淺談基坑施工封閉降水技術(shù)在工程中的應(yīng)用

1、淺談基坑施工封閉降水技術(shù)在工程中的應(yīng)用 江蘇弘揚(yáng)建設(shè)工程有限公司 朱士兵摘要：基坑降水通過(guò)抽排方式，在一定時(shí)間內(nèi)降低地層中各類地下水的水位，以滿足工程的降水深度和時(shí)間要求，保證基坑開挖的施工環(huán)境，同時(shí)為基坑底板與邊坡的穩(wěn)定提供有力保障。因此保證工程施工過(guò)程中降水技術(shù)的可行性是施工質(zhì)量得以保障的基礎(chǔ)，本文就以長(zhǎng)江漫灘為工程實(shí)例進(jìn)行實(shí)例分析，從而探討基坑施工封閉降水技術(shù)在工程中的具體應(yīng)用。關(guān)鍵詞：基坑施工 降水技術(shù)引言：本工程場(chǎng)地地貌單元為長(zhǎng)江漫灘，且擬建建筑四周環(huán)境復(fù)雜，該工程基坑開挖上部為雜填土，下部為較厚的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，這種情況如果采用傳統(tǒng)的降水設(shè)計(jì)在降水疏干的過(guò)程中極容易造成基坑外水源

2、補(bǔ)給，從而造成周邊建筑物和管線的不均勻沉降；另基坑下分布弱承壓水，經(jīng)驗(yàn)算基坑抗突涌穩(wěn)定性，深基坑部分不滿足抗突涌要求。針對(duì)本工程復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)，我們優(yōu)化了傳統(tǒng)的施工降水方案，充分研究基坑開挖面下各土層的特點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)降水井的深度及布置范圍，做到真正的“按需減壓”降水，在抽取疏干井的過(guò)程中盡量不觸動(dòng)承壓水，從而有效地控制抽水量，抑制基坑周邊建筑物的沉降同時(shí)起到抗突涌的作用。一.工程概況 1）主體結(jié)構(gòu)：27層框架剪力墻結(jié)構(gòu)，總建筑面積為35915m2，高層住宅樓下及其南側(cè)設(shè)有一層整體地下車庫(kù) 2）基坑規(guī)模：該工程基坑開挖面積3900m² 3）基坑挖深：根據(jù)周邊地形及基礎(chǔ)埋深，基坑挖深

3、分3.1m-9.05m 4）環(huán)境概況：場(chǎng)地地貌單元為長(zhǎng)江漫灘，場(chǎng)地跨安業(yè)河原河道，地下水屬潛水和弱承壓水。潛水主要賦存于1層填土以及2層土中，受大氣降水、地表水的補(bǔ)給，以蒸發(fā)和滲流形式排泄?？碧狡陂g由部分鉆孔測(cè)得的初見水位埋深為1.505.50m，相應(yīng)標(biāo)高為5.216.76m；穩(wěn)定水位埋深為1.305.30m，相應(yīng)標(biāo)高為5.416.98m。地下水位的年變幅約0.8m左右。弱承壓水賦存于2-3層以下的砂性土中，含水層厚度大，透水性、賦水性較好，勘察期間實(shí)測(cè)穩(wěn)定水位標(biāo)高為5.12米。二、降水工程特點(diǎn)擬建工程地下車庫(kù)底板埋深約5.67.0m，按設(shè)計(jì)K0.000標(biāo)高與目前場(chǎng)地地面標(biāo)高的關(guān)系分析，基坑大

4、面積開挖深度在37米左右。擬建場(chǎng)地周圍環(huán)境條件復(fù)雜，基坑南側(cè)距已建成的21#樓約12.0米，場(chǎng)地西側(cè)為原回填河道，北側(cè)靠河道 ，距河堤20米左右，基坑開挖面積較大，開挖深度大面積7米左右，承臺(tái)開挖深度在10米左右，基坑開挖影響深度范圍內(nèi)主要為人工填土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土等，土質(zhì)松軟，且因場(chǎng)內(nèi)地下水位較高，基坑底部存在滲透性涌水，需四周采取止水帷幕設(shè)置兼邊坡支護(hù)，結(jié)合管井有效降低地下水?？紤]本次施工承臺(tái)開挖深度為10.0，為滿足開挖要求，基坑中心水位應(yīng)比坑底低0.5米， 才對(duì)基坑開挖及底板施工有利。三、施工程序 插管作業(yè)：鉆機(jī)成孔拔出芯管換旋噴管，插入到預(yù)定深度，插管過(guò)程中邊射水邊插管，以

5、防止泥砂堵塞噴嘴，水壓一般控制在1.0Mpa左右。 噴射作業(yè)： 噴射作業(yè)應(yīng)注意檢查控制漿液初凝時(shí)間，噴射介質(zhì)流量、壓力，旋轉(zhuǎn)及提升速度等參數(shù)使其符合要求，并做好記錄，繪制作業(yè)過(guò)程曲線。本工程施工中高壓泵用水為地下水，水中有細(xì)小砂粒，為防止砂粒堵塞或劃傷噴嘴，采用特細(xì)絲網(wǎng)對(duì)水提前進(jìn)行過(guò)濾。 降水井成井施工執(zhí)行JGJ94-94規(guī)范中規(guī)定的成孔工藝。主要工序?yàn)椋壕粶y(cè)設(shè)成孔下井管填礫洗井抽水。成孔過(guò)程中應(yīng)檢查控制成孔深度、直徑、垂直度，防止出現(xiàn)鉆孔的垮塌和縮頸，確保井管位置居中、垂直，接頭牢固。填礫時(shí)要求檢查控制砂礫粒徑，按要求對(duì)稱回填。填礫后應(yīng)洗井至抽出清水，需定期觀測(cè)水位、水量，做好記錄。四.主

6、要技術(shù)性能指標(biāo)4.1確定管井?dāng)?shù)量進(jìn)行抽水試驗(yàn)確定降水參數(shù)勘探時(shí)實(shí)測(cè)水位標(biāo)高平均值為5.12米，在基坑降水設(shè)計(jì)時(shí)，以現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)得出的滲透系數(shù)作為基坑降水設(shè)計(jì)的依據(jù)， 1-4層綜合滲透系數(shù)K=1.35m/d，基坑各土層的平均厚參照勘測(cè)報(bào)告的相關(guān)內(nèi)容。（1）降水區(qū)域面積為3900m²（2）降水深度應(yīng)達(dá)到基坑底部最低標(biāo)高下500mm 、降低水位-10.5米（3）含水層厚度平均取15.5米（4）設(shè)井管有效工作長(zhǎng)度為6.4米 （5）設(shè)井管成孔直徑為800，孔深16米，深井管的內(nèi)徑為300的混凝土預(yù)制濾管 4.1.2降水區(qū)假想半徑： 主樓：=35.24米4.1.3抽水影響半徑：式中：表示降水影響

7、半徑S表示基坑水位降深表示滲透系數(shù)表示含水層厚度主樓：=2×10.595.97米4.1.4降水區(qū)域總涌水量：主樓：（完整井）基坑計(jì)算涌水量（m³/d）表示含水層滲透系數(shù)（m/d）潛水含水層厚度（m） 引用影響半徑（m）按基坑換算半徑h表示濾管有效工作長(zhǎng)度主樓： =695.17 m3/d4.1.5管井的出水量計(jì)算：根據(jù)群井抽水理論，由下列公式確定單井排水量主樓：=71.88m3/d設(shè)計(jì)主樓10口井， 71.88×10=718.8m³/d697.36m³/d，基本能滿足要求。4.2改進(jìn)降水設(shè)備抽水設(shè)備的選取應(yīng)滿足施工降水要求。對(duì)數(shù)量較多的降水井應(yīng)采

8、取群井降水，摒棄傳統(tǒng)的潛水泵抽水模式，改用空壓機(jī)串聯(lián)壓力降水，并在每個(gè)進(jìn)氣孔安裝繼電器，用以控制降水時(shí)間及抽水量。改進(jìn)后的降水設(shè)備主要包括進(jìn)氣管、出水管、出水管單向閥門及底部單向閥門。4.3優(yōu)化降水方案，做到“按需減壓”優(yōu)化降水設(shè)計(jì)方案，確定疏干井、減壓井的深度采用疏干井，對(duì)坑內(nèi)潛水含水層進(jìn)行疏干降水，以達(dá)到有效降低被開挖土體含水量的目的。采用降壓降水管井進(jìn)行減壓降水，達(dá)到保證基坑安全及施工順利進(jìn)行的目的：對(duì)坑內(nèi)開挖深度以下的承壓水進(jìn)行“按需減壓”降水，即始終保持承壓水位位于安全埋深以下。采取該項(xiàng)新技術(shù)是考慮到傳統(tǒng)降水方法疏干井較深，抽取潛水的同時(shí)也抽取大量的承壓水，抽水量大，對(duì)周邊環(huán)境造成明

9、顯影響，嚴(yán)重情況下會(huì)造成基坑周邊建筑明顯不均勻沉降甚至開裂。此項(xiàng)新技術(shù)應(yīng)嚴(yán)格區(qū)分抽取潛水過(guò)程和承壓水減壓過(guò)程，以達(dá)到減少抽水量，減少對(duì)周邊環(huán)境影響的目的。4.4、止水帷幕加邊坡支護(hù) 擬建建筑四周環(huán)境復(fù)雜，為確保開挖及降水時(shí)對(duì)周邊環(huán)境無(wú)明顯影響，結(jié)合本基坑開挖深度和場(chǎng)地土質(zhì)條件及周邊環(huán)境，本工程采用： 南側(cè)挖深4.7m：采用Ø9001100懸臂式鉆孔灌注樁支護(hù)，外側(cè)采用Ø700500雙軸水泥土攪拌樁 東側(cè)挖深3.1m：采用Ø8001000懸臂式鉆孔灌注樁支護(hù)，外側(cè)采用Ø600單重管高壓旋噴樁東側(cè)挖深7.85m處：采用Ø8001000鉆孔灌注樁加一

10、層混凝土支撐支護(hù)，外側(cè)采用Ø700500雙軸水泥土攪拌樁東北角挖深9.05m處：考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性，東北角場(chǎng)地上部卸土至-2.20m，與東側(cè)外地面一致，采用Ø8001000鉆孔灌注樁加一層混凝土支撐支護(hù)，外側(cè)采用Ø700500雙軸水泥土攪拌樁北側(cè)及西北角：該地較空曠，采用放坡，不需要支護(hù)，在外側(cè)采用Ø700500雙軸水泥土攪拌樁止水西側(cè)：現(xiàn)有河道標(biāo)高與基坑底面基本持平，該側(cè)不考慮支護(hù)，在外側(cè)采用Ø700500雙軸水泥土攪拌樁止水4.5、環(huán)境監(jiān)測(cè)在降水施工的同時(shí)，進(jìn)行周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)工作，及時(shí)取得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，認(rèn)真分析降水施工對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生的各種影響，

11、及時(shí)反饋數(shù)據(jù)，指導(dǎo)降水施工，嚴(yán)禁超降地下水。4.6、降水井的封堵在基礎(chǔ)混凝土墊層施工前加工防水鋼套管。鋼套管采用熱軋無(wú)縫鋼管制作，套管高度不小于混凝土底板與墊層厚度之和。在套管外側(cè)焊接止水外環(huán)，套管內(nèi)側(cè)采用型號(hào)相符的管法蘭焊接止水內(nèi)環(huán)，并將螺栓焊接在管法蘭上，螺栓絲頭朝上。在施工基礎(chǔ)混凝土墊層時(shí)，將防水鋼套管預(yù)埋于混凝土墊層中，將降水泵穿過(guò)防水鋼套管進(jìn)行降水。 當(dāng)可以停止降水時(shí)，取出降水泵，對(duì)降水井底部采用級(jí)配砂石進(jìn)行回填，上部采用干水泥回填至鋼套管止水內(nèi)環(huán)處。對(duì)鋼套管止水內(nèi)環(huán)采用法蘭蓋加橡膠密封墊進(jìn)行封堵，鋼套管上層澆筑防水混凝土。封井采取在井管內(nèi)先注漿后灌混凝土的封堵方法，基本操作順序及有

12、關(guān)技術(shù)要求如下：（1）當(dāng)本基坑外的基坑挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，在基坑底開挖面以下10cm處，在井管外焊一止水板，止水板外圈直徑Ø500mm。（2）降水運(yùn)行結(jié)束，封井前先預(yù)攪拌1.50m3左右的水泥漿，水灰比0.5。（3）井管內(nèi)下入注漿管，注漿管的底端進(jìn)入到離井底2.00m左右。在注漿管的下部設(shè)置一個(gè)壓板，與注漿管連接并由注漿管送入井內(nèi)（4）正式注漿前井管口用鐵板封死，然后開始注漿，注漿的目的是盡可能將水泥漿通過(guò)濾水管注入含水層中。（5）注漿完畢，水泥漿達(dá)到初凝的時(shí)間后，抽出井管內(nèi)殘留的水。并及時(shí)觀測(cè)井管內(nèi)的水位深度或標(biāo)高。觀測(cè)24小時(shí)后，井管內(nèi)的水位無(wú)明顯的升高，說(shuō)明注漿的效果較好。（6）當(dāng)判定已達(dá)到注漿的效果后，打開管口的鐵板；然后向井管內(nèi)灌入混凝土，混凝土的灌入高度，與基坑底板混凝土面一樣高?；炷凉嘧⒔Y(jié)束，及時(shí)觀測(cè)井管內(nèi)水位的變化情況，以判斷封堵的實(shí)際效果。（7）待井管內(nèi)混凝土的齡期能符合要求，確定封堵的實(shí)際效果滿足要求后，即可割去所有外露的井管。（8）井管割去后，在管口要用鐵板封焊，管口低于基底混凝土面以下10cm左右。管口焊封后，用水泥砂漿將孔洞填入抹平，封井工作完畢。結(jié)束語(yǔ) 根據(jù)