止水帷幕在大型深基坑沉井中的应用

吴俊贤

(太原市市政工程总公司，山西太原 030002)

止水帷幕在大型深基坑沉井中的应用

吴俊贤

(太原市市政工程总公司，山西太原 030002)

以太原市晋阳污水处理厂主干管工程为例，根据施工现场的水文地质条件与周边管路设施情况，提出了止水帷幕加深井井点降水的深基坑沉井施工方案，经实践证明，该方案满足沉井的施工要求，确保了沉井的顺利下沉。

基坑，沉井，止水帷幕，深井降水

1 工程概况

2015年笔者所在单位承接了太原市晋阳污水处理厂主干管工程，污水主干管管径分别为DN2 800 mm和DN3 000 mm两种，支管管径为DN1 800 mm，主干管埋深约10 m，全线采用顶进法施工，工作井与接收井采用沉井施工工艺，沉井深度约在10.5 m～12.5 m之间。

本工程位于滨河西路西侧绿化带内，规划路线上多为高大树木，周边无建筑物，地下水位高，土质以粉土和粉质粘土为主。

1.1 水文地质条件

1)地下水位高。拟建场地揭露的地下水类型为孔隙潜水。含水层主要为:②层粉细砂、③层粉土、③1层粉细砂、④层粉土、④1层粉细砂。主要接受大气降水及汾河侧向补给。勘察期间各钻孔地下水静止水位埋深介于0.6 m～5.46 m之间，静止水位标高介于763.55 m～766.61 m之间。

2)土质以粉土和粉质粘土为主。根据地勘资料显示，各岩土分别为:①层:粉土VS=140 m/s(软弱土);②层:粉细砂VS= 140 m/s(软弱土);③层:粉土VS=160 m/s(中软土);③1层:粉细砂VS=170 m/s(中软土);④层:粉土VS=160 m/s(中软土); ④1层:粉细砂 VS=170 m/s(中软土);⑤层:粉质粘土 VS= 200 m/s(中软土)。

1.2 现场情况

本工程地处太原市滨河西路西侧绿化带内，场外交通较为便利，场区内均为树木，施工前需将沉井施工范围内树木迁移方可进入施工场地。

2 风险分析

根据地质勘探报告数据分析显示，本工程地下水位高，沉井施工过程中会有大量地下水涌入，极易发生基坑突涌、流砂等不良现象，造成土体流失、涮空沉井周边及塌方事故，严重危及滨河西路快速路及周边设施和施工作业人员的安全。

在未对以上风险因素进行有效的控制前，进行沉井施工存在较大的安全隐患，为避免滨河西路快速路、绿化带下沉塌陷等重大安全事故的发生，需先采取降水和止水措施，才能保证沉井顺利进行，将安全事故发生率降到最低，保证施工人员及社会财产的安全。

3 施工总体方案

本工程设计采用“基坑外深井井点降水+止水帷幕”的方法对基坑周边土体进行加固，再施工沉井。止水帷幕桩的目的是使沉井基础周围的透水层通过止水帷幕隔水，便于沉井基础能顺利下沉。

本工程止水帷幕桩采用直径为850 mm三轴水泥搅拌桩，水泥搅拌桩是软基处理的一种有效形式，利用水泥作为固化剂的主剂，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结从而提高基础强度。软土基础经水泥搅拌桩处理后，加固效果显著，可很快投入使用。

3.1 沉井技术参数

1)沉井平面尺寸:矩形工作井9.6 m×5.6 m，矩形接收井6.5 m×4.8 m，井壁厚0.9 m。圆形工作井直径9.6 m，圆形接收井直径6.5 m，井壁厚0.7 m。2)工作井与接收井共有34座，深度约在10.5 m～12.5 m之间，属一级基坑。

沉井计划分三次预制下沉，每节高约3.5 m。沉井要平衡均匀垂直下沉，下沉时对沉井多次观测，及时封底。沉井分节浇筑，下沉时第一节混凝土强度达到设计强度，其余各节应达到设计强度的70%。

3.2 止水帷幕、降水施工

帷幕桩:在沉井外侧4 m位置设置一圈封闭式止水帷幕桩，帷幕桩采用直径为850 mm三轴水泥搅拌桩，相临搭接长度250 mm。

降水:根据施工图要求，基坑开挖前在一类基坑四周及中间设置5处深井先进行降水，井深20 m，直径400 mm，确保将地下水位降至沉井井底0.5 m以下。具体布置如图1所示。

图1 降水、止水帷幕示意图

4 施工方法

4.1 测量放线

1)测量前先复核水准点，符合规范要求。2)在测量过程中，沿管道线路设置临时水准点，水准点间距不大于100 m并与原水准点相闭合。施工水准点应按顺序编号，并测定相应高程。3)若管道线路与地下原有构筑物交叉，必须在地面上用标志标明位置。4)定线测量过程应作好准确记录，并标明全部水准点和连接线。5)根据图纸和现场交底的控制点，进行管道和井位的复测，测量高程闭合差要满足规范要求。6)施工过程中发现桩钉错位或丢失及时校正或补桩。

4.2 止水帷幕施工

施工机械采用PH-5系列的深层搅拌机及相应的辅助设备，如灰浆泵、灰浆搅拌机等。

1)水泥搅拌桩采用两喷四搅，喷浆压力不小于0.4 MPa，前后交错放置，采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥掺入量为20%，每组三轴搅拌桩水泥用量为680 kg/m，水泥浆液的水灰比为1.5，外掺剂为粉煤灰，掺入量为10%。制备好的水泥浆不得有离析现象，停置时间不得超过2 h。

2)桩身垂直度偏差不得超过1.0%，桩位偏差不得大于200 mm。

3)为保证施工质量，桩体压浆要求一气呵成，不得中断，每组桩宜一次装浆并一次喷搅完成。施工过程中因故停浆，宜将搅拌机下沉至停浆点下50 cm，恢复供浆后再搅拌提升。若停工时间超过40 min，必须全面清洗，防止水泥在设备和管道中结块，影响施工质量。

4)要求连续搭接穿插交叉施工，相邻两桩施工间隔不得超过12 h，如超时，搭接质量无保证，应采取在两桩中部加桩补救。

5)施工中，遇地下障碍物等原因无法钻进时，应及时上报甲方、监理，经各方研究后，采取补救措施。

6)派专人负责施工记录，以便汇总分析。

4.3 深井降水

采用深井降水，井深20 m，管井采用直径400无砂管井，在基坑四角各打设1眼降水井，基坑内设1眼降水井，共设5眼降水井。每个管井单独用一台水泵不断抽取降低地下水位，基坑内排出的地下水全部排入沿线临时排水，最后通过提升泵将水排入现状检查井内。

1)施工流程。

测量定位→砌筑临时排水渠、聚水池→挖井口、安护筒→钻机安装、就位→钻孔成孔→砂砾垫层→吊放井管→井管与孔壁间的砾石过滤层→洗井→井管内下设水泵、安装抽水控制电路→试抽水→降水井正常工作→降水完毕封井。

2)降水施工及人员组织。

a.定位:定井位时要错开地下管网位置。

b.砌筑临时排水渠、聚水池。

排水渠设在基坑外3 m处，如影响施工可适当改变位置。排水渠采用砖砌，断面尺寸0.6 m×0.6 m，外抹水泥砂浆防渗。

在道路两侧坡脚线2 m外排水渠外侧设置聚水池，聚水池的间距为900 m，聚水池大小根据现场排水情况而定。聚水池为三七砖砌筑，并且用防渗水泥进行抹面。

排水渠、聚水池在排水期间，都得安排专人进行看护。

c.钻井:降水井钻孔用180型回旋钻，一次钻孔至底，下钻“轻压慢钻”，保证垂直度。

清孔换浆:钻进到设计标高后，冲孔将泥浆逐渐置换成清浆，将泥块等冲出。

d.放井管:下管前孔内泥浆要充分稀释，下井要小心谨慎，严防碰伤井管，对破损井管要及时更换。

e.回填滤料:填料前从管中下钻至井底300 mm～500 mm处，井管口加密封圈，用井中的钻杆送浆冲孔，并逐步调浆使孔内的泥浆从滤水管内向外(井管与孔壁间隙中)返出，然后井管内填入200 mm～300 mm厚砾料，井管与孔壁间隙也填满砾料。

f.洗井:在拔出钻具前接上高压水泵，将井中的泥浆置换成清水，直到水清(不含砂)为止。

g.安泵:每口井独自安装一台潜水泵，水泵放在距井底2.0 m左右。抽水泵采用出水量6 m3/h的潜水泵(型号Q6-22/2-0.75，额定流量6 m3/h，定额扬程22 m，额定功率0.75 kW，额定电压380 V，配管内径40)。

h.排水:输水管采用胶管在井中与抽水泵口连接，排入临时排水渠，经排水渠排入聚水池内，用直径10 cm泵抽入排水渠内。

i.人员组织:人员25人(打井、降水负责人1人;电工2人; 1台回旋钻机4人;3台回旋钻机12人;降水10人)。

g.施工期间，井点降水要连续，排水工作仍不能间断，故水泵应有备用。为确保不间断排水，防止停电，要准备发电机备用。

4.4 基坑开挖

沉井基坑开挖深度为1.5 m，边坡坡度为1∶1.5，基坑尺寸要比沉井刃脚外围尺寸外扩1 m，在基坑内设置排水明沟、集水井排水，基坑上口设钢管护栏，护栏内侧设拦水坝(见图2)。基坑开挖采用机械挖槽，人工配合清槽，槽底预留15 cm～20 cm人工清槽，测量员应始终在场，随挖随测，严格控制槽底高程及中线位置，严禁超挖扰动原状土。基坑应清理平整，避免地基在沉井制作过程中发生不均匀沉降。

图2 基坑开挖示意图

5 结语

通过对该工程的施工，实践证明采用“基坑外深井井点降水+止水帷幕”的方法对基坑周边土体进行加固，基坑开挖过程中坑内无积水现象，有效地起到沉井防渗的作用，确保沉井顺利下沉，可作为今后同类工程施工的借鉴。

［1］ GB 50202—2002，建筑地基基础工程施工质量验收规范［S］.

［2］ JTJ 120—2012，建筑基坑支护技术规程［S］.

On application of waterproof curtain in open caisson of large deep foundation pits

Wu Junxian
(Taiyuan Municipal Company，Taiyuan 030002，China)

Taking the artery project of Jinyang sewage treatment plant in Taiyuan as the example，the paper points out the construction scheme of the open caisson of waterproof curtain deep foundation pits according to the hydrogeological conditions and surrounding pipe and road facilities of the construction site，and proves that the scheme can meet the construction demands of the open caisson，and ensure the settlement of the open caisson.

foundation pit，open caisson，waterproof curtain，deep well dewatering

TU463

A

1009-6825(2016)35-0091-02

2016-10-10

吴俊贤(1982-)，男，工程师