地下車庫工程深基坑降水施工探討

王鵬翃

(中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300350)

在深基坑施工中，如果地下水位超過深基坑開挖底面，地下水就會滲入深基坑內(nèi)部，為保證深基坑施工能夠在干燥條件下完成，同時防止邊坡失穩(wěn)、基礎(chǔ)流沙、坑底管涌等問題發(fā)生，需要切實做好降水工作[1]。因此，降水施工是深基坑施工的核心環(huán)節(jié)。多數(shù)深基坑事故都與降水施工不合理、不規(guī)范有關(guān)。做好降水施工是保證深基坑施工質(zhì)量的關(guān)鍵。常用的降水施工方法包括：明溝加集水井降水、輕型井點降水、噴射井點降水、點滲井點降水等[2]。本工程在降水施工時采用了49個Φ500 mm水泥無砂管降水井，止水帷幕外設(shè)置12個觀測井；按照“提前降水，慢降緩降，嚴(yán)謹(jǐn)爆抽爆降”的原則進(jìn)行降水施工，取得了良好效果，值得大力推廣應(yīng)用。

1 工程概述

本工程為天津中鐵國際城香灣鳳苑(3A地塊)施工總承包工程，總建筑面積約為66 012.38 m2，其中1#樓地上34層、地下三層(其中地下二和三層為人防工程)，2#、5#樓地上31層、地下三層(其中地下二和三層為人防工程)，3#、4#樓地上6層，共計3棟高層住宅樓、2棟花園洋房及地下兩層車庫(均為人防工程)，其中地下部分建筑面積為17 112.38 m2?；A(chǔ)為鋼筋混凝土灌注樁、滿堂混凝土，主體結(jié)構(gòu)為剪力墻。本工程正負(fù)零相當(dāng)于大沽高程3.450 m，自然地面標(biāo)高按2.35 m考慮。本方案中所有標(biāo)高均為大沽高程。本工程為兩個獨立基坑，其中地下車庫基坑面積約9 300 m2?；硬季执笾聻榫匦?，其中東西寬約94.58 m，南北長約108.77 m。基坑深度約9.9 m，主樓基底設(shè)計有電梯井和集水坑，坑深11.7 m。單建設(shè)備用房基坑面積約為920 m2?；有螤顬榫匦?，其中東西長約69.12 m，南北寬約19.4 m。基坑西側(cè)設(shè)計功能為消防水池和泵房，深度約為10.50 m，東側(cè)為換熱站,深度約為6.20 m。

2 工程地下水位分析

本工程潛水層主要為人工填土(Qml)、上組陸相沖積層(Q43al)及海相沉積層(Q42m)。沼澤相沉積層(Q41h)粉質(zhì)粘土(⑦)及下組陸相沖積層(Q41al)粉質(zhì)粘土(⑧1)屬不透水-微透水層，可視為潛水含水層與其下承壓含水層的相對隔水層。通過地質(zhì)勘查可知，本工程地下潛水水位包括：初見水位埋設(shè)為1.70～2.30 m，標(biāo)高為0.34～0.05 m。靜止水位埋深為0.90～1.50 m，標(biāo)高為1.14～0.85 m。表層地下水屬于典型的潛水層，主要由大氣降水補給，通過蒸發(fā)的形式排泄，水位隨著季節(jié)變化，變化幅度在0.50～1.00 m之間。地基土滲透系數(shù)及滲透性表(見表1)。

表1 地基土滲透系數(shù)及滲透性表

3 深基坑降水施工

3.1 基坑降水井布置

嚴(yán)格按照水文地質(zhì)勘探的結(jié)果，布置深基坑降水井，本工程布置了49個Φ500 mm的水泥無砂管降水井，止水帷幕外設(shè)置12個觀測井，基本上可以滿足深基坑降水需求[3]。為保證降水效果，在深基坑施前15～20 d布置降水井開始降水，保證深基坑開挖施工工作能夠在干燥地面開展，在降水時，通過觀測井密切關(guān)注降水情況，并做好降水量記錄。

3.2 開挖要求

當(dāng)深基坑開挖達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后，沿著深基坑基底形狀，布置20～50 mm石渣，制作成排水盲溝。要求排水盲溝邊開挖，邊回填，保證排水盲溝深度在400 mm左右，寬度在400 mm左右，并和降水井相互連接，形成一套完整的降排水系統(tǒng)，保證深基坑中的積水能夠順利排出[4]。

3.3 降水井布置參數(shù)

在本工程深基坑施工中，49個砂水泥管外部用棕皮保護(hù)，并布置等粒徑碎石，保證水管運行的穩(wěn)定性，保證其透水直徑在800 mm以上，降水井布置深度為16 m，可保證深基坑中的水可以降低到基坑標(biāo)高1.0 m以下，為深基坑施工提供良好的條件。

3.4 合理布置附屬設(shè)施

在本工程深基坑周圍了12口觀測井，深度為12 m，觀測井成井要和降水井相互匹配，且觀測井井口高度要高出地面0.5 m以上，并覆蓋活蓋，避免施工現(xiàn)場雜物進(jìn)入，造成堵塞[5]。

3.5 深基坑施工涌水量計算

本工程深基坑施工簡圖(見圖1)。

圖1 深基坑施工簡圖

在深基坑施工中涌水量Q計算公式如下：

(1)

式(1)中Q表示深基坑的涌水量；k表示深基坑土質(zhì)結(jié)構(gòu)的滲透系數(shù)，取值在0.60左右；S表示為深基坑水位降水深度，本工程取值為10.9 m；R表示深基坑降水的影響半徑，本工程取值為16 m；r0表示深基坑的等小半徑，本工程施工取值為0.75 m；H表示深基坑潛水層含水層厚度，本工程取值為11 m。將這些數(shù)值全部代入公式(1)中計算出涌水量的具體數(shù)值Q=787 m3/d。

在本工程深基坑降水施工中，布置的井點類型為一般大口井，因此，降水井?dāng)?shù)量n計算公式為：

(2)

公式(2)中Q表示深基坑施工中的總水量按照787 m3/d進(jìn)行計算；q表示一般井點出水量取值是為30 m3/d。將這兩組數(shù)值代入公式(2)中，可知降水井的數(shù)量為n≈28.9。但為更好地滿足設(shè)計要求，在降水井施工中嚴(yán)格按照設(shè)計要求，布置了49口直徑為500 mm的降水井進(jìn)行降水，滿足施工要求，具體平面布置圖(見圖2)。

圖2 降水井平面布置圖

3.6 深基坑排水施工

3.6.1 坑內(nèi)排水

在深基坑開挖施工中，需要沿著基坑四周設(shè)置400 mm ×400 mm碎石排水盲溝，在施工時必須選擇等粒徑碎石，并進(jìn)行密實充填處理，盲溝在施工時，要嚴(yán)格遵循邊開挖、邊回填處理，保證施工質(zhì)量，并和排水溝及大口井緊密相連。在施工時，排水溝要向降水井進(jìn)行找坡處理，促使基坑內(nèi)部積水流向降水井，統(tǒng)一排放到沉淀池中[6]。

3.6.2 基坑外排水

當(dāng)深基坑土石方開挖完成之后，在基坑四周合理布置400 mm×400 mm截水溝和擋水臺，避免深基坑外部水流進(jìn)入基坑內(nèi)部，截水溝要和排水井相互連接，通過市政管網(wǎng)排出到指定位置。在深基坑周圍約1.5 m范圍中做50 mm厚混凝土硬化和邊坡噴射混凝土交接處理。

3.7 內(nèi)降壓處理

在深基坑墊層基礎(chǔ)施工之前，需要在降水井之間做300 mm×300 mm排水盲溝，用20～50 mm碎石填充，在盲溝底部形成一個網(wǎng)狀暗排水系統(tǒng)[7]。當(dāng)深基坑基礎(chǔ)施工完成之后，保證地下水可以沿著盲溝及時排到外圍降水井中，避免水壓過大影響深基坑施工質(zhì)量。并在深基坑內(nèi)部設(shè)置6個疏干井，待深基坑基礎(chǔ)底板施工完成之后，進(jìn)行封閉處理，具體封閉方法(見圖3)。

圖3 降壓井封口做法示意圖(單位：mm)

3.8 降水施工

當(dāng)止水帷幕和降水井布置完成之后，本工程投入50臺潛水泵，其中40臺運行，10臺備用。在進(jìn)行降水試運行之前，需要準(zhǔn)確測定各井口的標(biāo)高、井內(nèi)靜止水位，通過試運行檢查此套排水系統(tǒng)能否滿足深基坑降水需要[8]。在降水運行過程中，要加強對水泵運行質(zhì)量的檢測，如果發(fā)現(xiàn)異常及時處理，并對減壓管井內(nèi)的水及時觀測，如果發(fā)現(xiàn)涌水及時做引流處理。潛水泵是影響深基坑降水效果的主要設(shè)備，因此，在施工前需要對潛水泵進(jìn)行合理調(diào)試，保證其能夠穩(wěn)定運行。

4 結(jié) 語

綜上所述，本文結(jié)合工程實例，分析地下車庫工程的深基坑降水施工，分析結(jié)果表明，降水施工是深基坑施工的主要內(nèi)容，降水施工質(zhì)量，對深基坑施工的安全性、施工效率、施工質(zhì)量等皆有很大影響。不同地質(zhì)水文條件下，深基坑降水施工方法、工藝、設(shè)備等存在較大差異。在降水施工時，必須嚴(yán)格按照水文地質(zhì)勘探要求，確定深基坑降水施工方案、合理布置降水井及附屬設(shè)備，并進(jìn)行涌水量計算，為深基坑排水降水施工提供必要的數(shù)據(jù)支持和理論指導(dǎo)，保證降水施工效果，為深基坑施工營造良好的環(huán)境和條件。