基坑降水技术在建筑工程施工中的应用探析

2020-12-24阮春晓安徽省核工业勘查技术总院安徽芜湖241000

安徽建筑 2020年4期

阮春晓（安徽省核工业勘查技术总院，安徽芜湖 241000）

0 前言

基坑降水技术主要指利用集水明排、井点降水等施工方法将施工区域的地下水引流至他处，以降低地下水位的施工方法。在高层建筑、地下工程施工中常见流砂、管涌、坑底失稳、坑壁坍塌等事故，对于地基、地下管网以及建筑物构成一定损坏，采用基坑降水技术降低地下水位，能够为工程质量与安全提供保障。

1 工程概况

以某地下室工程为实例，该地下室共包含2层，负一层、负二层分别作商业用途与停车库，建筑面积分别为9914㎡和11100㎡，其中地下二层共包含170个停车位，并且涵盖消防通道、地面水箱等构造物。

在钻探过程中，初步测得地下水位为1.4～3.4m，待终孔24h后测得地下水位埋深为0.8～3m、标高为0.41～2.53m，以此确定勘察期间的地下水位数值。该建筑工程施工场地的地下水为松散层孔隙水与风化基岩裂隙水，含水层集中在第3层粉砂层与第2层中粗砂层；基层多由泥质粉砂岩组成，节理与裂隙较发育，含水量较低；在含水层之上分布有覆土层，具有微透水性与隔水效果，地下水属于承压水，补给来源包含大气降水、地下水循环等，主要依靠蒸发、地下迁流实现水体排泄，受季节性因素影响较大[1]。综合来看，该场地的地下水用水量较为丰富，含水层上覆土层具有微透水性与隔水效果，地下水具备一定水头压力，基层含水量较为匮乏，结合施工区域的地质条件与工程建设情况，拟采用深井井点法开展基坑降水施工，该方法适用于井深深度超出15m，井内用抽水泵无法满足需求，用水量较大的基坑环境，在施工过程中将抽水泵等设备放置在基坑外，可有效保障施工质量与效率。

2 基坑降水技术在建筑工程施工中的应用探讨

2.1 深井布设方案设计

综合基坑等效半径、降水影响半径、含水层厚度、基坑水位降深等参数，计算得出基坑涌水量为2415m3/d，基于基本间距原则将降水井的间距设为18～19m、井深为20m，依照梅花状完成降水井的布设。由于该工程中地下室计划修建7部电梯，因此共需设置7个降水井与52个井点，沿基坑附近设置排水沟或截水沟，将抽出或拦截的水直接排入市政排水系统管网中，避免地下水渗入基坑内形成积水，并且围绕基坑四周设置16个水位观测孔，便于实现对降水情况的实时观测与有效调控[2]。

2.2 降水井结构与参数

选取φ375钢管作为降水井内部构造的原材料，配合φ30梅花型外冲孔，经由试验后发现单孔抽水量为47m3/d，选用φ400钢笼设计井管，为深水井质量提供保障。其相关参数设计情况如下表所示。

2.3 深井降水施工工艺

2.3.1 施工工艺环节

在利用深井降水技术开展具体施工时，其工艺要点体现在以下几方面。

①定位成孔：采用测量仪器定位控制点，依据降水方案设计图纸确定具体井位，待钻机就位后采用正循环钻井工艺完成成孔处理，将成孔设为φ600mm、井位误差控制在10cm以内，并且在钻井过程中控制好钻压、转速、泵量等技术参数，依据孔段差异分别选用自然造浆或人工造浆护壁，保障成孔垂直度误差不超过1%。

②清孔与下管：在深井井管沉放前完成清孔作业，在钻孔达到标高后提前进行清理，再进行提升，调整泥浆密度、清除污物，防止泥浆内部含有泥块，并利用吊筒反复上下取出洗孔；在下管环节，需保障井管安放的垂直度，确保其过滤部分处于含水层适当范围内，利用铁丝、竹板进行固定，保障下管过程中始终处于垂直状态。

③填砾环节:提前下放钻杆，针对孔径为600mm的降水井，将管径设为273mm，使钻杆与孔底距离保持在0.35～0.45mm之间，利用钻杆内泵进行泥浆传束，边冲孔边调节泥浆，使孔内泥浆沿滤水管外侧孔壁、井管呈环状间隙进行反浆，使孔内泥浆密度保持在1.04左右；待填砂高度到达孔口后停止填充，并且采用返水快投法进行管外填砾，封闭井口后从管内送入清水，待水流返回后即可迅速均匀撒入砾料，使其中的杂质、细砾沿循环槽排出。

④洗井环节:在下管填砾后利用清水及时洗井、滤除沉渣，保障孔口返浆达到17s，为消除降水对主楼围护桩的影响，需在挖除第一层土前利用水泵直接抽水，待挖除第一层土后在距孔口1m处利用粘土进行密实填充，保障降水保持良好势态[3]。

2.3.2 其他工艺要点

①采用真空泵进行真空抽水:为减少抽水对周边维护的影响，待完成第一层土开挖后截除高出的井点管，清除井点管附近1m高左右的沙砾，并选用粘土进行封闭，每3口深井联通1台真空泵进行真空抽水；每隔2～3h抽水一次，直至抽干为止，倘若单次出水时间未达到30s，则需更改为每隔4h抽一次，并且及时利用黏土完成上部孔口的封闭处理，保障真空泵的运作效果。待观察井安装完成后，需每隔2h抽一次水，直至抽干、抽出清水为止，并且每间隔24h针对水位进行观察，采用测绳测量、做好书面记录。

②安全注意事项:在降水井施工过程中，严格依据操作规程与工程作业要求开展具体施工，保障在起落钻具时下方不得站人，并且由专人负责完成用电设备的安装，将自动控制箱放置在距地面1.2m以上位置，做好接地处理，并选取防水胶布完成电缆接头的包扎。在挖孔桩作业环节需配备照明设施，在孔口、孔内分别悬挂电灯与照明灯，便于孔内人员作业与地面作业人员视察孔内施工情况。

2.4 相关技术措施与降水效果检查

2.4.1 周边地面沉降的补救措施

在基坑降水施工时常见周边地面沉降问题，对此可采用回灌技术进行处理，在降水井点与建筑物间设置若干井点，在降水井点抽水过程中利用回灌井点向土层注入水，构成隔水帷幕，以此防范地下水流失问题，保持地下水位不变，有效规避地面沉降现象；还可以选取砂井作为回灌井，沿砂井方向设置一道砂沟，用于排放水、使其回灌至地下。

2.4.2 控制降水速度

选取建筑物临边位置适当增加井点间距，调节抽水量、减缓降水速度，同时针对出水含沙量、含土量进行严格控制，防范因地下沙土过度流失引发建筑物开裂等问题。针对黏土层厚度较大部位，考虑到黏土自身的透水性能较差，对此可采用水枪、套管打孔等方法填充井内利用粗砂，借助不同规格的砂桩促进底层水的有效贯通。在抽水过程中注重及时检查井点管有无淤塞问题，判断管表面潮湿度与流水情况，在死井数量＞10%的情况下需利用高压水冲洗的工艺方法保障降水顺利完成，最大限度削弱其对于降水效果的影响。

2.4.3 降水效果检查

将深井井点降水技术应用于建筑工程施工中，主要用于保障地下室基坑的干燥度与承载能力。待完成基坑开挖处理后，针对边坡支护进行检测，确保位移速率不超过2mm/d，坡顶总位移不超过40mm，地面沉降数值小于50mm，并且保障地下室基坑的干燥度达标，在短时间内不会形成收敛问题，为工程安全性与地基稳定性创设有力保障，提升基坑降水施工整体效益。