双套管自流深井降水施工技术

徐少华 徐 凯 王少黄 胡孝林 叶秋阳

浙江省建工集团有限责任公司 浙江 杭州 310012

自流深井适用于渗透系数较大、地下水丰富的土层，广泛应用在砂性大型深基坑中[1-7]。深井降水在基坑工程中的应用表明，其在具有一定砂性土层的基坑中的降水效果明显。由于区域地形差异，当遇到基坑土质为无砂性层时地下水渗透性弱，尤其是针对淤泥质粉质黏土夹粉土等水渗透性系数为10－5级的土质，常规的自流深井降水效果不佳，一直困扰着现场施工。根据这类特殊土质的情况分析，研究发明了双套管自流深井，降水情况良好，对于同类型土质基坑降水具有一定的意义。

1 工程概况

浙江省之江文化中心建设工程是集图书馆、博物馆、非物质文化遗产馆、文学馆、公共服务设施等多功能空间于一体的大型综合项目。场地地貌单元为钱塘江冲-海积沉积平原。

工程总用地面积17.2 hm2，总建筑面积约32万 m2，其中地上建筑面积约16.8万 m2，地下建筑面积约15.2万 m2。地下室基坑呈不规则形状，面积约88 000 m2，长约467 m，宽约274 m，基坑周长约1 745 m，大面积挖土深度12.9 m，最大开挖深度为16.6 m。

2 基坑降水设计情况

基坑降水采用自流深井＋轻型井点的方式，如图1所示，其中坑内布置深井166口，坑外放坡底部平台布置深井95口，井深为15～17 m。坑内降水深度控制在开挖面以下1 m，坑外降水深度控制在地表以下7 m。坑外大放坡段采用轻型井点降水，井深6 000 mm，间距1 200 mm。基坑降水采用双电路供应，除常规供电电路系统外，现场再配备1台300 kW柴油发电机，以备降水工程不受意外停电影响。为达到降水的预期效果，在土方正式开挖的1周前即开始抽水。

图1 基坑内自流深井布置

工程场地范围内土层从上至下依次为：①1杂填土、②黏质粉土、③1黏质粉土、③2黏质粉土夹淤泥质粉质黏土、③3砂质粉土、③4淤泥质粉质黏土夹粉土、⑤淤泥质粉质黏土。

根据原设计的自流深井（图2），试打降水观察井进行抽水试验，观测数日得出结论：启动水泵后水位下降快，停抽后水位上升慢，出水量较小，而且出水携带淤泥粉质黏土，水质较浑，降水效果不理想。主要原因是土质极细，水渗透系数为10－5级，滤料较粗，过滤路径短导致过滤效果差。考虑的解决措施是在原设计的自流深井构造上进行优化，如图3所示，通过粗滤管中插细滤管，利用不同的滤料，双层过滤土体中的水。采用优化后的自流深井构造，通过现场降水试验，出水量较大，水质较清，降水效果较为理想。

图2 自流深井构造

图3 双套管自流深井构造

3 施工工艺及关键技术

深井施工采用自然造浆护壁成孔、套管法的成井工艺，该施工工艺主要流程为：深井测量定位及挖坑探障→深井成孔→下放粗滤管及灌填粗滤料→洗井→下放细滤管及灌填细滤料→试降水→实施降排水→管井封堵。

3.1 深井测量定位及挖坑探障

根据井位平面布置，采用GPS-RTK配合全站仪进行测放井位，利用挖机在井位处查探是否存在地下障碍物；若遇到障碍物，进行清障处理，清障困难时或受施工条件的影响宜适当调整井位。

3.2 下放粗滤管及灌填粗滤料

在粗滤管全管段管壁上开孔，孔径15 mm，间距300 mm，外包80目（孔径0.18 mm）塑料丝网3层。将滤管下放至深井孔底，管口露出地面预设的目标高度，粗滤料沿粗滤管的管壁外侧绕圈均匀灌填于粗滤管与土壁之间的空隙至地面。

3.3 洗井、下放细滤管及灌填细滤料

采用高压水枪伸入粗滤管中，加水冲洗，快插慢拔，通过粗滤管内水位上升至溢出管口的方式，将粗滤管内泥浆水溢出管口外，直至溢出的水为清水为止。接着在粗滤管居中位置插入细滤管，在粗滤管与细滤管之间的空隙绕圈均匀灌填细滤料，直至滤料下入预定位置为止。

3.4 试抽水及实施降排水

成井施工结束后，应及时安装好水泵、铺设排水管道、电缆，抽水与排水系统安装完毕。将高扬程潜水泵吊放至离井底距离不小于0.5 m位置进行试抽水。利用管道将水排至场地四周明沟内，通过排水沟将水排入场外预设的排水沟渠中。

3.5 管井封堵

基础底板施工过程中，粗滤管外套上止水钢套管，钢套管顶位于底板厚度一半位置处。其上部设置模板预留盒至底板面以上，浇筑底板混凝土过程中，降水井钢套管上部范围内底板混凝土先不浇筑，在后续施工过程中可继续降水。在完成底板浇筑并达到强度后，拆除钢套管上部模板预留盒，在抽干深井内的水的同时立即移除深井内水泵，深井内填充微膨胀混凝土至管口后，将厚8 mm的封口钢板与钢套管止水环进行整圈满焊，对因模板预留盒产生的底板内四周混凝土侧边进行凿毛刷水泥浆处理，待焊口冷却后，在其上部浇筑比底板混凝土强度高一等级的微膨胀混凝土至底板面，完成管井的封堵如图4所示。根据设计要求，底板结构施工完成后，封闭相应范围内2/3降水井；完成地下室结构后，在抗浮验算满足要求的情况下，可封闭剩余降水井。

4 施工质量控制措施

1）钻机作业的场地应经夯实平整后开始钻进，避免土质不均匀沉降导致钻机倾斜影响成孔质量。成孔后严格按照设计孔深进行终孔验收，防止孔深不足影响基坑开挖所需的降水水位。

2）洗井应在下放粗滤管后4 h内进行，以免时间过长，护壁泥皮逐渐老化难以破坏，影响渗水效果。高压水枪从伸入管内插至管底的过程中应不断上提下插，以保证顺利插至管底，溢出的水直至水清不含砂为止。

3）下放粗细滤管时保证滤管居中，基本保持同心圆位置，灌填滤料时注意应绕圈均匀灌料并填至预留高度，不得中途终止，禁止滤管倒向一侧，影响地下水过滤效果。

4）试运行抽水时间控制在1 d，即每口井成井结束后连续抽水1 d，以检验施工质量、出水是否正常、有无淤塞现象等，开泵30 min后抽水含砂量应小于1/5 000，满足要求后转入正常降水工作。降水过程中做好井口的保护工作，严禁将井管碰坏以及避免杂物掉入井内，经常检查排水管是否畅通。

5）管井准备封堵时，管口焊封口钢板应满焊，焊缝厚度及质量达到要求。在灌注微膨胀混凝土之前应凿除接缝表面的水泥浮浆、松散砂石、软弱混凝土层，将钢筋上的锈斑及浮浆刷净，在旧混凝土表面进行凿毛并清理干净，用清水湿润旧混凝土表面，再涂刷1层防水砂浆，最后灌注微膨胀混凝土并振捣密实，确保底板的防水效果与质量。

5 结语

双套管自流深井施工技术在复杂地质的深基坑降水中的应用，大幅提高了自流深井的出水量，且可保证出水清澈，整个基坑降水效果良好，保障了将近150万 m3土方顺利完成外运。

双套管降水的运用增加了基坑的安全稳定性，加快了施工进度，具有一定的社会效益与经济效益。本次工程实践证明：双套管自流深井适用于土体渗透性差的淤泥质粉质黏土夹粉土地质的特殊土质，可在后续类似工程中推广应用。