雙套管自流深井降水施工技術(shù)

徐少華 徐 凱 王少黃 胡孝林 葉秋陽

浙江省建工集團(tuán)有限責(zé)任公司 浙江 杭州 310012

自流深井適用于滲透系數(shù)較大、地下水豐富的土層，廣泛應(yīng)用在砂性大型深基坑中[1-7]。深井降水在基坑工程中的應(yīng)用表明，其在具有一定砂性土層的基坑中的降水效果明顯。由于區(qū)域地形差異，當(dāng)遇到基坑土質(zhì)為無砂性層時(shí)地下水滲透性弱，尤其是針對淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土等水滲透性系數(shù)為10－5級的土質(zhì)，常規(guī)的自流深井降水效果不佳，一直困擾著現(xiàn)場施工。根據(jù)這類特殊土質(zhì)的情況分析，研究發(fā)明了雙套管自流深井，降水情況良好，對于同類型土質(zhì)基坑降水具有一定的意義。

1 工程概況

浙江省之江文化中心建設(shè)工程是集圖書館、博物館、非物質(zhì)文化遺產(chǎn)館、文學(xué)館、公共服務(wù)設(shè)施等多功能空間于一體的大型綜合項(xiàng)目。場地地貌單元為錢塘江沖-海積沉積平原。

工程總用地面積17.2 hm2，總建筑面積約32萬 m2，其中地上建筑面積約16.8萬 m2，地下建筑面積約15.2萬 m2。地下室基坑呈不規(guī)則形狀，面積約88 000 m2，長約467 m，寬約274 m，基坑周長約1 745 m，大面積挖土深度12.9 m，最大開挖深度為16.6 m。

2 基坑降水設(shè)計(jì)情況

基坑降水采用自流深井＋輕型井點(diǎn)的方式，如圖1所示，其中坑內(nèi)布置深井166口，坑外放坡底部平臺布置深井95口，井深為15～17 m?？觾?nèi)降水深度控制在開挖面以下1 m，坑外降水深度控制在地表以下7 m。坑外大放坡段采用輕型井點(diǎn)降水，井深6 000 mm，間距1 200 mm?；咏邓捎秒p電路供應(yīng)，除常規(guī)供電電路系統(tǒng)外，現(xiàn)場再配備1臺300 kW柴油發(fā)電機(jī)，以備降水工程不受意外停電影響。為達(dá)到降水的預(yù)期效果，在土方正式開挖的1周前即開始抽水。

圖1 基坑內(nèi)自流深井布置

工程場地范圍內(nèi)土層從上至下依次為：①1雜填土、②黏質(zhì)粉土、③1黏質(zhì)粉土、③2黏質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、③3砂質(zhì)粉土、③4淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土、⑤淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。

根據(jù)原設(shè)計(jì)的自流深井（圖2），試打降水觀察井進(jìn)行抽水試驗(yàn)，觀測數(shù)日得出結(jié)論：啟動(dòng)水泵后水位下降快，停抽后水位上升慢，出水量較小，而且出水?dāng)y帶淤泥粉質(zhì)黏土，水質(zhì)較渾，降水效果不理想。主要原因是土質(zhì)極細(xì)，水滲透系數(shù)為10－5級，濾料較粗，過濾路徑短導(dǎo)致過濾效果差?？紤]的解決措施是在原設(shè)計(jì)的自流深井構(gòu)造上進(jìn)行優(yōu)化，如圖3所示，通過粗濾管中插細(xì)濾管，利用不同的濾料，雙層過濾土體中的水。采用優(yōu)化后的自流深井構(gòu)造，通過現(xiàn)場降水試驗(yàn)，出水量較大，水質(zhì)較清，降水效果較為理想。

圖2 自流深井構(gòu)造

圖3 雙套管自流深井構(gòu)造

3 施工工藝及關(guān)鍵技術(shù)

深井施工采用自然造漿護(hù)壁成孔、套管法的成井工藝，該施工工藝主要流程為：深井測量定位及挖坑探障→深井成孔→下放粗濾管及灌填粗濾料→洗井→下放細(xì)濾管及灌填細(xì)濾料→試降水→實(shí)施降排水→管井封堵。

3.1 深井測量定位及挖坑探障

根據(jù)井位平面布置，采用GPS-RTK配合全站儀進(jìn)行測放井位，利用挖機(jī)在井位處查探是否存在地下障礙物；若遇到障礙物，進(jìn)行清障處理，清障困難時(shí)或受施工條件的影響宜適當(dāng)調(diào)整井位。

3.2 下放粗濾管及灌填粗濾料

在粗濾管全管段管壁上開孔，孔徑15 mm，間距300 mm，外包80目（孔徑0.18 mm）塑料絲網(wǎng)3層。將濾管下放至深井孔底，管口露出地面預(yù)設(shè)的目標(biāo)高度，粗濾料沿粗濾管的管壁外側(cè)繞圈均勻灌填于粗濾管與土壁之間的空隙至地面。

3.3 洗井、下放細(xì)濾管及灌填細(xì)濾料

采用高壓水槍伸入粗濾管中，加水沖洗，快插慢拔，通過粗濾管內(nèi)水位上升至溢出管口的方式，將粗濾管內(nèi)泥漿水溢出管口外，直至溢出的水為清水為止。接著在粗濾管居中位置插入細(xì)濾管，在粗濾管與細(xì)濾管之間的空隙繞圈均勻灌填細(xì)濾料，直至濾料下入預(yù)定位置為止。

3.4 試抽水及實(shí)施降排水

成井施工結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)安裝好水泵、鋪設(shè)排水管道、電纜，抽水與排水系統(tǒng)安裝完畢。將高揚(yáng)程潛水泵吊放至離井底距離不小于0.5 m位置進(jìn)行試抽水。利用管道將水排至場地四周明溝內(nèi)，通過排水溝將水排入場外預(yù)設(shè)的排水溝渠中。

3.5 管井封堵

基礎(chǔ)底板施工過程中，粗濾管外套上止水鋼套管，鋼套管頂位于底板厚度一半位置處。其上部設(shè)置模板預(yù)留盒至底板面以上，澆筑底板混凝土過程中，降水井鋼套管上部范圍內(nèi)底板混凝土先不澆筑，在后續(xù)施工過程中可繼續(xù)降水。在完成底板澆筑并達(dá)到強(qiáng)度后，拆除鋼套管上部模板預(yù)留盒，在抽干深井內(nèi)的水的同時(shí)立即移除深井內(nèi)水泵，深井內(nèi)填充微膨脹混凝土至管口后，將厚8 mm的封口鋼板與鋼套管止水環(huán)進(jìn)行整圈滿焊，對因模板預(yù)留盒產(chǎn)生的底板內(nèi)四周混凝土側(cè)邊進(jìn)行鑿毛刷水泥漿處理，待焊口冷卻后，在其上部澆筑比底板混凝土強(qiáng)度高一等級的微膨脹混凝土至底板面，完成管井的封堵如圖4所示。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，底板結(jié)構(gòu)施工完成后，封閉相應(yīng)范圍內(nèi)2/3降水井；完成地下室結(jié)構(gòu)后，在抗浮驗(yàn)算滿足要求的情況下，可封閉剩余降水井。

4 施工質(zhì)量控制措施

1）鉆機(jī)作業(yè)的場地應(yīng)經(jīng)夯實(shí)平整后開始鉆進(jìn)，避免土質(zhì)不均勻沉降導(dǎo)致鉆機(jī)傾斜影響成孔質(zhì)量。成孔后嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)孔深進(jìn)行終孔驗(yàn)收，防止孔深不足影響基坑開挖所需的降水水位。

2）洗井應(yīng)在下放粗濾管后4 h內(nèi)進(jìn)行，以免時(shí)間過長，護(hù)壁泥皮逐漸老化難以破壞，影響滲水效果。高壓水槍從伸入管內(nèi)插至管底的過程中應(yīng)不斷上提下插，以保證順利插至管底，溢出的水直至水清不含砂為止。

3）下放粗細(xì)濾管時(shí)保證濾管居中，基本保持同心圓位置，灌填濾料時(shí)注意應(yīng)繞圈均勻灌料并填至預(yù)留高度，不得中途終止，禁止濾管倒向一側(cè)，影響地下水過濾效果。

4）試運(yùn)行抽水時(shí)間控制在1 d，即每口井成井結(jié)束后連續(xù)抽水1 d，以檢驗(yàn)施工質(zhì)量、出水是否正常、有無淤塞現(xiàn)象等，開泵30 min后抽水含砂量應(yīng)小于1/5 000，滿足要求后轉(zhuǎn)入正常降水工作。降水過程中做好井口的保護(hù)工作，嚴(yán)禁將井管碰壞以及避免雜物掉入井內(nèi)，經(jīng)常檢查排水管是否暢通。

5）管井準(zhǔn)備封堵時(shí)，管口焊封口鋼板應(yīng)滿焊，焊縫厚度及質(zhì)量達(dá)到要求。在灌注微膨脹混凝土之前應(yīng)鑿除接縫表面的水泥浮漿、松散砂石、軟弱混凝土層，將鋼筋上的銹斑及浮漿刷凈，在舊混凝土表面進(jìn)行鑿毛并清理干凈，用清水濕潤舊混凝土表面，再涂刷1層防水砂漿，最后灌注微膨脹混凝土并振搗密實(shí)，確保底板的防水效果與質(zhì)量。

5 結(jié)語

雙套管自流深井施工技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)的深基坑降水中的應(yīng)用，大幅提高了自流深井的出水量，且可保證出水清澈，整個(gè)基坑降水效果良好，保障了將近150萬 m3土方順利完成外運(yùn)。

雙套管降水的運(yùn)用增加了基坑的安全穩(wěn)定性，加快了施工進(jìn)度，具有一定的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。本次工程實(shí)踐證明：雙套管自流深井適用于土體滲透性差的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土地質(zhì)的特殊土質(zhì)，可在后續(xù)類似工程中推廣應(yīng)用。