深基坑井点降水与封闭降水施工对比

2021-08-14孙伟民

智能城市 2021年14期

孙伟民

（中铁二十二局集团第二工程有限公司，北京 100000）

在地下工程施工中，大口径井点降水为主要的方法，其在降低水位、提高土体稳定性等方面均具有显著作用。但若大幅度地降低地下水位，则容易对基坑周边地面的稳定性带来影响，导致其出现沉降现象，周边的现状建（构）筑物也有失稳的可能。为在合理的范围内适度降低地下水位，则可以采取止水帷的方案，其在地下水的处理工作中具有较佳的应用效果。

1 工程概况

第二垃圾处理厂110 kV发电并网工程，项目周边有2条沟渠，勘察资料表明，地下水位约为地表以下0.5 m处，且伴有较明显的流沙问题。在顶管深基坑开挖期间，于周边修筑止水帷幕，并采取大口径降水措施。结果表明，止水帷幕在地下水处理中的应用效果较好。

2 施工准备以及基础要求

2.1 施工准备

全面的准备能够给正式工作的开展创设坚实的基础。鉴于现场施工环境的复杂性，在正式施工前全面收集地质及水文方面的资料，结合工程质量要求，经技术可行性论证后，制定完善的施工方案，按规范报有关部门审批，通过后方可正式投入使用。全面勘察施工现场的地形和地貌，建设现场及周边的建筑物、管线等，对实际施工情况形成准确认识。

2.2 基础要求

（1）降水作业时间在基坑开挖前15～20 d，降水作业深度不可超过基坑分层开挖深度以下0.5～1.0 m，营造无明水的施工条件，以便开展土方开挖作业。

（2）于管位处布设底板泄水孔，拆除井点管，降水是一项持续性的工作，在主体结构施工中均及时采取降水措施，以便形成相协调的施工关系。待顶板覆土后，针对降水井点管采取封闭措施，灌注适量的微膨胀混凝土，以焊接的方式设置钢板，形成封闭结构。

3 降水方案

3.1 大口径井点降水

以现场地质条件为准，将井点管埋设至特定深度的含水地层中，依托于井管内外水位差，将原本赋存在土层中的地下水流至井管，再启用井管内的潜水泵，将其抽出。

大口径井点降水的适用范围较广，在砂性土、淤泥质土等多类土层中均具有可行性。顶管工作坑开挖尺寸按8 m×6 m×7 m控制。工作坑成型后，在其周边利用大口径井点降水施工，可达到高效降水的效果。

但从实际情况来看，降水期间周边地表有较为明显的不均匀沉降现象，并且基坑周边生成约10 cm的裂缝，在此影响下，距工作坑约10 m位置的电缆终端塔有一定倾斜现象。

分析其相关原因，现场地下水较为丰富，土质则以流沙为主，随着基坑开挖进程的推进，坑内地下水位明显下降（相较于四周而言），导致部分周边的地下水转至坑内，地下水的流动速度明显提高，土中空隙水压力不足，土骨架所承受的有效应力有大幅度的提高，在其影响下，地下土体结构出现位移变形现象。

（1）在降水作业前，从现状建（构）筑物的实际情况出发，对其采取加固措施，以免在降水过程中出现结构失稳等异常现象。

（2）在施工条件许可的前提下，尽可能采用止水帷幕的施工方法，其优势在于既能够满足降水的施工要求，又可减小对周边环境的干扰[1]。

3.2 封闭降水

以侧壁帷幕为主体结构，辅以基坑底封底措施，阻截源自基坑侧壁以及基坑底面的地下水，以免其发生向基坑内的流动。在项目施工现场，地质以流沙层为主，存在较为丰富的地下水，因此在封闭降水施工时较为适宜采用止水帷幕的方法，减小施工干扰，提高基坑及构筑物的稳定性。

在基坑开挖和地下建筑物施工期间，通过止水帷幕的应用，可以有效阻止地下水的横向渗流，使基坑在施工全过程中均可维持相对干燥的状态，以便基坑开挖工作顺利开展。止水帷幕的应用优势突出，但必须充分考虑现场地质条件、环境等因素，尽可能增强止水帷幕的综合应用效果。

在该综合施工方案中，重点工作方向在于有效维持基坑周边地层的稳定性，以免在降水期间出现较为明显的附加沉降现象。通过止水帷幕的应用，可以延长地下水渗流的距径，切断基坑周边地下水的流通渠道，以免其发生向坑内的渗流现象，也可以截住坡面以及基底的渗水，稳固施工现场的土体，避免水土流失，最大限度减小基坑降水对周边环境造成的不良影响[2]。

本工程采取的是“（悬挂式）止水帷幕+基坑支护系统（密排钢板桩支护）”相综合的方案。

止水帷幕及基坑支护如图1所示。

图1 止水帷幕及基坑支护形式

实际施工状况表明，在基坑下有承压水时，随着基坑开挖进程的推进，含水层上覆盖不透水层的厚度将有所减小，此现象在基坑开挖期间将持续发生，承压水的水头压力剧增，将顶裂基坑底板，显现出突涌现象。

Research Overview on the Impact of Tourism Urbanization in Foreign Countries_________LI Zhe,WANG Xin 49

基坑承压水层稳定性如图2所示。

图2 基坑承压水层稳定性

基坑下部有承压水时，需重点考虑在基坑开挖施工期间所产生的承压水头压力，明确其是否会冲毁基坑底板，进一步判断是否存在突涌的可能。

可根据压力平衡展开验算：

完成基坑开挖作业后，若不透水层的厚度符合式（1）相关规定，表明其具有安全性，即：

式中：H——开挖后不透水层厚度（m）；γ、γw——土和水的重度（kN/m3）；h——承压水头高于含水层顶板的高度（m）。

若不满足上式所提的要求，则需增设减压井，通过此途径降低基坑下部的承压水头，削减其不良影响。

3 应用效果分析

从技术可行性、经济效益性等方面对大口径井点降水和止水帷幕两种方式的综合应用效果展开对比分析，可以发现大口径井点降水的适用范围较广，所需成本较低，但就项目施工现场的地质条件而言，则以砂层为主，地质的限制性作用较强，因此在技术层面缺乏可行性。

4 施工要求

4.1 降水井的设置

基坑开挖需满足“无水”的基本要求，对此，在基坑内采取深井井点降水的方案，按照L=h′+4.5 m计算井点埋设深度，h′为井点所在处的基坑深度。在设置降水井前，需要组织抽水试验，通过此途径确定降水井的数量，可以形成科学的降水井配置方案。

4.2 深层减压井开启时间的设定

（1）基坑内土体易出现“底鼓”破坏，在基坑开挖至第四道支撑时，启用深层减压井，通过此途径达到减压的效果，以确保其能够满足基坑抗渗渗流稳定性要求[3]。

（2）施工期间加强现场监测，全面掌握实际情况，确定深层减压井的合适启动时间。

4.3 其他方面

围护结构内外两侧的水压力和土压力虽有提升但幅度较小，因此在基坑内外布设监控点，通过此途径观测降水过程中周边环境以及基坑的实际情况，判断降水带来的影响，根据反馈的信息指导基坑开挖。按分层、分段的方法组织基坑的开挖作业，要求降水井中的水位所在位置在基坑分层开挖面标高以下0.5～1.0 m，降水时应根据实际情况灵活调整水泵的数量，使降水速度稳定在合理的区间内。