长大深基坑施工中降水技术的综合应用

杜群波

摘要：在长大深基坑的施工过程中降水尤为重要，其降水效果的好坏不仅关系到深基坑的施工安全，还对项目的施工进度、成本控制及主体结构的施工质量造成严重影响，应当引起足够的重视。本文结合京雄城际铁路机场2号隧道长大深基坑的工程实例，详细阐述了管井降水的施工要点和赶工过程中轻型井点降水在深基坑施工中的应用，为后期类似边界条件的长大深基坑工程提供借鉴。

Abstract： In the construction process of large-long-deep foundation pits， precipitation is particularly important. The quality of the precipitation is not only related to the safety of deep foundation pits， but also has a serious impact on the construction schedule， cost control and construction quality of the main structure of the project， so it should attract enough attention. This article combines the engineering example of the large-long-deep foundation pit of the No. 2 tunnel of the Beijing-Xiong'an Intercity Railway Airport， and elaborates the construction points of the tube well precipitation and the application of light well point precipitation in the construction of deep foundation pits in the process of rushing to provide reference for large-long-deep foundation pit projects with similar boundary conditions in the later period.

關键词：长大深基坑;管井井点降水;轻型井点降水

Key words：  large-long-deep foundation pit;well pipe and well point drainage;light well point drainage

中图分类号：TU753.66                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）12-0121-02

0  引言

近年来随着我国经济社会的发展和城市化进程的加快，住房、交通、生态环境等一系列现实问题对我国的土地资源利用提出了严峻的挑战。同时大量高层、超高层建筑以及高速铁路的飞速发展，进而与之相应的地下工程规模和深度也都在不断加大，基坑周边的环境也越来越复杂，出现的问题和安全事故也逐渐增多，这就需要我们工程技术人员认真研究，结合当前的科学技术不断推动深基坑施工技术的发展。基坑降水是基坑工程中的重要环节，将直接影响基坑安全。在深基坑开挖过程中，若地下水位降低深度不足，不仅无法进行下道工序的施工，还会导致基坑坍塌等安全事故;若地下水位降低过大，会引起基坑周围地面沉降，严重时可能会引起构筑物倾斜，墙体、道路开裂及地下管线断裂等问题。本文结合京雄城际铁路机场2号隧道深基坑施工过程中遇到的降水不足的相关问题，如流泥流砂、基坑滑塌等现象，采用了改进原有管井排水施工工艺并增加了轻型井点降水与之相结合的方法解决了此问题。

1  项目概述

京雄城际铁路机场2号隧道位于北京市大兴区和河北省廊坊市交界处，全长8338.65m，采用明挖法施工，基坑开挖深度在8.6-32.0m之间。沿线地层主要为第四系全新统冲积层（Q■■）黏土、粉质粘土、粉土、粉砂、细砂、中砂，下伏（Q■■）黏土、粉质粘土、粉土、粉砂、细砂、中砂。地下水为第四系孔隙潜水，局部具微承压性，且部分段落穿越天堂河、永定河，水位埋深受季节及河流上游水量影响变化较大在6.0～14.4m之间。

2  管井降水施工及控制要点

2.1 设计降水措施

本项目基坑降水采用管井降水，永定河河槽段（DK51+124-DK52+756）基坑开挖宽度达84m，深28m，降水井在一、二级边坡平台上交错布置，一级井按6m的间距布置，二级井按8m的间距布置。管井设计采用大口井井径Φ705mm，全孔下入外径400内径300mm水泥砾石滤水管，井口下部5.5m的滤水管外包2层300g/m（2）无纺布，井深范围内回填Φ3～7mm滤料，管井底部设置1m的沉砂段。

2.2 管井井点降水

管井井点降水就是在距基坑周边一定的安全距离外布设一定数量的管井，地下水在其重力作用下流入井内，被潜水泵吸走，从而降低地下水位的一种方法。此方法适用于轻型井点不易解决的含水层水量大、降水深的施工场合，在深基坑内对于处理较深、渗透系数较大或具有承压水的含水层尤其适用。

管井井点降水施工工艺：井位的布设→打井→放滤水管→填滤料→洗井→放潜水泵抽水。

施工过程中主要控制要点如下：

①打井过程中要对孔径、孔深及其垂直度进行严格控制，孔径不小于设计孔径，孔身垂直，孔深不小于设计孔深。施工前必须保证清水的供给，满足造浆和换浆的需求，成孔后要及时换浆，泥浆比重小于1.1后立即下井管。

②井管应选择要有一定强度、渗透能力好的水泥砾石滤水管，接头阴阳口不能有破损，纱布按要求缠绕后用不少于四根的竹片在接头竖向放置后用铁丝绑扎保证在下放井管过程和后期降水沉降过程中接头不错位。下放井管时应保持垂直和居中最后一节管要高出地面20-50cm。

③滤料的选择其直接决定了管井的质量，如所填滤料颗粒过大，起不了滤砂的作用，降水时会携带泥沙，亦会造成管井周边塌陷，这样的井是废井，禁止使用;如所填滤料颗粒过细，虽能起到较好的滤砂效果，但会降低管井的集水能力，延长降水周期，严重时还起不到降水作用，同样是“废井”。这就需要我们根据不同的地质情况应选择不同的滤料，黏土层一般选用粒径稍微大一点的填料，砂土层一般选用粒径稍小的填料。

④为防止泥浆固化，堵塞渗流通道，成井后应及时进行洗井，洗井时要边注清水边用污水泵将井中泥浆和污物抽排出去，以此打通管井的渗流通道，增强管井的积水能力。洗井时应安排专人观察井内水位及污水泵抽排情况，抽排6-10小时后发现水由浊变清则洗井完成，若还是有大量的泥沙时，则停止抽水，观察情况研究对策。

⑤洗井完成后应及时进行降水工作，降水过程中也应安排专人观察观测井、降水井的水位、降水井的抽排情况和维护降水设施。水泵应根据管井的集水能力进行配置，前期水量大应配置功率大的水泵，后期逐渐更换功率小的水泵，达到既要保证降水效果又要减小对水泵的损坏的效果。

2.3 改进措施

本项目严重压缩工期，需在未达到设计降水周期要求时就需进行基坑开挖工作，且按设计施工时井管外包2层300g/m无纺布管井渗透性不好，降水效果差，通过抽水试验测定平均每天的抽水量是43.2方。致使基坑开挖过程中部分段落或地层未达到降水要求出现流泥流砂、坑壁土体坍塌等问题，使施工条件恶化，无法进行下道工序施工，对基坑安全和项目工期造成了严重影响。

项目根据上述管井施工的控制要点，积极制定改进措施，并通过抽水试验对相关改进措施进行验证。

改进措施一：将管井井管外包2层300g/m无纺布改为渗透性较好的一层100目的纱布，纱布缠绕时每边搭接1/4，通过抽水试验测定平均每天的抽水量是：一级井144m3/d，二级井36m3/d。降水效果较好，能缩短降水周期，这样不仅达到短期内开挖的要求，还大大减少施工和存土场的成本。

改进措施二：将改进措施一井管壁上100目纱布去除，并将滤料由3-7mm的瓜子片的更换为海砂，通过抽水试验测定平均每天的抽水量是206.4方，降水效果较好，能起到短期开挖的效果，但成井成本比改进措施一略高。

3  轻型井点降水在深基坑施工中的应用

管井降水一般适用于土层颗粒较大，透水性强，渗透系数大的地层，在地层粘聚性较好、渗透系数小的黏土层，一般不推荐用管井井点降水法来降低地下水位。根据本项目地质水文资料和现场开挖情况，在基坑开挖范围内还存在渗透系数小不适用于管井井点降水的淤泥质粉质黏土含水层，致使基坑开挖至此含水层时出现流泥流砂、边坡滑塌等现象，不仅危及基坑安全，还对项目工期和成本造成了严重的影响。

针对上述情况，项目部多次召开基坑降水专题会议，制定了多项加强措施对其处理，如在基坑外侧再加一排管井采用扩大管井井径、增加井深、减小井距的办法来提高管井的降水效果，但此效果不佳;后又在基坑周边打设真空井，利用负压环境加速该含水层的降水效果，该举措虽然能解决上述问题，但其施工周期长、成本高，不适应这种工期短抢工的环境。随后又邀请多位降水专家实地考察，最终决定采用轻型井点降水的方式对基坑中淤泥质粉质黏土含水层进行处理，处理后达到了很好的降水效果。

轻型井点降水就是沿基坑四周将许多直径较小的井管埋入蓄水层内，井点管上部与总管连接，通过总管利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出，使原有地下水位降至坑底以下。此种方法适用于土壤的渗透系数K=0.1-50m/d的土层，降水深度：单级轻型井点3-6m，多级轻型井点6-12m。其工艺为：井位布设→高压水管成孔→孔内填砂→PVC管制孔、裹滤网、插管→连接真空管→联动抽水。

3.1 轻型井点降水在河槽内基坑边坡渗水层的运用

传统的轻型井点降水方式都采用立式插管抽水，针对边坡内埋深较深的淤泥质粉质黏土含水层采用立式插管时效果较差，只能采用与该含水层平插或小角度斜插的方式才能快速达到较好的降水效果。同时为解决基坑坡脚存在少数渗水或积水的情况，也可在坡脚处立插一排管共同接入真空泵中。

3.2 轻型井点降水在基底处理中的应用

机场2号隧道明挖基坑开挖深度达32m，因工期压缩导致降水周期缩短，开挖完成后部分坑壁渗水沿坑壁下渗至基底，为确保基底承载力防止基底潮濕，在部分基坑底部又增加了轻型井点降水对坑壁渗水进行处理。具体采用在基坑两侧坡脚和隧道仰拱中部各插一排管，并在纵向管子的四周铺上黄砂保护，确保基底干燥基底承载力达到要求后再浇筑垫层，垫层浇筑完后轻型井点降水还得继续降，直到仰拱合龙，之后再用注浆机将水泥浆注入管内封堵。

采用管井和轻型井点降水相互结合的方式后，在后续开挖土方、支护工程、隧道主体结构施工期间，基坑边坡无塌方现象，坑内无积水，降水效果明显。

4  结语

该工程在复杂的水文地质条件下，采用了大管井与轻型井点相结合的方案对深基坑进行降水，实现了滞水带土体快速固结，减小了土体开挖难度。两种降水方案相结合最大限度地发挥了各自的降水能力，不仅取得了良好的降水效果，还缩短了工期，确保了施工安全，提高了经济效益。事实证明，在大型基坑开挖施工时，应充分考虑水文地质、降水范围及降水深度等条件，采用适宜的降水方式。大管井与轻型井点相结合的复合降水方案，在明挖隧道长大深基坑施工中是一项良好的应用技术，有着广泛的应用前景。

参考文献：

[1]建筑施工手册第5版编委会.建筑施工手册[M].五版.北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]JGJ/T111—2016，建筑与市政降水工程技术规范[S].

[3]杜文辉.建筑施工中深基坑施工技术的应用分析[J].价值工程，2019，38（35）：280-281.