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泵站深基坑开挖施工降水技术研究

发表时间：2021/5/24 来源：《基层建设》2021年第2期作者：郭鹏

[导读] 摘要：近年来，根据水文地质抽水试验，将场区进行分区预测涌水量，设计合理的降水方案，并建立模型，拟合抽水试验成果，论证疏降水的可行性。

        陕西省泾河工程局陕西省三原县 713800
        摘要：近年来，根据水文地质抽水试验，将场区进行分区预测涌水量，设计合理的降水方案，并建立模型，拟合抽水试验成果，论证疏降水的可行性。为安全施工提供参考，具有一定的理论和实践意义。
        关键词：泵站深基坑；开挖施工；降水；技术研究
        引言
        随着时代发展，国内深基坑工程深度及规模在不断增大，而降水工程对于深基坑的安全开挖具有非常重要的影响。在深基坑施工时，若采取的处理地下水方法不当，会导致基坑出现安全隐患，从而影响基坑的施工进度。地下水带来的危害有地下水突涌、基坑支护体系失稳、地基承载力降低、地面沉降和周围泵站倾斜开裂、基坑开裂、坍塌等现象因此，在基坑开挖时，对基坑承压水减压降水分析和设计是必需的，泵站建设更需要解决承压水疏降可行性问题。本文根据水文地质抽水试验，将场区进行分区预测涌水量，论证疏降水的可行性。
        1工程地质及水文地质条件
        根据收集资料和勘察揭露的地层结构、岩性特征、埋藏条件、物理力学性质，结合区域地质资料，勘探深度范围内分布有第四系人工填土，第四系海陆交互相堆积层，燕山期侵入岩花岗岩。
        根据地下水分布特征，可分为第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水。第四系孔隙水赋存于场区浅部人工填土及其下部粉、砂性地层中，水量丰富，富水性好，砂土层、花岗岩全风化层透水性强。砂土层中地下水大部具有承压性。主要受大气降水竖向入渗补给，同时与地表水体互为补给。地下水受潮汐影响较大，勘测期水位埋深0.60～7.10m，基岩裂隙水主要靠上层的孔隙水沿基岩裂隙下渗补给，水量贫乏。基岩裂隙水主要赋存于岩层风化带及节理裂隙中，接受上部孔隙水的补给，水量贫乏，水动力条件微弱。
        2基坑开挖及施工降水主要施工技术
        2.1围堰填筑
        拦河围堰填筑前，先以挖掘机对坝址杂质、淤土等进行清除。坝体填筑以推土机为主，采用“进占法”进料，利用推土机进行碾压，局部地方采用人工电夯压实。坝体填料就近利用基坑水面上部位开挖土方填筑。
        2.2测量放样
        开挖前，对开挖区域重新进行地形及断面复测，并设置施工测量平面和高程控制网。对开挖工作面进行范围框定、高程标志、轴线定位。开挖时，利用挖掘机从开挖面一侧向另一侧推进。
        2.3闸塘积水
        排除为保证围堰在基坑初期明排期间稳定，排水时控制基坑水位下降速度不大于0.5m/d，选用型号为13.3cm的泥浆泵（流量80m3/h，功率15kW）1台，另配备1台备用。
        2.4基坑降排水
        基坑降水的主要方法有：明沟加集水井降水、轻型井点降水、喷射井点降水、深井井点降水等。本方案确定基坑降排水基本方式是：坑外截水沟排水和基坑内集排水、基坑管井降水。基坑坡肩：在基坑外1.5m外整平地面设置30mm×50mm的排水沟，在最低点设置集水井，井点比沟底深50cm，并配置潜水泵，不让地面水流入基坑内。基坑内：基坑四周距坡底角线1m位置开挖宽0.6m深0.5cm的环形垄沟，坡度为1%，坡向集水坑，集水坑为1.5m×1.5m，集水坑较排水沟深0.5m。井点布置：在基坑内部四周均匀布置管井降水，管井底高程-9.0m，内径400mm，间距为6m。在基坑开挖前3d开始预降水，地下水降至底板下0.5～1m。
        2.5基坑支护
        在土方开挖过程中，按照既定坡比进行开挖施工。

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对于开挖工作面较小的、地质条件较差的尽可能放到最大坡度、同时采取6m长梢径不小于0.16m圆木桩支护措施。
        2.6土方开挖
        基坑土方开挖采用干法施工方法，基坑开挖设计坡比为1∶0.45，泵站基坑开挖深度大于4米时应采用分段开挖。基坑土方开挖自上而下台阶开挖法施工。每台开挖深度不应大于3 米，直至开挖至设计基坑底高程。为防止机械开挖挠动结构物的地基原状土，机械开挖需预留不小于20cm厚的保护土层由人工挖除。
        3相关技术措施与降水效果检查
        3.1周边地面沉降的补救措施
        周边地面沉降问题是基坑降水施工中最常见的问题之一，对于施工具有较为不利的影响，而目前常用的解决方法是回灌技术。首先于降水井点及泵站区间内进行井点排布，在降水井点进行抽水的同时，在回灌井点进行土层注水作业，从而在地下形成隔水帷幕，从而最大程度解决地下水流失的问题。若地下水位一直能够保持平衡，不出现巨大的变化，就能够最大程度地降低地面沉降现象的发生概率。而在施工过程中，也可以将砂井作为回灌井，沿砂井方向挖掘砂沟，使排放的水能够通过砂沟回灌至地下。
        3.2控制降水速度
        在进行泵站施工时，若其地质结构在短期内发生过度的地下水土流失，会对泵站施工造成严重的影响，导致泵站开裂等情况发生。因此在应用基坑降水技术时，应利用临边位置，使井点保持恰当的距离，从而对抽水量及降水速度实现有效控制，保障出水含沙量及含土量处于科学的范围内。当泵站地下土质属于黏土层时，针对其厚度大、透水性能差等特点，在进行井内填充时，可选择水枪、套管打孔等方式，同时为了保障底层水的流通，可用粗砂建立不同规格的砂桩。另外，在进行抽水作业时，应该对井点内是否有淤塞问题进行排查，对管表面的潮湿度与流水情况进行判断。若死井数量超出10％，则必须通过高压水进行冲洗，从而确保降水作业能够高效完成，避免降水效果有所下降。
        3.3注重施工安全监管
        安全作为现代工程施工的首要原则要求，基坑降水设计作为工程施工安全保证的重要环节，需要在基坑降水过程中落实严格地安全监管措施，以保证施工安全。首先，加强材料监管。材料作为基坑降水施工的重要基础，在进行材料采购时，需要保证材料的质量满足施工质量要求标准，并对材料进行多层次、多环节的质量检验，考察材料厂家的相关资质，避免材料中存在以次充好的情况对施工产生影响。其次，加强施工监管。施工流程监管不仅是保证施工质量的关键途径，更是保证施工安全的必然过程。在基坑降水的实际过程中，需要落实严格地安全监管要求，对施工进行严格监管，充分保证施工流程的规范化进行，对施工中存在的问题及时予以纠正，避免施工问题的积累，最终导致施工问题的产生。最后，加强施工人员培训。施工人员作为工程基坑降水施工的重要基础，其专业能力和职业素养直接决定了基坑降水施工的整体质量。因此，在基坑降水的实际应用中，也必须注重对施工人员的强化，为基坑降水应用奠定人员基础。
        结语
        在淤泥质土、粉质黏土地层，采用超级压吸联合抽水系统也可满足疏干需求，将水位控制在开挖面以下1m。在合理设计与精细化管理下，超级压吸联合抽水系统与传统水泵相结合的抽水方式，在本项目成功应用，疏干效果较好，可以在类似地质条件下推广应用。深大基坑开挖过程中，减压降水必须按照“按需降水、分区域降水、分层降水”的原则进行，既要满足基坑开挖中的安全水位，又要考虑基坑降水对周边环境的保护。
        参考文献：
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        [3]黄时锋，吴樟强，胡董超，等.综合降水方式在超大超深基坑施工中的应用[J].建筑施工，2019，41（4）：557-561.