深基坑止水和降水技术设计及应用

伍玉勇

湖南移动枢纽楼位于长沙市车站北路，地下三层深15.3m，地上22层，高87m，总建筑面积79000m²，属国家一类重要通信指挥建筑物。由于建筑物的特殊及重要性，施工过程中和施工完成后，基坑(地下室)有效止水和降水，成为本工程的关键技术问题。

帷幕止水及降水方案

基坑止水帷幕方案原拟采用深层搅拌桩，但考虑灌注桩在施工中流砂对桩基施工的影响，而大口径井降水对周围一定范围内的土体进行了降水，使场区土的有效应力增加，土体进一步固结，从而使深层搅拌桩难以施工。根据场地深基坑强透水层特点，决定采用高压旋喷桩止水帷幕。既能达到理想的止水效果，且旋喷桩与支护灌注桩相结合，使逆作施工更加安全可靠。

在基坑逆作施工中，止水帷幕虽能起到止水作用，但考虑到周围土体含水丰富，水压大，水位高的情况下，止水帷幕可能在一些部位发生渗水、漏水、管涌现象，给基坑施工带来困难，所以决定对周围及坑内土体采取降水措施。根据抽水试验，确定采用大口径井降水方案。

止水帷幕与降水井设计

止水帷幕采用高压旋喷桩施工，在不同深度分别采用高压摆喷和定喷。高压摆喷是在某一角度范围内进行喷射，桩体固结体断面呈扇形，定喷是改变喷射方向，桩体固结成板状。根据本工程的地质情况，决定止水帷幕采用摆喷和定喷两种方法。钢筋混凝土支护桩间距为1.2m，旋喷半径定为0.7m，旋喷钻孔间距定为1.25m，使喷射体能够相互重叠，形成封闭墙体。标高18.5～31m范围采用摆喷，31～34.5m范围采用定喷。摆喷角度分225°和180°两种。

经计算参数出各含水层的总涌水量后，分类确定单井抽水量和降水井的数量。设计大口径井深度定为16.8m，降水井井距为20m，水流上游西南向另布置5口井；坑内设8口井。降水井共设26口。

降水井采用机械钻井，成孔直径600mm，井管采用直径300m无砂混凝土管，滤水段井管加扎钢丝或棕网片，孔壁与井管之间填粒径为3～24mm砾石作为过滤层。抽水采用深井潜水泵。

止水帷幕与降水井施工工艺

止水帷幕施工采用3重管高压旋喷，即用高压泵产生20Mpa左右的高压喷射水流，同时在其周围环绕一股0.8Mpa左右的圆筒状气流，进行高压水喷射流和气流同轴喷射冲切土体，形成土体中最大的空隙，然后由泥浆泵注入压力为2～5Mpa的水泥浆填充，喷嘴作旋转和提升运动，最后水泥浆在土中凝固成固结体。施工参数见表1。

施工程序为：

插管作业钻机成孔一拔出芯管一换旋喷管，插入到预定深度，插管过程中边射水边插管，以防止泥砂堵塞喷嘴，水压一般控制在1.0Mpa左右。

喷射作业喷射作业应注意检查控制浆液初凝时间，喷射介质流量、压力，旋转及提升速度等参数使其符合要求，并做好记录，绘制作业过程曲线。本工程施工中高压泵用水为地下水，水中有细小砂粒，为防止砂粒堵塞或划伤喷嘴，采用特细丝网对水提前进行过滤。

大口径降水井成井施工执行JGJ94-94规范中规定的成孔工艺。主要工序为：井位测设→成孔→下井管→填砾→洗井→抽水。成孔过程中应检查控制成孔深度、直径、垂直度，防止出现钻孔的垮塌和缩颈，确保井管位置居中、垂直，接头牢固。填砾时要求检查控制砂砾粒径，按要求对称回填。填砾后应洗井至抽出清水。需定期观测水位、水量，做好记录。