疏港北路基槽开挖及降水施工技术措施

王顺义

【摘 要】本文结合工程施工实例，就长江之滨道路工程基槽开挖与降水的方案，进行设计与计算，提出了轻型井点配合管井的布设方法，并阐述了关键控制点的施工措施。

【关键词】基槽；开挖；降水；质量；控制

1 工程概况

项目位于泰州市高港区永安洲镇，含疏港北路及明珠大道。其中，疏港北路改造段起点位于锦江路与疏港一路交叉口（K0+000），终点与明珠大道交叉（K2+187.39），全长2.187km，明珠大道改造段起点接疏港北路，终点位于益海粮油米厂北大门附近（LK0+184.8），路线长0.185km。

现施工疏港北路為锦江南路延段，北起锦江路与疏港一路交叉处，南至明珠大道相交，全长2.187km，既有现状为水泥混路面，路面宽14m，路面标高为2.8～3.2m，明珠大道为高港区永安洲镇东西向主干道，西起疏港北路，东至高港大道的给水管道、污水管道和雨水管道，三管道为统一基槽。

雨水管道直径800～1500mm， 管道埋深1.6～3.56m。

污水管道直径500～600mm， 管道埋深1.49～3.39m。

基槽平均开挖深度2.5～3.5m。

三管道中心情间距为3m，基底宽度6.0～6.5m，含基底工作面。

经场地踏勘，基槽周边有建筑物、高压电线、地下管网线，不能采用自然放坡开挖。

排水设计说明：当沟槽内有地下水时，必须将地下水降至槽底0.5m以下，做到干燥施工，应根据地质及开挖深度采用合适的井点降水或其它降水措施。

工程重要性等级为三级，场地复杂程度为二级（中等复杂场地）。

新建工程重要性等级为三级，场地等级为二级，地基等级为二级。

2 工程地质情况

（1）地形地貌：场地地处泰州高港区南部、长江之滨，距高港城区约6km，北接高港区口岸镇，西依长江与扬中市相望，东、南与泰兴市马甸镇接壤。

（2）地层：根据地层的沉积特点和物理力学特性自上而下共可划分为4层，4层土描述如下：

①层：素填土 ：灰色～灰黄色，上部含植物根茎等有机质，局部夹碎瓦砾等，下部素填土以灰黄色粉土、粉质粘土为主。明塘和河道部位为灰黑流塑状的粉质粘土。该层土场区普通分布，揭示层厚：0.70～3.50m。该层土质不均，结构松散，抗剪抗压强度差，地表部位受季节气候影响为干湿～潮湿类型，工程地质条件差。

②层：粉质粘土，灰黄色夹灰褐色，软塑，少量钙质结核及姜结石，无摇震反应，稍有光泽反应，干强度及韧性中等。该层土场区明塘和河道部位缺失，揭示层厚：0.70～1.80m。该层属中等压缩性，中低强度土，为潮湿类型，工程地质条件稍差。

③层：淤泥质粉质粘土，灰色，流塑为主，局部软塑，夹灰色稍密状土极薄层，无摇震反应，稍有光泽反应，干强度及韧性中等。该土层土场区普遍分布，揭示层厚：0.60～8.60m。该层属高压缩性，低等强度土，工程地质条件差。

④层：灰色～青灰色，饱和，中等密为主，局部稍密。主要成分为云母、肯德基石、石英，颗粒均匀。级配不良，粘粒含量4.30～6.70%。该层土场区普遍分布，未揭穿。该层土属中等压缩性、中等强度土，工程地质条件一般。

（3）水文地质条件

新拟建工程场地在勘察深度范围内地下水类型主要为浅部孔隙潜水，浅部孔潜水主要赋存于1～4层土中。地下水补给主要为大气候降水和地表径流，排泄方式主要为自然蒸发。

（4）场地土层渗透系数：

②K=6.0×10-5cm/S ③K=6.0×10-5cm/S。（参考值）

《地质报告》提供的资料，场地土层为软弱土层。具有高含水低渗透且滞水的特征，场地2-3层有粉质粘土和淤泥质粉质粘土组成，这些砂性土和粉质粘土呈互层状，影响基槽的降水效果。

3 基槽开挖和降水的施工建议

根据《地质报告》提供的地质情况基础设计的要求，经场地踏勘，场区内地上地下管道和地下设施，根据基坑侧壁安全为“三级”维护的要求。以污水管道开挖深度计算，开挖深度<5.0m为浅基坑槽。

基坑开挖深度：从自然地面起算基槽整体开挖深度内的土层地质信息

①素填土，0.7～3.5m平均厚度2.0m；②粉质粘土，0.7～1.8m平均厚度1.2m；③淤泥质粉质粘土，0.6～8.6m平均厚度4.0m。

a基槽开挖边坡的设置：

基槽边坡上口长度取2180.0m计算，宽度12.0m。按《建筑边坡工程技术规范》P8开挖深度H≤10.0m，土质边坡。“边坡塌滑区或边坡塌方影响区内有主要建构筑物的边坡工程，破坏后果不严重的边坡工程安全等级可定为三级。”基槽深基坑部位开挖深度2.5～3.5m，取边坡稳定安全系数ro=0.9m，坡比1：1.0；基坑底工作面0.5m。

采用二级放坡，坡宽1.0m～1.2m。

按《建筑边坡工程技术规范》边坡工程安全三等级。取边坡稳定安全系数Y 0=0.9。

《规范》5.2.3对边坡稳定性进行验算。Ks=ΣR/ΣT

边坡塌滑区估算：L=H/tgθ

设计施工边坡宽度B=3.5m>边坡塌滑区估算2.2m，符合施工要求。

b基槽降水布置

（1）在场地自然地面确定基坑位置后采用自然放坡，分层开挖，第①层土开挖1.5m；第②层土开挖至基底，同时进行基坑边坡相应的防护措施。

（2）基槽施工前应进行降水，使地下水位降至基坑开挖面0.5m以下。基槽降水方法可采用轻型井点及管井配合降水。

4 降水类型的判定

（1）自然地面上部是透水层，无隔水地板，井点类型为无压非完整井。

（2）涌水量计算公式的确定：

井点类型为无压非完整井采用《建筑基槽支护技术规程》附录E02、07。

5 降水设计方案

管井埋深长度计算HA：《建筑施工手册》P87，基槽以开挖深度3.5m计算。

HA=h+S+iL+l

井管布置面至基坑底面深度

（l）基槽h=3.5m

基坑基底干燥厚度δ=0.5～l.0m，取0.5m《建支规程》

水力坡度i=l/8～1/10环形井点，i取1/10《建施规程》

管井中心至基础中心的水平距離

L=12.0÷2=6.0m

管井滤管长度l 常规滤管长度l=l.0m 管井滤管长度L=2.0m

b、降水有效带深度计算Ho《建施手册》P880，降水有效深度H同Ho

H={2+lg[s/（s+L）]}×（s+L）

基槽S=3.5-1.0+0.5=3.0m L=1.0m H=7.5m

降水影响半径计算：R=2S√HK =2×3.0√7.5*0.5=12.0m

管井深度按含水层厚度的1.5倍计算，管井采用12m深，间距为10m。

l.0m常年水位自然地面-l.0m

0.5m基底干燥系数

（1）目前，工程基础处于冬季施工，属于枯水位向常年水位发展，地下常年水位取自然地面-1.0m，开挖深2.5-3.5m，根据《地质报告》提供的地质情况及基础设计施工的要求，本着“合理、安全、高效、节约”的原则。根据《地质报告》提供，经现场踏勘场地有足够的空间，基坑采用自然放坡1：1，设二级平台，采用12m深管井降水，平台宽度1.0m～1.2m。

基底工作面0.5m，内设集水沟。

基槽上口工作面：

长度L=2180.0m 宽度B=12.0m

场地整体布局，定位放线后，在上工作的外侧1.0m处开挖井点槽，自然地面-l.0m，在槽内组装一级井点，开机4天后，降水满足开挖条件后，整体开挖至墓底。

基坑开挖深度范围内的土层③为弱透水，场地无隔水底板。为确保施工质量，基坑开挖时做好降水工作，以确保工程顺利进行，配合基础工程的施工。

6 基坑槽涌水量估算

目前该工程基础处于冬季施工，属于枯水位季节，根据《地质报告》提供，场地地下水位埋深在自然地面-1.0m以下，根据《地质勘察报告》提供的地质情况及基础设计施工的要求，为确保施工质量及工程顺利进行，采用一级井点降水配合基础施工。按照《建筑基槽边坡支护技术规程》和《施工规范》的要求对建筑物基槽涌水量计算，附录F2-1、F07。

g、井点套数确定 场地第三层为软弱土层，具有“高含水、低渗透、且滞水”的特征，为保证井点的降水能力，施工顺利进行，每套井点设备总长度取50m/套。

一级井点2180/50m=44套

合计：井点降水设备44套

施工中采用分片降水，最终根据施工要求合理确定使用设备。根据降水实际情况，在基槽西侧设置管井，配合井点降水以确保工程的顺利进行，管井采用12m深，间距为10m布置。

7 井点系统的布置

根据井点降水计算结果，整体降水深度S=4.0m>基槽开挖深度2.5～3.5m，满足施工要求。

（1）井点设备进入施工场地前须认真检查井点设备，保证电机和集水箱的完好，主管和支管是否有损坏或滤管部分的滤纱完好。如有损坏即时更换，检查主管和支管是否淤塞，如有即时疏通整理后使用。

（2）安装顺序：场地整体平整，定位放线（含基坑扩大面），在基槽外侧1.0m处开挖井点槽自然地面-1.0m，在井点槽内组装一级井点使一级井点主管贴近地下水，在井点槽内组装主管→连接支管→安装主机→试机，正式开机48小时后，整体开挖土方至基坑自然地面-3.5m处，设二级平台，在二级平台上组装二级井点，组装主管→连接支管→安装主机→试机，开机48小时后，挖土至基坑底，预留30cm土作为人工修整基底和预留土。

（3）井管埋设：采用Φ50-70mm冲管（或管式高压水冲枪）冲孔，孔径一般300-400mm深度比滤管深 0.5-1.0，冲孔所需压力可根据该土质情况而定，并作上下左右摆动，井管间距以1.5m为主，井管到达设计深度后，在井管与孔壁之间用洁净的粗砂灌实，井点管应位于砂滤的中间，并作试验；在装好的井管内注水，如果很快下降，则认为井管合格，砂滤层灌好后，所有井管上口填下 0.50-1.0m的粘土，防止漏握，粘土填实应当深至需控范围内0.5-1.0m，全部井点管埋设完毕后，应接通总管与抽水设备进行试抽水，检查有无漏气，漏水现象，出水是否正常，发现有异样检修后方可使用。

（4）井点使用时，应保持持续不断地抽水，正常出水规律是“先大后小，先浑后清”，如不上水或水一直较浑，或出现清后又浑等现象，应立即检查，及时修正，值班人员要经常观测井点的真空度，一般不应小于55.3-66.7kPa。如发现井点真空度不够时，应先检查管路是否漏气，井管与总管连接是否牢固，并对之及时处理。另一方面，也要注意井管的淤塞情况，当井点管淤塞太多，严重影响井点的降水效果时，需用高压冲洗井点管划拨出重埋。

8 降水设备

本工程所用降水设备，轻型井点44套。

轻型井点：支管采用6m长，滤管长度1.0m，总长为6m，内径 Φ38mm的井点管，集水总管采用内径为Φ78mm的无缝钢管。

支管可采用PP管，长度为3.0m，滤管长度为0.5m，总长度为3.5m，内径φ30mm的井点管，集水总管采用内径为Φ78mm的无缝钢管。

支管安装两根PP管夹一根钢支管。

整个工程分批施工，所需3BA-9型离心泵46台，备用2台。2.2KW潜水泵10台。

为保证基坑无积水，及时排出坑内的明水，在基坑基础外边设积水沟槽和积水坑，积水沟槽每30米设积水坑1个，i=2%用2.2KW潜水泵抽去基坑表面积水，随基坑的加深同步实施。降水深度内的含水层在1～3层，场地为软弱土层，具有“高含水、低渗透、且滞水”的特征，单井必须扩孔，φ15-20cm，井点支管滤管部分必须填足粗砂滤层，已确保降水效果。

9 管井系统的布置

在基槽西侧采用管井疏干，管井直徑400mm，管井深度12.0m，间距10m/座，合计约210座（根据实际使用确定）。

管井主材：

a、井管：由滤水管、集水管二部分组成，管井采用Ф400mm，壁厚δ=50mm的无砂砼滤管。

滤水管：采用外径400mm，壁厚50mm，砼无砂滤管，每节长度1m，计210座×9节/座=1890节。

集水管：计210座×3节/座 =630节。采用与滤水管同直径的混凝土管制成。

b、水泵：根据单井出水量，采用QY-25型，2.2KW深井泵，流量10m3/h。240m3/d>150m3/d，扬程大于20m。所采用的深井泵要比井管内径小0.10m。

吸水管采用PP硬塑Ф50管。

中粗砂计630吨。

c、辅助材料40目塑料网1200m2，60目塑料网1200m2。

14号铁丝210kg。

管井底座采用Ф0.4m有底砼管计210个。

10 管井施工

（1）管井设备进入施工场地前须认真检查所有施工设备的完好，保证钻孔机械的正常使用，所有砼滤管部分检查质量是否完好，滤管外层包裹滤纱两层，吊装机械安装就位，施工用水电就绪。

（2）安装顺序：

a井位放样，平整场地后在自然地面上定位放线，在基槽的边坡上作面的西侧1.0m处按要求布置210座管井，间距10m/座。

b按已定的管井位置做井口，人工开挖井口坑自然地面-1.0m。

c机械就位，采用钻机和人工高压水冲式钻孔，钻孔至设计深度要求12m。（管井11m， 井底底座滤层1m）

d回填井底过滤层中粗砂，碎石厚度1m。

e吊放井管，井管连接采用篾竹绑扎插入式，安装井管时保证井管的垂直度，确保管井的深度。

f井管安装入井孔后，回填管壁与井孔壁间的过滤层，采用中粗砂填实11m，井孔剩余1m采用粘土封口。

g安装抽水设备及控制电路。采用Ф50-70mm冲枪或潜水泵对管井冲洗，直至出清水为止。每井一台并在深井泵出水口固定绑扎吸水帆布水龙带，水龙带长度需满足出水要求。每一井配一个控制井内水位的自动开关。

h管井出清水后放入2.2KW的深井泵，放入深度8～9m，开机试抽水，在管井处围1.0m处开挖排水沟。

i管井降水正常工作，抽出的地下水采用集中排水，通过输水总管排出施工场地，以保证场地的干燥。

11 质量标准

一般控制

①排水沟坡度：检查要求：允许值为1～2%。检查方法：目测，沟内不积水，沟内排水畅通。

②井管垂直度：允许值为1%。检查方法：插管时目测。

③井管间距：检查要求：与设计相比≤150mm，检查方法：用钢尺量。

④井管插入深度：检查要求：与设计相比≤200mm，检查方法：现场用水准仪测量。

⑤滤砾料填灌：检查要求与设计相比≤5%，检查方法：检查回填料用量。

12 特殊工艺、关键控制点的控制方法

（1）孔位、孔数、孔深，排水量大于涌水量，理论计算和实际检测相结合；

（2）洗井，符合清洗的规范要求，现场检测；

（3）管井使用过程中，因管井淤塞造成潜水泵抽水困难，必须采用高压冲枪配合污水泵进行排污，完成后方可继续使用。

（4）井管拆除，基础施工完，并回填、夯实到地下水位以上后，方可拆除观测和记录深井内的水位下降值，测量回填标高值。

13 安全技术措施

1）安全措施：

（1）进入施工现场，必须戴好安全帽；

（2）井点和管井电路必须有组织铺设，不得乱拉乱接，井点线和照明线必须分开；

（3）组装井点支管和管井埋设井管时，行人一律不得靠近扒杆及机械；

（4）在施工过程中，若遇暗沟、电缆线、下水道管，应及时通知甲方协商解决；

（5）施工时应用专人指挥，力争不损坏降水设备及管井，如有损坏。立即更换补打，保证正常降水出水。

（6）施工中应防止天气的突发情况，在基坑道路四周设排水明沟，保证流水的畅通，不影响基坑边坡的安全。

（7）基坑边坡土方进行硬化处理，有施工方根据施工的要求自行确定硬化措施，使流水及时进入基坑底积水沟槽，及时用潜水泵排出基坑积水。

2）技术措施：

（1）基坑边坡留10cm厚的土层作为人工修整，并随之将说有边坡维护施工。部分边坡维护施工采用土方放坡，放坡为1：1（按施工要求由业主根据实际情况实施）。

（2）K1+900-K2+187段直径300mm的给水管道在道路西侧，基槽西侧有为益海粮油建筑区域，井点降水不可避免的对益海粮油的建筑物产生影响，采用钢板桩加以保护。

[责任编辑：朱丽娜]