城边村改造项目二期西鹅、刘台村安置房建设项目位于济南市章丘区南部平原与丘陵交汇处，工程周边地形平整、平坦开阔。根据工程地质勘察报告资料反映：基础以上主要由粘性土、素填土组成，下部为素填土，以粉质黏土及粉土为主，局部夹淤泥质粉质黏土。场地浅部土层中的地下水属孔隙潜水类型，从工程地质报告获悉，地下水静止水位埋深在0.82～1.70m之间。各土层分布及土力学参数如表1。
        表1 土层分布及土力学参数

        由地勘资料知，场地在浅部主要为孔隙潜水，（3）（4）层为深层潜水，（5）层为基岩裂隙水，三种地下水无水力联系。场地勘探深度内地下水主要为浅部孔隙潜水及深部孔隙承压水。孔隙潜水主要受大气降水、地表水和附近河流的渗入补给，主要赋存在砂质粉土层中，地下水位高程-3.5m。受季节性气候影响较大，水位变化幅度一般为0.3m左右，水量一般较少，水质易污染，对基坑开挖有不良影响。
        2 基坑降水计算
        2.1 降水计算模型
        计算模型如图2所示。

        图2 降水计算模型
        2.2 基坑涌水量计算
        按均质含水层承压水非完整井基坑涌水量模型计算。计算简图如图3所示。

        图3 均质含水层承压水非完整井基坑涌水量计算简图

        其中：k=5.184m/d；S=3.3+1=4.3m；M=15.55m； =6.2m

        2.3 管井出水能力计算

        整个基坑共布置13口管井，单井平均抽水量为：1044/13=80.3m3/d<107.6m3/d，满足要求。管井详图及布井平面位置如图3及图4所示。

        图3 管井构造详图

        图4 管井平面布置
        3 降水施工
        3.1 总体要求
        本工程由于地下水位高，基坑内的土体大部份处于地下水位线以下，土体含水量高，容重大，受扰动后强度降低很多，因此应在基坑开挖前一星期进行井点降水，将水降至基坑开挖深度以下1m左右，基坑顶部设明300×300明排水沟，应离土体边2m以上，留有一定的坡度引入市政管网，安排人员经常清里保证畅通，防止地表水进入基坑，在基坑四周工作面以外同样设置300×300明排水沟，对角设集水井800×800×800，用两台φ100水泵集中排入市政管网。
        钻孔：采用冲击钻机或反循环钻机；清水钻进，自成泥浆稠度不得大于1：1.1；成孔以后，在下管前应进行泥浆稀释，孔内沉淀厚度不得大于0.3m。
        成井：成孔换浆后应立即下入井管，井点管应保持垂直和居中，然后下滤料，滤料（粒径为2～4mm）必须沿四周均匀下入，边洗井边下滤料，填至离地面1～2m，洗井结束后用黏土封孔。
        洗井：井点管下入后，用空压机送气吹洗，至水清砂少时，出水正常为止。
        降水要求：在降水期间，必须保证地下水位降至6m以下，并长期维持这一深度，不得发生水位回升而造成泡基槽和引起边坡坍塌。
        3.2 施工方法
        （1）本工程基坑支护采用大放坡简易护坡措施，基坑地下室底板面标高为-6.05m，底板底标高为-6.2m。
        （2）基坑边坡采用大放坡形式，形成1：1台阶式放坡，上部土质较好，边坡采用覆盖防水彩条布措施。台阶下部采用C20喷射混凝土，厚50mm，内设50×50钢板网，用Φ12钢钉固定，垂直方向及水平方向每米设置一根，交接处焊牢。
        （3）土钉墙支护，采用C20喷射混凝土，厚50mm，配合比为水泥：砂：细石=1：2：2。
        （4）本工程基坑内根据地质资料，基坑底已进入下层粉土粉砂层，坑内必须设降水措施，降水采用深井降水法，井外径500mm，内径315mm，加深部位如达不到降水效果，可增加局部轻型井点降水措施。
        （5）距地下室很近，在降水时需要按需降水，降水线控制在坑底以下0.5m左右，同时加强对已建地下室的监测。
        （6）鉴于基坑北侧距已建地下室很近，在消防水池底板浇筑完毕后，在该区域空间用C20混凝土回填。
        3.3 降水质量保证措施
        （1）进行现场井点质量验收；井点施工结束前，对所有井的井深、井径和井中水位进行验收，达不到设计要求的井，应进行重新洗井；对于洗井、抽水时，井内出砂严重，应进行处理，防止沙土流失而引起不良后果；处理后仍达不到要求的，应重新补打井。
        （2）进行水位、流量观测：井点施工期间，对已成井点的水位，每天观测1～2次，在开始抽降水后5～10d，每天观测水量及观测孔（或1个抽水孔）的水位1～2 次（基槽开挖期间每天观测1～2次）；以后每7～10d观测一次（雨期为3～5d，下大雨每天观测1～2次）；将每次观测的水位、流量记录在《地下水位长期观测记录表》中，并及时进行整理，绘制Q～t与S～t关系曲线，分析水位下降的趋势与流量变化，预测地下水位下降到设计深度的时间并调整抽水井数与抽水时间。如水位、水量发生突然变化，应立即查明原因，及时进行处理。
        （3）降水维护：在整个降水期间，必须保证降水点和抽水设备的完好，对抽水设备进行定期检查和维修，发现问题及时处理，保证电源供给。
        4 降水对周边环境影响及对策
        降水对周边环境的影响因素主要是对地基土的变形破坏，降水时应保证地基土的结构不受破坏。管井降水技术主要特征是抽水不抽砂，不扰动原始地层结构，故对周边地面引起的沉降及不均匀，沉降均在允许范围之内，若严格按照降水设计方案实施，则对周围环境影响甚小。为了将降水对周边环境的影响减到最小程度，施工时采取了如下对策：
        （1）降水井抽水含砂量符合国家有关规范要求。
        （2）成井时，滤水井长度同井深相同，滤水管外填砾料，保证砂层不与滤水管直接接触，防止细砂土地基受到破坏。
        （3）单井出水量控制在30m3/h，防止出水量过大，地下水流速过急，带动细砂涌入井内，造成地基土破坏。
        （4）在保证地下水位降达到要求时减少抽水量，定时检查，对抽水量的控制。
        5 基坑监测方案
        采用信息化施工，确保基坑开挖过程中的安全，必须对基坑进行监测，方案如下：
        （1）观测点的布置：在坡顶上每隔10m布置一个点。
        （2）观测精度要求：
        满足国家三级水准测量精度要求：
        水平误差控制<6.0mm；
        垂直误差控制<0.5mm。
        （3）观测时间的确定：
        ①基坑开挖每一步都应作基坑变形观测。
        ②观测时间间隔每天一次，必要时连续观测，基坑开挖完7 天后，可由每天一次到3 天一次，15d后每周观测一次。
        （4）场地查勘与记录：
        ①施工前对原场地进行全面调查，查清有无原始裂缝和异常并作记录，照相存档。
        ②每次观测结果详细记入汇总表并绘制沉降与位移曲线。
        （5）注意事项
        ①每次观测应用相同的观测方法和观测线路。
        ②观测其间使用一种仪器，一个人操作，不能更换。
        ③加强对基坑各侧沉降，变形观测，特别对有地下管线地的各边坡可进行重点观测。
        6 结论
        （1）基坑内共设13口管井，降水井深度均为14m，日涌水量5000m3，根据计算结果，能满足基坑施工安全要求，同时设计了两口备用井，提高了降水的安全系数。
        （2）在管井施工工艺得当的情况下，能将降水含沙量控制在1/90000，同时通过理论分析，在正常降水情况下，地面的最大沉降量约为10mm，对相邻道路及构筑物影响较小，是安全的。
        （3）通过实际效果表明，此次降水设计方案是可行的，为进一步保证基坑施工安全，施工时必须加强降水井的质量管理，加强水位及含沙量监控，同时辅以地面沉降监测系统进行信息化基坑施工，提前考虑相应的安全应急措施，能确保基坑安全施工。
        参考文献：
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