浅谈深基坑降水方法的选择和应用

赵智礼 牛红艳

【摘要】本文着重对深基坑降水方案的选择和实践中的主要技术问题进行探讨，供同行交流。

【关键词】深基坑降水方案的选择 实践中的主要技术问题

1、引言

随着当前经济建设的发展，高层建筑激增，高层建筑基础埋深往往较深，而当地下水位高于基坑底面时，在基坑开挖前需进行基坑疏降水工作，使地下水位低于基坑底面。降低和控制地下水位的方法很多，但不同的方法针对不同场地所处的特定地质及水文地质条件，所收到的效果是截然不同的。因此，在深基坑降水时，选择何种降水方案可以达到令人满意的疏降效果是一个值得研究的课题。

2、疏降地层组合分类及水文地质特征

根据地质勘察所揭露的地层岩性，按其组合、含水性和水力性质可划分以下两种组合类型。

（1）粉土及粉、细砂地层组合型

此钟类型的地层组合以粉土为主，颗粒较细，含水性较弱，持水力强，渗透系数0.2～0.5m/d，砂层渗透系数可达10m/d以上，这些地层的岩性、含水性、透水性等虽然有所差异，但在水力上是统一的，为潜水含水层。疏降此类型地层需时较长，降落漏斗向外扩展速度很慢。因此，在此种地层组合类型场地开挖基坑，必须超前一定时间进行预先降水。

（2）粉土、砂土夹薄层粉质黏土层地层组合型

此种类型地层组合特点是：其上段为粉土及粉砂，以粉土为主，该段底部为一层粉砂土，其底板为一层薄层粉质黏土。下段为粉土及粉、细砂，其间夹有一至若干层薄层粉质黏土层，以砂土为主。上段为潜水水力系统，其水文地质特征同上述第一种地层组合型相同。下段为半承压-承压水水力相同，其含水性较强，渗透性好，持水力差异较大。上段与下段因水力系统不同，整体上则构成了一个复合型的疏降地层组合型。对这种组合型地层进行疏降水，应解决好薄层粉质黏土等隔水层上部残余水流顺层的侧向流入问题。

3、降水方案的选择

选择降水方案时，首先要在认真分析研究拟开挖基坑地层的水文地质、工程地质条件和工程所处的环境等资料的基础上，充分考虑降水要求、降水范围、基坑开挖深度及方式。根据各种降水方法所适用的条件，选择出经济技术效益最佳的技术方法，制定合理的技术设计施工方案，达到满意的技术效果。在降水方案设计中，一般应遵循下列要点：

3.1、轻型井点和喷射井点降水方案

（1）采用這两种降水方法的前提条件是被疏降地层颗粒较细，含水性弱，透水性差，地下水以贮存量为主，所排出水量不大。一般采用环绕基坑布置井点，井点间距不宜过大。轻型井点的间距一般在1.0～3.0m之间，通常采用1.2～1.5m。喷射井点的典型井距为1.5～3.0m。每组所携带的井点数量应根据泵的功率大小、降深要求和排水量大小等来确定。按所需布置井点总数确定出组数。

（2）轻型井点的布置简单方便，可根据实际情况随机调整。当降深要求较大且疏降地层水量不大时，若采用轻型井点降水，则要考虑其扬程问题，根据其有效扬程和降深要求来确定采用井点级数。当水位埋深6.0～9.0m，15.0m以内的基坑一般需要两级轻型井点。

（3）喷射井点因其埋设深度大，所需钻孔口径大，一般400～600mm，，每口井点的成井工艺较轻型井点复杂得多，而且所需配制得管材同排水量有关。因此，采用喷射井点做为预降水工具时，必须做好场地的水文地质勘察工作，取得可靠的水文地质参数，较准确的预算基坑涌水量。根据降深要求和排水量确定所需提水设备的功率及井点布置方案，合理选择高效喷射器。

3.2、深井井点降水方案

（1）根据试验资料，合理选择疏降地层的水文地质参数，预算基坑总涌水量。预算水量的方法应根据资料情况选择。降深的最小值一般大于基坑底面以下2.0m。

（2）依照预算的涌水量、含水层的渗透性能和单井出水能力，参照以往类似地区的管井安全出水量，综合考虑确定出井数和单井水量。

（3）井位的布置要考虑边界水文地质条件及地下水流向等。对来水一侧布孔应相对较密，对有界影响的一侧（包括自然边界和人工边界）应相对较疏。井深的确定应综合考虑水位降低强度、泵体的淹没深度，孔内沉渣及含水层的渗透性和井损等情况。依据含水层的渗透性和含水性及设计的单井出水量来确定深井出水段的井径大小。

（4）滤水管材的选择多采用多孔混凝土管，若实际情况需要也可选用铸铁管或钢管。无论选用何种管材，滤水管的孔隙率一般不低于20%。砾料规格应根据含水层岩性（颗粒）粗细选取，填砾厚度≥100mm。

（5）对于复合型地层组合类型，可在降水孔间适当布置泄水孔，以减少隔水层顶部残余水流的侧向流入。布置泄水孔时，要充分考虑所夹粉质黏土层顶面的起伏变化情况，最佳位置是布在其最低洼地带。

（6）在基坑中心部位应布置一口检测井。该井除检测各降水孔及整体降水效果外，尚可作为降水的备用孔。

4、实践中的主要技术问题

4.1深井井点

（1）水文地质参数

尽管在基础工程地质勘察的同时也对水文地质进行初步了解和评价，但所提供的水文地质参数的可靠程度一般较低，多来自实验室和经验值，既使做了野外试验，多不是基坑范围的参数，况且没有交待试验的具体情况，对成井工艺、井损等问题无从了解。鉴于上述，在降水钻孔施工同时，应利用首批钻孔进行有针对性的抽水试验（单井、互阻抽水等），以核实基坑降水时能够代表含水层的真实参数，否则会给施工带来难以估量的损失。

（2）降低井损，增加井的涌水量

影响井损和井的涌水量的因素很多，在此只针对实践中常见的井的结构、钻进方法和洗井等主要问题提供一些初步意见。

①降井的结构

设计理想的降水钻井对降低井损，增大涌水量，取得正确的水文地质参数和延长井的使用寿命具有重要意义。在井的结构中最重要的是井径、滤水管类型和长度、填砾的规格与厚度等。

②反循环钻进，反循环清孔

反循环钻进具有大泵量，口径大，在松散地层中效率高和不使用泥浆的特点，最适合勘探程度高、深度浅、钻孔结构单一的基坑降水井。这种成井方法对提高井的出水量，降低井损具有极为显著的效应。因为反循环钻进施工速度快，排粉能力强，减少了含水层受破坏堵塞的机会。由于粉土地层自然造浆率高，所以返回水不宜多次重复使用，应及时放掉。要采用大泵量钻进，以提高清水携带沉渣的数量。

③洗井

洗井质量直接关系到井的涌水量和井损的大小。洗井彻底，可降低井损，增大出水量。对于松散地层采用水力喷射洗井或用钢刷拉洗冲孔洗井等方法，切忌用CO2强力洗井。

4.2轻型井点与喷射井点

（1）轻型井点的埋设要采用水冲法，以达到最大限度保持井壁原状，减小井损，增大井点排水量的目的。

（2）轻型井点和喷射井点抽水时，不能有翻砂、冒水、冒气等现象。此种现象的产生，表明井管与井壁间上封口处密闭效果不好，需重新封闭，否则影响抽水效率。

5、结束语

通过上述对深基坑降水方法的介绍，降低和控制地下水位的方法很多，但不同的方法针对不同场地所处的特定地质及水文地质条件，所收到的效果是截然不同的。因此，在深基坑降水时，选择何种降水方案可以达到令人满意的疏降效果是一个值得研究的课题。

参 考 文 献：

①工程地质手册（第三版）；中国建筑工业出版社，1992

②建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012） 2012