基坑降水工程设计方案及施工技术分析

2020-03-05朱建翔

工程建设与设计 2020年8期

朱建翔

（江苏盛凡建设工程有限公司，南京212000）

1 工程概况

本工程项目位于南京市浦口国企研发园内，浦滨路—谷慧路（东西）与网贤街—西江路（南北）之间，基坑四周地下结构外墙距用地红线约5～5.5m，施工空间较为紧张，向下设置3层地下室，基坑开挖深度为15.4～16.3m。地下室外墙与各侧用地红线间距离为7.5~10.0m。从地质水文条件来看，工程所在区域土壤主要由素填土、粉质黏土、淤泥质粉质黏土、粉砂、粉细砂、含砾中粗砂几种组成，其中素填土、粉质黏土、淤泥质粉质黏土位于1 层和2 层，为潜水含水层，地下水位埋深为0.3~0.6m，相应标高为6.46~7.00m，年变幅为0.5~1.0m。而粉砂、粉细砂、含砾中粗砂则为承压水层，弱承压水水位相应标高4.53~4.57m，补给主要来自长江。

2 基坑降水工程设计

2.1 明确降水目的

根据工程施工现场实际条件及基坑开挖、基础底板结构的施工要求，设计阶段针对基坑降水工程作用特点设立了4 点降水目的：（1）要降低基坑内开挖土体的含水量，将浅层地下水降低至开挖底板下方1m 以上，以免出现基坑渗水情况；（2）要对基坑边坡与坑底进行加固，以免边坡、坑底土层流失或出现坍塌事故；（3）要密切观测基坑水位，并制订针对性的基坑降水施工方案，以保证基坑降水施工的安全性；（4）要降低基坑承压含水层的承压水水位，减少坑底隆起和围护结构的变形量，以避免基坑底部的承压水突涌。

2.2 资料收集与现场勘查

基坑降水工程的设计需要以详细的深基坑工程相关施工信息数据为基础，因此，本项目设计阶段对施工现场测量参数、轮廓、管线分布情况以及工程轴线、外墙线、边坡开挖线、基坑开挖深度、排水位置、周边建筑物基础等数据参数及建设要求进行了现场勘查与资料收集整理，并通过对比分析得出相关参数，最后据此对基坑降水施工的各项影响因素进行了全面考虑[1]。

2.3 降水设计计算

基坑降水的具体方法有集水井降水、轻型井点降水、喷射井点降水等很多种，本项目通过对施工现场环境条件及建设要求等因素的综合分析，决定采用集水井降水方法进行降水施工。设计过程中结合工程地质勘察报告，确定了降水井井深、滤水管长度等多项数据参数，同时根据现场实际施工情况及施工降水技术要求建立了降水设计计算模型。最后，还根据相关计算公式，将基坑涌水量、降水井设计参数、降水井个数、井间距、干扰井群单井出水量等计算出来。

2.4 降水设计方案确定

经过降水设计计算，确定本工程坑内共布设疏干井50口、降压井7 口，其中疏干井井深取24m，孔径600mm，滤管采用外径273mm，厚度3mm 的铁管，外包80 目锦纶滤网，滤料为中粗砂，回填至滤管顶部以上2m，其上采用优质黏土回填，而降压井井深则为45m，孔径、滤管内径、壁厚、外包等均与降水井相同，但滤管材质为焊接钢管，开挖底板面时上下1.5m为钢管实管，滤料为中粗砂，回填至滤管顶部以上2m，其上采用优质黏土回填。井口高度、成孔偏差、井管偏差、井内水位、出水含砂量等技术要求同样在降水设计方案中得到明确。

3 基坑降水工程施工技术要点

3.1 施工流程

本工程基坑降水施工规模相对较小，但施工流程同样比较复杂，本文选取测量定位等关键环节对施工技术要点展开分析。

3.2 测量定位

在正式施工之前，施工人员需要根据设计图纸确定降水井的具体位置，并在井位测放完毕后做好明显标记，如布设井点处存在障碍物，则还要提前将障碍物清除或与甲方进行沟通，如障碍物无法清除则应适当调整井位，之后再进行护口管的埋设。护口管埋设需要注意控制好护口管内径与顶部高度，本工程中护口管设计内径800mm，护口管顶部与地面间距离的设计要求则为0.10～0.30m，埋设过程中需要将护口管底口应插入原状土层中，并用黏性土或草辫子在外部进行密封，以避免管外返浆。

3.3 清孔换浆

待完成钻机安装、复核、定位并利用专业钻机在规定位置钻进成孔后，应检查钻孔钻进深度，如达到设计标高，则应将钻杆提至离孔底0.50m，之后通过冲孔的方式将孔内杂物清除干净，并检测孔内泥浆密度，如泥浆中无泥块，密度达到1.08g/cm3，且孔底沉淤在30cm 以下，则可停止清孔换浆，将换出的泥浆运出场地处理。

3.4 井管安放

清孔换浆结束后可开始安放井管，但安放前必须要对井管及钻孔进行严格检查，其中井管主要是检查过滤器缝隙是否符合设计要求，滤水管规格是否达标，而钻孔则主要是检查孔深参数[2]。检查完毕后要将沉淀管底部用厚度在3mm 以上的铁板封堵好。另外，井管焊接质量与基坑降水施工质量密切相关，因此，安放的井管必须要保证焊接接头为套接型，且各项相关参数符合设计要求，本工程规定井管焊接接头的套接接箍长应为20mm，套入上下井管各10mm，套管接箍与井管焊接应保证焊接牢固、焊缝均匀且无砂眼，焊缝堆高不小于6mm。焊接检查接受后方可开始下井管，下管时要在滤水管上下两端各设一套直径小于孔径5cm 的扶正器（找正器），以保证滤水管位置的准确，扶正器采用梯形铁环，上下部扶正器铁环应1/2 错开，不在同一直线上[2]。

3.5 回填滤料

回填滤料是基坑降水施工的关键环节，在开始回填之前，施工人员需要将钻杆下入到井管内部，待钻杆底部与孔底达到0.3~0.5m 后，应及时为井管上口加上闷头密封，并从钻杆内部开始泵送泥浆。注入泥浆时需要采取边冲孔边逐步调浆的策略，这样才能够保证孔内泥浆可以从滤水管内向外由井管与孔壁的环状间隙内返浆，待钻孔内泥浆密度达到1.05g/cm3后，可将泵量调小，并按照降水井构造设计要求填入滤料。填料的同时一方面要记录好滤料的高度，直至滤料下至地面以下1.5m的位置，另一方面则需要根据孔口返水情况调整泵量。

3.6 洗井排水

降水井成井后施工人员需要将护筒管拔出，换上空压机进行洗井，洗井主要是对滤管进行清洗，清洗时应按照从上到下的顺序进行，并保证井内水位淹没洗井头，如因特殊情况无法淹没井头，则要加水冲洗，为清除孔壁上的泥浆以及管底沉淤，还要采用空压机进行清理，待洗井水清澈不含砂后停止清洗，开始排水工作。降水井排水前为保证降水井抽水效果，还需先进行试抽水，试抽水主要是将抽水泵下入到降水井之中，连接配电箱、布设排水管道等配件全部安装完毕并检查好安装效果后，开始试抽，如试抽成功，则可直接投入使用，否则应查明原因并进行调试处理。洗井及降水运行时，需要将排出的水通过三级沉淀池排入场外市政管道中，钻孔泥浆则要排至泥浆池内后进行外运处理。