淺談深基坑管井降水技術(shù)的應(yīng)用

中鐵二十五局集團(tuán)第五工程有限公司

摘要：車(chē)站場(chǎng)地地下水主要賦存于第四系粘性土及砂土層中，其中粘性土具弱透水性，砂土層屬?gòu)?qiáng)透水層。車(chē)站位于地下水位以下，明挖基坑深度達(dá)30m，各土層在地下水的作用下，基坑側(cè)壁容易坍塌，加劇基坑的不穩(wěn)定性，直接影響地下工程的施工。針對(duì)本工程基坑上層為弱透水性粘性土、下層為強(qiáng)滲透性砂土、控制沉降的特點(diǎn)，采用明排、管井等綜合降水方法，實(shí)踐證明此方法是經(jīng)濟(jì)、有效的。

關(guān)鍵詞：地鐵車(chē)站；深基坑降水；明排降水

長(zhǎng)春地鐵1號(hào)線(xiàn)一期工程衛(wèi)星廣場(chǎng)站位于人民大街與衛(wèi)星路交叉路口處，衛(wèi)星廣場(chǎng)及其周?chē)?，為換乘車(chē)站，南北走向，輕軌3號(hào)線(xiàn)東西向從此地下穿過(guò)，車(chē)站主體共設(shè)5個(gè)出入口、3個(gè)緊急疏散口、換乘通道1座。車(chē)站主體總長(zhǎng)178.6m，標(biāo)準(zhǔn)段凈寬20.3m，車(chē)站主體為地下三層框架結(jié)構(gòu)，采用明挖法施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁結(jié)合鋼支撐的形式。車(chē)站頂板埋深約為3.0m～4.0m；底板埋深約為27.0m～31.0m。

基坑開(kāi)挖作為整個(gè)工程施工的關(guān)鍵工序，其能否成功降水成為確保基坑安全、順利開(kāi)挖的前提之一。

1.工程地質(zhì)概況

場(chǎng)區(qū)地層由第四系全新統(tǒng)人工填土層、第四系中更新統(tǒng)沖洪積粘性土和砂土層、白堊紀(jì)泥巖層組成?，F(xiàn)場(chǎng)勘察過(guò)程中，于鉆探過(guò)程中發(fā)現(xiàn)三層地下水：（1）層表層孔隙性潛水水位埋藏較淺，勘測(cè)期間地下水埋深3.50～4.00m，主要賦存于第四系粘性土地層中，含水層水平、垂直向滲透性差異較?。唬?）淺層承壓水以第②5層粘土為相對(duì)隔水頂板，第③1層全風(fēng)化泥巖為相對(duì)隔水底板，含水層為第②6層中砂；（3）層巖石裂隙水含水層巖性為全風(fēng)化粉細(xì)砂巖。根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告補(bǔ)充：根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)及抽水試驗(yàn)，各土層滲透系數(shù)及地質(zhì)情況見(jiàn)下表：

2.降水方案設(shè)計(jì)及計(jì)算

根據(jù)勘察報(bào)告、站點(diǎn)結(jié)構(gòu)施工順序、現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地條件、地下管線(xiàn)情況、現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)筑物影響等多方面因素的分析，適合本場(chǎng)地的降水方案是管井井點(diǎn)降水。本工程降水方案采取以疏干第（1）層潛水，降低（2）層承壓水為目的，在基坑四周布置抽水井形成封閉降水，控制基坑中央水位深度，達(dá)到降低地下水位的要求。根據(jù)車(chē)站施工流程，降水方案施工順序如下：將車(chē)站主體基坑開(kāi)挖作為一期降水，車(chē)站出入口及換乘通道作為二期降水，降水時(shí)需同時(shí)借車(chē)站主體一期降水部分降水井。

根據(jù)上述分析及車(chē)站結(jié)構(gòu)施工順序，對(duì)衛(wèi)星廣場(chǎng)站主體的基坑排水量進(jìn)行計(jì)算：

[原始條件]：依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）

為了計(jì)算方便，將本區(qū)間的基本地質(zhì)情況如下概化：車(chē)站基坑南部端頭、標(biāo)準(zhǔn)段、北部端頭開(kāi)挖深度分別為26m、25～28m、29m，附屬結(jié)構(gòu)出入口和換乘通道開(kāi)挖深度為10～29。

將該段按長(zhǎng)178.6米，寬26米的塊狀基坑考慮，設(shè)降水井間距6米，在沿人民大街方向的車(chē)站基坑外側(cè)3m布井：

（1）潛水完整井：K=0.45m/d，H=29m，S=29m，R潛=209m，r0=51.62m，計(jì)算得潛水涌水量：Q潛=652.7m3/d

（2）按承壓水完整井：k=0.64m/d，M=5m，S=2m，R=16m，計(jì)算得承壓水涌水量：Q承=341m3/d

總排水量為Q=Q潛+Q承=993m3

（3）降水井干擾單井出水量q=15.5m3/d

（4）單井出水能力計(jì)算，設(shè)單位過(guò)濾器長(zhǎng)度時(shí)單井出水能力為q0，降水井直徑為600mm，過(guò)濾器直徑為400mm，計(jì)算得q0=60 m3/d.m，則所需過(guò)濾器總長(zhǎng)度為：L=Q/q0=16m.當(dāng)降水井干擾單井出水量為q=15m3/d時(shí)，其單位過(guò)濾器工作長(zhǎng)度為l=0.2m。

（5）根據(jù)車(chē)站總平面圖，確定基坑周長(zhǎng)約為420米，按6米間距布井，計(jì)算井?dāng)?shù)為：n=70（口），當(dāng)單井出水量為15.5m3/d時(shí)，疏降系統(tǒng)總涌水量為1085m3/d，大于基坑總排水量，安全系數(shù)比值為1.1，符合設(shè)計(jì)要求。

3.降水井布置參數(shù)及施工

車(chē)站主體降水井沿南北向延伸布置，間距6m，一期降水井共設(shè)置70眼。出入口及換乘通道作為二期降水，間距6m，二期布設(shè)248眼，共計(jì)318眼。

由于粘土地層接觸面不易形成降水漏斗，水力坡度較平緩，為把粉質(zhì)粘土、粘土層水進(jìn)行疏干，在車(chē)站主體外圍降水井中間增加疏干井。疏干井間距為20m。

管井施工工藝如下：

施工準(zhǔn)備→施工放樣→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)→成孔→管井安裝→投濾料→洗井→安放水泵→抽水

（1）放井位

定井位應(yīng)由專(zhuān)業(yè)測(cè)量人員進(jìn)行，井位應(yīng)設(shè)置顯著標(biāo)志，必要時(shí)采用鋼釬打入地面下300mm，并灌入石灰粉。

（2）成孔

管井采用反循環(huán)鉆機(jī)成孔，地層自造漿護(hù)壁。井徑不小于550mm，井孔應(yīng)保持圓正垂直，孔深與設(shè)計(jì)井深誤差小于500mm。

（3）換漿

井管下入前應(yīng)注入清水置換泥漿，并用水泵或撈砂管抽出沉渣，使井內(nèi)泥漿密度保持在1.05～1.10g/cm3。

（4）吊放井管

井管采用外徑Φ380mm的無(wú)砂砼管，每節(jié)管長(zhǎng)800mm，壁厚40mm，孔隙率>20%。為防止井管壓碎，下端下2.0m長(zhǎng)水泥死管作為沉砂管，沉砂管坐落于井托上，沉砂管以上無(wú)砂管井管作為過(guò)濾管段，在15m左右加兩節(jié)水泥死管，接近孔口2m再用水泥死管。井管上端高出自然地面0.50m，加蓋井蓋。

（5）填濾料

井管吊裝就位后，及時(shí)填充濾料，含水層段濾料為3-7mm的碎石，用鍬將碎石沿井管四周均勻填料，防止架空，保證填料不少于設(shè)計(jì)填料量的95%。

（6）洗井

成井后，用污水泵反復(fù)進(jìn)行恢復(fù)性抽洗，抽洗次數(shù)不得少于6次。洗井應(yīng)在成井4-8小時(shí)內(nèi)進(jìn)行，洗井后可進(jìn)行試驗(yàn)性抽水，確定單井出水量及水位降低能否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

（7）水泵安裝

潛水泵用絕緣材料繩吊放。采用QY6-48/3-1.5型或QJ6-40/3-1.1型潛水電泵，揚(yáng)程40～48m，流量6m3/h，電機(jī)功率1.1～1.5KW。安裝并接通電源，鋪設(shè)電纜和電閘箱，做到單井單控電源，并安裝時(shí)間水位繼電自動(dòng)抽水裝置和漏電保護(hù)系統(tǒng)。

（8）抽降

聯(lián)網(wǎng)抽降后應(yīng)連續(xù)抽水，不應(yīng)中途間斷，水泵、井管維修應(yīng)逐一進(jìn)行。

4.坑底明排

（1）當(dāng)?shù)叵滤唤瞪钶^淺，且坑壁穩(wěn)定的情況下，可采用坑底周邊設(shè)截滲水溝，并配合集水井抽水或集水坑明排。

（2）排水溝尺寸根據(jù)坑底滲水量確定。一般情況下，溝寬0.2～0.4m，溝深0.2～0.3m左右?？咏窃O(shè)一集水坑，集水坑深度，以大于淹沒(méi)抽水泵進(jìn)水閥高度為宜。在有流砂或流土的地層中，集水坑可放鋼筋籠，鋼筋籠外裹紗網(wǎng)，周邊和井底填礫料。

（3）坑底明排常用的抽水設(shè)備有：離心泵、潛水泵和污水泵，總排水能力（ ）應(yīng)達(dá)到以下要求：

≥

式中： ——基坑總涌水量（m3/d）。

（4）基坑范圍內(nèi)局部加深，如電梯井、集水坑等，其加深部位可單獨(dú)設(shè)集水井。

5.體會(huì)

（1）對(duì)于基坑潛水含水層，采用深井降水措施，對(duì)坑內(nèi)淺層土體進(jìn)行疏干降水，較好的保證了基坑降水效果，滿(mǎn)足開(kāi)挖要求。

（2）管井施工工序簡(jiǎn)單，機(jī)械設(shè)備對(duì)施工場(chǎng)地要求不高，造價(jià)低，適合各種地質(zhì)條件，施工工期較易控制，對(duì)地下水位的控制比較靈活。

（3）基坑開(kāi)挖前，應(yīng)選擇在典型地層打多口試驗(yàn)管井試抽，進(jìn)一步調(diào)整管井的施工參數(shù)和布置，使之可靠、低成本地達(dá)到降水效果。

（4）管井的潛水泵運(yùn)行期間，必須配備可靠的發(fā)電機(jī)組（采用雙回路電源），切實(shí)保證抽水作業(yè)不中斷。