滨海河口堆积土层深基坑降水设计与施工
2018-04-23梁晓荣姜雪岐
文 / 徐 挺 梁晓荣 姜雪岐
1 工程概况
1.1 场地位置
本工程为浦东新区御桥社区02单元NH002-06地块项目，工程位于上海市浦东新区康桥镇，场地南侧隔康花河为康花路，北侧为规划北界河，西临上海汉威康桥电线电缆有限公司，东侧为康虹花苑D地块项目。
1.2 建筑规模
1#楼地上16层，地下2层；2#楼地上14层，地下2层；3#楼地上24层，地下2层，均为框架结构，基础埋深11.35m（±0.00以下）。
1.3 工程地质条件
根据工程岩土地质勘探报告，地质情况为：本次勘察查明，在钻探所达深度范围内，场地地层属第四系滨海、河口相沉积的松散堆积土层，土层以粉土、粉砂夹粉土为主，其中①层杂填土、②层粉质黏土夹粉土、③层粉土夹粉土、4层粉砂夹粉土、5层粉砂夹粉砂、6层粉土夹粉土。
1.4 水文地质条件
地下水静止水位埋深为1.66m左右（标高），属一般孔隙潜水类型，由大气降水及地下水径流补给，水位受季节、降水等因素而有所影响，据调查地下水水位年变化幅度一般为2.76m，近期内年最高水位为2.50m。地下水对混凝土结构有弱腐蚀性。
2 设计方案
2.1 降水设计方案
基坑中间需设置94口深井，深井距支护桩5米，靠近支护桩及沿基坑四周的深井间距为15米，基坑中间深井间距为20米左右。为了降低基坑降水对西侧建筑物的影响，在基坑西侧布置回灌深井。降水井构造：无砂混凝土管φ400mm，滤水管外裹40～60目尼龙网，在井点管与孔壁之间填灌砂石滤层，井口以下1.0m用黏土封严。井口高出地面200mm，并砌筑井台，上加井盖，防止雨水流入或杂物落下。抽水泵匹配：采用扬程应不小于30m的潜水泵，下泵深度为井底以上1.0m。排水系统平面布置：排水总管采用φ400UPVC管道，向水流方向倾斜2‰～3‰，流入沉淀池经处理后排入市政管道。排水必须达到市政管理部门的要求，排水管接头必须严密，不得漏水。排水管架设在砖砌墩台上，墩台外侧抹水泥砂浆。
2.2 降水方案计算书
（1）降水方案
本工程为一长方形地下室底尺寸为360×（67～87）m，本工程基坑挖土深度为12～13.65米，局部集水井及电梯井加深。根据以上特点，选择降水方案时考虑：经济、降低工程成本；降水标高应满足规范要求，水位线应降至最低标高以下50cm处。
本工程为一个整体地下室，地下室基坑平均挖土深度约为12～13.65米，基坑为一长方形，基坑尺寸约为360×（67～87）m，基坑开挖面积25558m2，根据地质报告，地下水类型主要为松散土层孔隙潜水，水位约在地表面向下1.0m左右，地下水对混凝土及钢筋微腐蚀。场区30m深内以粉砂粉土为主。本工程地下室底板位于第四层粉砂夹粉土中，透水性较强，渗透系数0.11m/d，本工程采用深井降水。
（2）深井的出水量
式中：q—管井单井出水量（m3/d）
l—管井进水部分长度，取4m
r —取0.2m
k—含水层渗透系数0.11m/d
计算结果：q=58.68m3/d
（3）基坑涌水量计算
Q=1.366K（2Ha-S）S/1g（1+R/ro）
式中：Q—基坑涌水量
K—土壤渗透系0.11m/s
Ha—潜水含水层厚度44.65米Ha
=1.88×（23+3）=48.88m
S—基坑水位降深13.15米
R—降水影响半径171.29米
R=1.95S（Ha×K）1/2=59.46m
ro—基坑等效半径
ro=（F/3.14）1/2=（25564.8/3.14）1/2=90.23米
Q=1.366×0.11×（2×48.88-13.15）×13.15/lg
（1+59.46/90.23）
=167.18/0.09
=1857m3/d
（4）降水量计算
深井抽水量：94×58.68=5515.92m3/d：降水量共31745m3/d，大于涌水量1857m3/d：
显然基坑布置深井降水能满足降水要求。以上方案仅是考虑大面积的基坑降水，对于电梯井、集水坑等深基坑部分另加井点进行降水，这部分井点考虑埋管，井点采用四周布管。
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3 施工方案
3.1 工艺流程
3.2 施工工艺及操作要点
本工程挖土深度约为12～13.65米，拟考虑在支护桩外围布置轻型井点，降低水压力对支护桩及帷幕的影响，基坑中间需设置94口深井。深井距支护桩5米，靠近支护桩及沿基坑四周的深井间距为15米，基坑中间深井间距为20米左右，深井直径φ400，外增80目尼龙滤网两道，并采用粗砂作为过滤填料，井深26米。采用冲孔井法，钻头直径600mm，成孔直径可达700～800mm。对于电梯井、集水坑等加深部位如在施工中深井降水达不到要求，则另行增加井点，井点沿基坑四周布置，并考虑埋管。
为了降低基坑降水对西侧建筑物的影响，在基坑西侧布置回灌深井。
（1）四周截水沟设置
根据本工程的工期及特点，因此首先必须做好地面截水，以防地表水流入坑内，土方开挖前，在距基坑四周1m左右设截水沟，同时每隔20.0m设一内径为600× 600×600沉淀池以便将地表水及时排出。同时在距基坑四周2米外铺设一条φ400波纹管，每隔30.0m设一内径为600×600方井，以便井点及深井抽出的水及时排出。
（2）深井的选用及布设
深井降水，布置深井94口；井管选用无砂砼管，管径为400mm，管壁为40mm。井深26m（图1）。
图1 降水管井剖面图
深井布置排布为沿基坑四周布置，在基坑中间呈梅花状布置。在基坑东侧设32口回灌井点。基坑外侧布置轻型井点18套。
（3）深井井点施工
①深井井点工艺流程
②井孔施工
A．根据提供的测量控制点，按照图纸测量放线确定井点位置，然后在井位先进行清障。
B．平整场地，铺好枕木，并用水平尺校正，保证搭好的三角架平稳、牢固，确保垂吊冲头垂直。
C．冲孔成井，自然造浆护壁。在施工过程中若发现自然泥浆不能满足护壁要求时，适量加入黏土（泥浆密度为1.3T/m3）进行人工造浆，井孔应保持圆正垂直，井孔不小于600mm。
D．终孔后应立即下井管。以免流砂渗入井孔。井管长度一般为1.0米/节，接头处用双层滤网包裹，以免挤入泥砂淤塞井管。竖向用2～4条30mm宽竹条固定井管，防止上下节错位。吊放井管要垂直，并保持在井孔中心。为防止雨水泥砂或异物流入井中，井管高出地面500mm井口加盖。
E．在井点管与孔壁之间填灌砂石滤层，该砂石滤层的填充质量直接影响井点降水的效果。应注意以下几点：
①砂石必须采用粗砂，以防止堵塞滤管的网眼。
②滤管应放置井孔的中间，砂石滤层的厚度应在60～100mm之间，以提高透水性，并防止土粒渗入滤管堵塞滤管的网眼。填砂厚度要均匀，速度要快，将泥浆挤出井孔。填料应用铁锹下料，以防不均匀或冲击井壁。填砂中途不得中断，以防孔壁塌土。
③砂石滤层的填充高度，至少要超过滤管顶以上1000～1800mm，一般应填至原地水位线以上，以保证土层水流上下畅通。
为了便于封井，深井最上段0.75m的井圈用4mm厚的钢卷管，钢卷管外侧焊两层15cm宽的止水带（见图2）。
图2 筏板下降水管井的封堵处理
（4）管路安装
首先在基坑外侧四周铺设一条φ400UPVC管道，接入市政管道。具体做法见前。为便于排水，深井泵的出水管布置在地下室的垫层之下，位于垫层之下的出水管采用φ100UPVC给水管。同时在垫层之下需布设UPVC电线管。
（5）抽水
抽水深度根据坑内、坑外观测孔内水位进行调整。开机一星期后将形成地下水漏斗，并趋向稳定，土方工程可在降水15d开挖（根据观察孔水位最终决定）。土方挖掘运输车应考虑井点位置，防止破坏井点，影响整体降水效果。
在正式开工前，由电工及时办理用电手续，保证在抽水期间不停电，抽水应连续进行。特别是开始抽水阶段，时抽时停，会导致井点的滤网阻塞。同时由于中途长时间停止抽水，造成地下水位上升，会引起土方边坡塌方事故。抽水要求：确保基坑开挖时土体较干燥，底板浇捣时，地下水位降低到底板以下0.5m左右。
