浅谈基坑施工封闭降水技术在工程中的应用

浅谈基坑施工封闭降水技术在工程中的应

用

摘要：基坑降水通过抽排方式，在一定时间内降低地层中各类地下水的水位，以满足工程的降水深度和时间要求，保证基坑开挖的施工环境，同时为基坑底板与边坡的稳定提供有力保障。因此保证工程施工过程中降水技术的可行性是施工质量得以保障的基础，本文就以长江漫滩为工程实例进行实例分析，从而探讨基坑施工封闭降水技术在工程中的具体应用。

关键词：基坑施工 降水技术

引言：本工程场地地貌单元为长江漫滩，且拟建建筑四周环境复杂，该工程基坑开挖上部为杂填土，下部为较厚的淤泥质粉质粘土层，这种情况如果采用传统的降水设计在降水疏干的过程中极容易造成基坑外水源补给，从而造成周边建筑物和管线的不均匀沉降；另基坑下分布弱承压水，经验算基坑抗突涌稳定性，深基坑部分不满足抗突涌要求。针对本工程复杂的地质环境特点，我们优化了传统的施工降水方案，充分研究基坑开挖面下各土层的特点，合理设计降水井的深度及布置范围，做到真正的“按需减压”降水，在抽取疏干井的过程中尽量不触动承压水，从而有效地控制抽水量，抑制基坑周边建筑物的沉降同时起到抗突涌的作用。

一.工程概况

1）主体结构：27层框架剪力墙结构，总建筑面积为35915m2，高层住宅楼下及其南侧设有一层整体地下车库

2）基坑规模：该工程基坑开挖面积3900m²

3）基坑挖深：根据周边地形及基础埋深，基坑挖深分3.1m--9.05m

4）环境概况：场地地貌单元为长江漫滩，场地跨安业河原河道，地下水属潜水和弱承压水。潜水主要赋存于1层填土以及2层土中，受大气降水、地表水的补给，以蒸发和渗流形式排泄。勘探期间由部分钻孔测得的初见水位埋深为

1.50～5.50m，相应标高为5.21～6.76m；稳定水位埋深为1.30～5.30m，相应标高为5.41～6.98m。地下水位的年变幅约0.8m左右。弱承压水赋存于2-3层以下的砂性土中，含水层厚度大，透水性、赋水性较好，勘察期间实测稳定水位标高为5.12米。

二、降水工程特点

拟建工程地下车库底板埋深约5.6～7.0m，按设计 0.000标高与目前场地地面标高的关系分析，基坑大面积开挖深度在3～7米左右。拟建场地周围环境

条件复杂，基坑南侧距已建成的21#楼约12.0米，场地西侧为原回填河道，北侧靠河道 ，距河堤20米左右，基坑开挖面积较大，开挖深度大面积7米左右，承台开挖深度在10米左右，基坑开挖影响深度范围内主要为人工填土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土等，土质松软，且因场内地下水位较高，基坑底部存在渗透性涌水，需四周采取止水帷幕设置兼边坡支护，结合管井有效降低地下水。

考虑本次施工承台开挖深度为－10.0ｍ，为满足开挖要求，基坑中心水位应比坑底低0.5米， 才对基坑开挖及底板施工有利。

三、施工程序

插管作业：钻机成孔→拔出芯管→换旋喷管，插入到预定深度，插管过程中边射水边插管，以防止泥砂堵塞喷嘴，水压一般控制在1.0Mpa左右。 喷射作业： 喷射作业应注意检查控制浆液初凝时间，喷射介质流量、压力，旋转及提升速度等参数使其符合要求，并做好记录，绘制作业过程曲线。本工程施工中高压泵用水为地下水，水中有细小砂粒，为防止砂粒堵塞或划伤喷嘴，采用特细丝网对水提前进行过滤。

降水井成井施工执行JGJ94-94规范中规定的成孔工艺。主要工序为：井位测设→成孔→下井管→填砾→洗井→抽水。成孔过程中应检查控制成孔深度、直径、垂直度，防止出现钻孔的垮塌和缩颈，确保井管位置居中、垂直，接头牢固。填砾时要求检查控制砂砾粒径，按要求对称回填。填砾后应洗井至抽出清水，需定期观测水位、水量，做好记录。

四.主要技术性能指标

4.1确定管井数量

4.1.1进行抽水试验确定降水参数

勘探时实测水位标高平均值为5.12米，在基坑降水设计时，以现场抽水试验得出的渗透系数作为基坑降水设计的依据， 1-4层综合渗透系数K=1.35m/d，基坑各土层的平均厚参照勘测报告的相关内容。

（1）降水区域面积为3900m²

（2）降水深度应达到基坑底部最低标高下500mm 、降低水位-10.5米

（3）含水层厚度平均取15.5米

（4）设井管有效工作长度为6.4米

（5）设井管成孔直径为800，孔深16米，深井管的内径为300的混凝土预制滤管

4.1.2降水区假想半径：

F3900=35.24米 =π3.14

4.1.3抽水影响半径： 主楼：r0=

R=2SKH

式中：R┄┄表示降水影响半径

S┄┄表示基坑水位降深

K┄┄表示渗透系数

H┄┄表示含水层厚度 主楼：R=2SKH=2×10.5.35⨯15.5=95.97米

4.1.4降水区域总涌水量： 主楼：Q=1.366K(2H-S)S（完整井） lg[(R+r0)/r0]

Q┄┄┄基坑计算涌水量（m³/d）

K┄┄┄表示含水层渗透系数（m/d）

H┄┄┄潜水含水层厚度（m）

R┄┄┄引用影响半径（m）按R=2SKH

r0┄┄┄基坑换算半径

h┄┄┄表示滤管有效工作长度

主楼： Q=1.366K(2H-S)S1.366K(2⨯15.5-10.5)⨯10.5==695.17 m3/d lg[(95.97+35.24)/35.24]lg[(R+r0)/r0]

4.1.5管井的出水量计算：

根据群井抽水理论，由下列公式确定单井排水量 主楼：q=πk(H2-h2)

lnRn

nrr0n-13.14⨯1.35(15.52-6.42)=71.88m3/d =1083.25ln10⨯0.15⨯35.249

设计主楼10口井， 71.88×10=718.8m³/d〉697.36m³/d，基本能满足要求。

4.2改进降水设备

抽水设备的选取应满足施工降水要求。对数量较多的降水井应采取群井降水，摒弃传统的潜水泵抽水模式，改用空压机串联压力降水，并在每个进气孔安装继电器，用以控制降水时间及抽水量。改进后的降水设备主要包括进气管、出水管、出水管单向阀门及底部单向阀门。

4.3优化降水方案，做到“按需减压”

优化降水设计方案，确定疏干井、减压井的深度

采用疏干井，对坑内潜水含水层进行疏干降水，以达到有效降低被开挖土体含水量的目的。采用降压降水管井进行减压降水，达到保证基坑安全及施工顺利进行的目的：对坑内开挖深度以下的承压水进行“按需减压”降水，即始终保持承压水位位于安全埋深以下。采取该项新技术是考虑到传统降水方法疏干井较深，抽取潜水的同时也抽取大量的承压水，抽水量大，对周边环境造成明显影响，严重情况下会造成基坑周边建筑明显不均匀沉降甚至开裂。此项新技术应严格区分抽取潜水过程和承压水减压过程，以达到减少抽水量，减少对周边环境影响的目的。

4.4、止水帷幕加边坡支护

拟建建筑四周环境复杂，为确保开挖及降水时对周边环境无明显影响，结合本基坑开挖深度和场地土质条件及周边环境，本工程采用：

南侧挖深4.7m：采用Ø900@1100悬臂式钻孔灌注桩支护，外侧采用Ø700@500双轴水泥土搅拌桩

东侧挖深3.1m：采用Ø800@1000悬臂式钻孔灌注桩支护，外侧采用Ø600单重管高压旋喷桩

东侧挖深7.85m处：采用Ø800@1000钻孔灌注桩加一层混凝土支撑支护，外侧采用Ø700@500双轴水泥土搅拌桩

东北角挖深9.05m处：考虑支护结构的整体性，东北角场地上部卸土至-2.20m，与东侧外地面一致，采用Ø800@1000钻孔灌注桩加一层混凝土支撑支护，外侧采用Ø700@500双轴水泥土搅拌桩

北侧及西北角：该地较空旷，采用放坡，不需要支护，在外侧采用Ø700@500双轴水泥土搅拌桩止水

西侧：现有河道标高与基坑底面基本持平，该侧不考虑支护，在外侧采用Ø700@500双轴水泥土搅拌桩止水

4.5、环境监测

在降水施工的同时，进行周边环境监测工作，及时取得监测数据，认真分析降水施工对周边环境产生的各种影响，及时反馈数据，指导降水施工，严禁超

降地下水。

4.6、降水井的封堵

在基础混凝土垫层施工前加工防水钢套管。钢套管采用热轧无缝钢管制作，套管高度不小于混凝土底板与垫层厚度之和。在套管外侧焊接止水外环，套管内侧采用型号相符的管法兰焊接止水内环，并将螺栓焊接在管法兰上，螺栓丝头朝上。在施工基础混凝土垫层时，将防水钢套管预埋于混凝土垫层中，将降水泵穿过防水钢套管进行降水。 当可以停止降水时，取出降水泵，对降水井底部采用级配砂石进行回填，上部采用干水泥回填至钢套管止水内环处。对钢套管止水内环采用法兰盖加橡胶密封垫进行封堵，钢套管上层浇筑防水混凝土。

封井采取在井管内先注浆后灌混凝土的封堵方法，基本操作顺序及有关技术要求如下：

（1）当本基坑外的基坑挖至设计标高后，在基坑底开挖面以下10cm处，在井管外焊一止水板，止水板外圈直径Ø500mm。

（2）降水运行结束，封井前先预搅拌1.50m3左右的水泥浆，水灰比0.5。

（3）井管内下入注浆管，注浆管的底端进入到离井底2.00m左右。在注浆管的下部设置一个压板，与注浆管连接并由注浆管送入井内

（4）正式注浆前井管口用铁板封死，然后开始注浆，注浆的目的是尽可能将水泥浆通过滤水管注入含水层中。

（5）注浆完毕，水泥浆达到初凝的时间后，抽出井管内残留的水。并及时观测井管内的水位深度或标高。观测2～4小时后，井管内的水位无明显的升高，说明注浆的效果较好。

（6）当判定已达到注浆的效果后，打开管口的铁板；然后向井管内灌入混凝土，混凝土的灌入高度，与基坑底板混凝土面一样高。混凝土灌注结束，及时观测井管内水位的变化情况，以判断封堵的实际效果。

（7）待井管内混凝土的龄期能符合要求，确定封堵的实际效果满足要求后，即可割去所有外露的井管。

（8）井管割去后，在管口要用铁板封焊，管口低于基底混凝土面以下10cm左右。管口焊封后，用水泥砂浆将孔洞填入抹平，封井工作完毕。

结束语

根据对本项目承台基坑的井点降水施工，顺利实现了基坑降水，保证了基础施工，缩短了工期，达到预期目标，为下一步大范围基础施工打下了坚实的基础，

取得了显著的经济效益和社会效益。

参考文献

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[2]周建龙,罗伟光.建筑施工中基坑降水技术的应用[J].黑龙江科技信息.2011(31)

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