深基坑开挖降排水施工技术探讨

于维飞

北京城建集团有限责任公司 北京 100088

1 工程概况及水文地质条件

该工程为13幢17层商住楼，总建筑面积125000m2，框架剪力墙结构，设计形式为地下一层整体连通的地下车库，其面积为26615m2，基坑开挖长196m、宽148m，深度5.6m。

基础基坑距离渭河岸260m，Ⅰ级阶地上，属河流沉积地貌。表层为建筑垃圾弃渣及耕植土，浅层为径流沉积形成的黏土、粉砂土，大部为渭河水流冲积形成的圆砾石层。根据地质勘探结果显示：场区地下水位较高，在地表下0.24～3.55m之间，承微受压状，主要含水层为上部耕植土层、粉砂土层及砾石层。地下水主要受降雨及地表径流补给，与渭河径流有联系。依据地质勘探的土质分析及基坑开挖特性，该地块分为4个主要土层，分别为：

堆填土：杂色，土层厚度0.4～2.5m，疑似建筑垃圾废弃物堆填，含大量杂物砖块，其余均为黏土，部分区域为30～50cm的耕植土和软淤泥土[1]。

黏性土：灰色及褐黄色，含水量大，可塑性较强。干缩强度及黏土韧性中等，土层厚度0.5～3.0m。

粉砂土：灰色、含水量及密度较大，局部地段渐变为粉土，分布不均，土层厚度0.3～4.0m。

卵砾石Ⅰ：深灰色及褐色，饱和，分布级配较差，主要成分为砂岩、灰岩、中强风化，卵砾石含量60%～70%，粘性粉土充填，场地均有分布，该层厚度约为7.0m。

卵砾石Ⅲ：深灰色，较为松散，饱和，颗粒级配较差，次棱角状，卵砾石含量50%～60%，粉土及粉砂充填，分布不均，层厚0.3～3.2m。

其余土层对基坑开挖中的降排水和喷锚支护影响不大，不作展开叙述。

经取水样检测：该处地下水质对混凝土结构不具腐蚀性，但对钢结构具弱腐蚀性。水位降至原地面下5.0m，基坑为（146×198）m2，等效半径为95m时，基坑涌水量可取值2430m3/d，降水影响半径可取值243m，渗透系数可取值46.6m/d。

2 制定合理的止水、降排水方案

经现场地质及水质勘察发现，地下水埋深0.24～3.55m。基础需开挖深度5.6m，开挖土层大部分为含水量丰富的黏土、粉砂和圆砾层。因此，为了避免在施工过程中出现基坑突涌和避免对周边原有建筑物造成影响，基坑开挖前应制定合理的降排水方案，对基坑周围采取止水和降水措施。

基坑防渗水和降排水措施大致为井点降水、坑内降水、帷幕止水、渗排水等。其中井点降水法是基坑开挖施工中普遍采取的经济且实用的降水方法。针对本项目的土质及地下水位特点，从施工安全、技术、质量和工期等各方面综合考虑，在进行基础土方开挖之前，应先进行基础区域内地下水的降排工作，采用帷幕止水与坑内井点降水相结合的方案，防止开挖后地质变形，及促进施工节奏又确保安全及质量。

该施工方法在基坑降水后，势必会造成周边区域地下水位下降。因土质原因，容易造成基础区域周边地面形态及原有建筑物，因地下水位失衡而受到不同程度的影响。为了避免以上影响或安全隐患，还需在开挖工作面与周边要保护的建（构）筑物之间采取地下水回灌措施，使其保持平衡。根据此处土质特点，回灌措施应采用基坑外井点回灌，此外还应在基坑周围设置回灌水位观测井，及时了解地下水位变化情况，便于及时调整回灌水量。

3 深基坑开挖止水和降排水的措施方法

3.1 基坑内壁防渗止水

经勘探，建筑物所处地块上部土质松散，开挖范围内土体强度低且厚度较大，地下水位较高，场地附近周边三面均有民宅分布。基坑开挖后，坑壁土体自重压力和地下水压力增大，需采取基坑支护措施，防止基坑周边土体坍塌。因此，基坑开挖前，在基坑开挖上口线外预先设置了一排相互搭接的深搅止水帷幕桩，用以避免对周边原有建筑物造成影响和保证基坑边坡支护工作顺利进行。

根据施工前的地勘报告，基础底标高以下均为较厚的圆砾石层，属强透（含）水层，要达到预期的止水效果，选择悬挂式深搅止水帷幕桩（即帷幕悬吊在透水层中）的施工方法，且需绕基坑周边呈环形闭合状，这样即可延长基坑外地下水向基坑内渗流的路径，又有利于基坑外地下水回灌工作的进行。而且环形闭合帷幕桩可兼顾对基坑的喷锚支护作用[2]。

该基础所采用的止水帷幕深搅桩主要数据为：桩径50cm，桩心距40cm，相邻桩之间搭接10cm，可有效形成止水帷幕，方式渗水更能保护边坡稳定。胶凝材料选择32.5MPa水泥，掺入量≥75kg/m，实验室试测水泥土28d抗压强度≥0.80MPa。

3.2 基础内部降水

3.2.1 井点降水。根据地勘报告设置降水井的分布：地下水埋深0.24～3.55m且具备轻微水压力；水位降至地面下5.55m，开挖面积（148×196）m2；基础内部渗水量为2425m3/d，基坑降水半径240m，土体渗透系数46.6m/d，设计降水井直径为1m，井深8m，井间距30m，单井出水量需≥100m3/d。

井点降水做法：在基坑开挖前预先设计位置，挖掘成孔，配置相应挖掘设备辅助完成，下挖0.6～1.3m时，设置预制混凝土护筒或混凝土护壁，边挖边设置，直到设计井深。混凝土护壁厚100mm、强度C20。在井底以上2m范围的混凝土护壁上，交错预留相应数量Φ10的渗水口。

3.2.1.1 设置降水井的技术控制要点。进场前向施工人员进行必要的安全技术交底。为保证连续施工，现场做好照明。

降水井护筒应高出地表20～30cm，防止雨水倒灌和杂物掉入。必须在护壁完成后继续下挖，防止塌孔。孔内做好通风、排水工作，现场保证联络通畅。

挖孔至卵砾石层时，要加快井内抽排水频率和支护工作。

开挖的土方及时外运，减小孔口周围土压力。

停止作业时，对井口进行遮盖防护，防止发生危险事件。

加强机械设备及水泵等所用电器线路的保护、检查工作，确保用电安全。

3.2.2 基坑明水抽排。由于地下水位偏高，为防止明水浸泡基坑导致地基承载力下降，需及时排放坑内明水。在基础内、外各设一条排水沟。基础外部排水沟设于帷幕止水桩外侧距坑壁1.5m处，并呈环形闭合状，可用开挖、衬砌混凝土修筑，基础开挖前预先施工，排水沟宽0.8m、深0.7m，与市政排污系统接通。根据现场具体情况，在适当位置修建沉淀池，基础外排水需经沉淀后方可排入市政排污管道。基础内部排水沟标高位于基础底部以下，宽0.5m、深0.3m，待基坑挖至底标高时设置，可根据基础外伸宽度做成明沟或暗沟[3]。

3.2.3 降水施工设备配置。依据每个降水井出水量大小、井深、间距，每个井内放置一台流量为32.4～38.4m3/d、扬程大于15m的潜水泵，并备用1台，该项目配置水泵20台/套。

4 地下水回灌与观测井的布置要点

为防止基坑周边建筑物因地下水位失衡而受到不同程度的影响，在基坑外围建筑物分布较多的东、南、西三侧，设置8口回灌井，5口水位观测井，回灌过程中若水量无法满足地下水压平衡要求时，观测井也可兼作回灌井使用。回灌井与水位观测井并排设置在基坑外侧距帷幕止水桩8～10m处，尽可能远离基坑，防止坍塌。回灌井与水位观测井的施工方法一致，主要数据：井径：1m、井深大于3.5m，靠近居民区三侧回灌井数量分别为2口、2口、4口，观测井数量为别为1口、3口、1口。

5 确保基坑降水措施正常运行的管控重点

基坑开挖降排水施工前，需按城市建设相关规定要求，提前办理市政排水、排污手续。根据地下水量大小配置降排水设备，排水效果满足基坑开挖要求。

现场施工作业期间配备专业电工进行线路及设备检查，同时做好防水和防雷电保护。现场还需配备用电源，保证降水期间连续作业，防止突然断电造成排水中断而影响降水效果。施工区域实行全封闭管理以保证安全。围挡设置应考虑现场机械设备施工不受影响。降排水井口应高出地面0.2～0.3m，严防行人和异物掉入发生危险。

降水作业期间，做好运行观测记录，发生设备故障，及时更换或维修，确保降水作业连续性。井内地下水及时抽排到地表排水沟进行外排，避免向基坑回流、回渗。

6 确保回灌措施正常运行的管理要点

周边地下水回灌期间，须及时通过水位观测井进行观测，要防止回灌水量过大而渗入基坑影响施工，又要防止回灌水量过小，造成地下水位失衡发生沉降。

正常施工时，回灌和降水工作须同时启动和停止，这样才能保证地下水位处于动态平衡，其中任何一方失效都会破坏这种平衡，导致异常发生。

回灌水源可直接使用降水井抽出的地下水，回灌前须进行沉淀过滤；使用其他水源时，需保证水质清洁。

基坑降排水施工前，必须通过水位观测井对场地内的稳定水位进行测量、标记；降水与回灌施工过程中增加水位观测工作，以指导和调整降水与回灌施工正常进行。

7 施工过程的质量安全管理

7.1 制定专项方案指导实现预期目标

施工前的各类质量安全控制方案编制与研讨，对各类目标的实现起着重要作用，深基坑开挖施工措施管理如下：

7.1.1 设计方案：基坑降水及支护设计方案的合理性，是直接影响深基坑开挖工作是否顺利进行的关键因素，施工前需对设计方案进行论证，确保合理性及经济性。

7.1.2 专项施工方案：施工前，降排水专项方案和帷幕止水桩专项方案应报监理工程师审核，若不能满足施工要求，坚决进行修改完善后重新申报。基础开挖总方案还应组织专家会审。

7.1.3 施工过程控制：基础开挖阶段是项目实施的关键阶段，根据现场地质勘探资料和当地气候水文条件，结合同类工程项目施工的经验和条件，确定工程的关键工序，制定施工计划，管控现场有序开展各项施工。

7.2 安全文明管理措施

7.2.1 制定安全管理措施方案及安全操作规程，加强安全教育，提高安全意识。针对深基坑开挖安全管理特点，重点增加安全检查频次，发现隐患及时整改。

7.2.2 在传统管控的基础上，可对基坑变形通过网络监控进行传输的监测方式，此方法能够对基坑变形进行直观反映，是信息化施工理念的一种表现形式，在确保深基坑开挖安全方面可发挥出重要作用。检测内容主要包括：比表沉降、横向位移等。通过对这些内容的监测，一旦发生数据超过或者接近警戒值，可以及时得到反馈并采取有效应对措施，及时调整施工步骤，进而提高基坑施工的安全性。

7.2.3 选用符合安全、环保要求的施工机械设备，主要减小噪音和环境污染。外排水需进行水质检测，防止造成河水污染。完工后应合理处理弃渣和油性污染物，保持场地清洁和绿化覆盖。

8 结束语

在现代建筑工程领域，随着高层和超高层建筑不断出现，深基坑开挖施工经常出现在项目建设中，因而基坑降排水作业经常被人们所用到。所以在施工现场，要对具体地块土工进行分析，计算基坑涌水量，精心设计合理可行的施工方案，布置降水井位，必要时需对方案进行专家论证。方案是否可行，在很大程度上也是决定施工能否顺利进行的主要因素之一。

不同项目的基坑开挖，必须依照其水文地质资料和周围建筑物情况，认真进行深入细致地分析和论证，方可得出合理、可行的深基坑降排水施工技术方案或措施。