河床砂石地质状况深基坑降水及开挖施工技术

光 俊 民

(山西一建集团有限公司,山西 太原 030012)

河床砂石地质状况深基坑降水及开挖施工技术

光 俊 民

(山西一建集团有限公司,山西 太原 030012)

结合甘肃泾川污水处理工程粗格栅基坑施工实例，介绍了基坑施工的方案，对降水、开挖、垫层施工等关键工序的施工方法控制要点进行了阐述，通过对基坑边坡及水位的监测，提出了安全保证措施。

砂石地质，深基坑，管井降水，水位监测

1 工程概况

泾川县城区生活污水处理工程场地位于泾川县泾河河漫滩，工程设计规模日处理污水量近期处理规模为10 000 m3/d。其中粗格栅及污水提升泵房上部为一层框架结构(池体为钢筋混凝土结构)。建筑面积260.34 m2，长22.5 m，宽20 m，建筑高度为8.9 m。基坑开挖深度粗格栅为6.6 m，提升泵房为9.45 m，地基采用砂石地基，水池为钢筋混凝土结构。粗格栅北、西距农田约9 m，东侧为细格栅，南侧距临舍较近，施工条件较为复杂,位置见图1。

本场地位于泾川县泾河河漫滩，属小规模的黄土高原山间盆地及河流阶地。本场地地层主要为：耕土层，层厚0.4 m～0.5 m；黄土状粉土，层厚2.2 m～2.4 m；砾砂层，层厚0.3 m；圆砾层，层厚4.0 m～4.6 m；砂质泥岩，最大揭露厚度0.6 m。

地下水位位于5.0 m～5.4 m，砾砂层为主要含水层，属于第四系松散岩类孔隙水，水量较丰富，主要接受地表水渗漏和侧向水流补给地下水。场地西、北三侧均有泾川泾河河漫滩。基坑开

挖后坑壁上压力和水压力增大，坑壁土体极易向坑内滑移。

2 施工方案的确定

由于本场地土质杂，含有有透水性能的圆砾层，且地下水位较高，在开挖过程中如基坑侧壁含水量较大时容易造成塌方，因此根据实际情况需先降水，再开挖，并在基坑周边设置水平位移观测点，对基坑进行施工期间的监测，同时对管井水位及基坑水位进行观测，确保施工期间的安全顺利进行。考虑到经济原因，同时结合场地的实际情况，降水采用管井降水，开挖采用分层放坡大开挖，粗格栅上部坡道预留在靠紧临舍部位，提升泵房留在细格栅位置，待粗格栅施工完后，用级配砂石回填至细格栅基底标高，再进行细格栅的施工。开挖应分层进行。每层留置1.5 m宽操作工作面，基坑开挖过程及在施工中，为了防止基坑坍塌应采取以下措施：

1)基坑周边不得堆放土方或其他杂物以防荷载过大；2)为了防止雨水冲刷边坡，故在边坡用塑料布进行覆盖；3)在基坑底部靠近边坡部位码放2 m高砂袋，以保证基坑的稳定性。

3 关键工序的施工方法控制

3.1 降水

根据本工程特点，该工程采用了管井降水和局部明排法相结合的施工方法。由于基底标高为-12.25 m，所以降水必须降到此标高以下50 cm。

其中，Q为基坑总涌水量；q为单井出水量；n为降水井数量。

根据地质的渗透系数：K=120.0 m/d和上式，算出基坑总涌水量为2 945.634 m3，单井涌水量q=294.5 m3/d。从而确定布设11个管井进行降水，井与井之间距离为10 m左右。对于提升泵房基坑较深的部位如局部水量难以降下去，可设明沟和集水坑的方法进行降水，明沟设在提升泵房的南侧和北侧，集水坑设在提升泵房靠近细格栅的南北两侧，共设2个1 m×1 m集水坑。布设管井时注意，井距基坑边不可过远，最好是1 m左右，否则将影响降水质量。管井布设图如图2所示。

降水工艺采用大口径深层滤层降水，成孔采用冲击钻孔成孔，机械下井管，人工填砾成井，洗井至水清后降水井施工完成。成井的深度根据地下水位的高度确定，保证降水后水位在基底标高以下50 cm。本工程的成井深度为10 m。在降水过程中，应保证降水连续进行，不得中断。需备好发电机，停电时，确保水泵能连续工作。

3.2 开挖

开挖时必须待地下水降至基底500 mm以下时再进行挖土。开挖可采用机械大开挖，装载机配合反铲挖掘机挖土。由于地质为砂石地质，土方开挖时按1∶1放坡。开挖应分三层进行。第一层挖至5 m深处留置1.5 m宽的操作工作面,第二层挖至8 m深处留置1.5 m宽的操作工作面，提升泵房应进行第三层开挖，为防扰动原土，第三层在挖掘机开挖到离标高还有30 mm处的时候，采用人工修坡清槽平整。土方随挖随运走，不得在基坑边缘堆土。在基坑底部靠近边坡部位码放2 m高砂袋，以保证基坑的稳定性。另对于提升泵房较深部位如局部地下水难以降下去时，可在基坑边挖一道300宽排水明沟，深度300 mm，由排水明沟将地下水集中排往集水坑，再用水泵抽走。

基坑平整到位后，按设计或建设单位要求进行钎探，探点位置、数量及深度符合要求，并绘制钎探平面图。

3.3 垫层施工

验槽后，即可进行基础垫层施工，垫层施工时，如基底含水量过大，可铺一层塑料布，周边可砌200 mm高的砖台，净尺寸与垫层大小相同。

3.4 其他注意事项

基坑周边应挖好排水沟，做好排水工作，防止地表水渗入边坡或再流入基坑。另外基坑边坡可用彩条布覆盖，防止下雨时，雨水将边坡冲刷，使泥水流入基坑或造成塌方。

4 过程监测

4.1 基坑边坡监测

为保证边坡稳定和工程顺利进行，需对边坡进行变形监测。主要对边坡进行水平位移观测。

1)观测点的布置。 在边坡上部沿基坑边坡距坡边800 mm布点，每边布置观测点5个，在周围建筑物四角设水准观测点进行沉降观测。2)监测方法。在基坑开挖深度1倍距离的边坡口垂直延长线上设基准点，打1个固定目标为后视方向，用钢卷尺放在观测点上，读取数值，作为1次观测。初始值亦要测2次，2次读数应一致，以保证无误。3)监测周期。在开挖过程中，每天观测1次；如发现较大或有突变时，应在上、下午各观测1次：混凝土垫层浇筑完后视边坡上体变形情况适当延长观测周期。观测结果及时上报监理单位。4)观测结果分析。对监测的成果，应及时进行定量分析，并根据变形趋势作出预报观测。在施工监测中，如果发现变形异常，应及时提交变形警报资料，为采取相应保护措施提供依据。

4.2 水位监测

降水观测工作主要有降水设备的巡查、降水井水位观测、基坑水位降深观测。

1)降水设备的巡查。本降水工程设2名～3名专职降水人员，降水设备巡查由专职降水人员不定期进行，发现问题及时处理。2)降水井水位观测。降水井水位观测采用测绳和测钟直接在井中测量。测钟为倒置的单面圆筒体，采用钢管焊接制作，具体尺寸现场确定，以确保正常使用和使用效果为原则。降水井水位观测点的数量和布置与降水井相同。水位观测主要以水位降深在基底标高下50 cm为目标。3)基坑水位降深观测。基坑水位降深观测采用在基坑中设置观测孔，观测孔孔径、深度、数量现场确定，梅花形布置，距离基坑边大于10 m。本降水工程观测时间自基坑开挖前开始，至基坑回填降水工作结束时停止。降水井水位观测每天进行1次。随着降水时间延长、降深观测间期适当延长，观测结果应详细、准确、如实记录并及时上报监理和反馈设计，上报时间为每周1次。

5 安全保证措施

本工程局部虽然放坡较大，但仍不排除有坍塌的危险，故设1名专职监护人员，进行全天监测，并做好沉降记录，如发现有松动、变形、裂缝现象，立刻撤离现场作业人员，并及时报告上级有关部门，采取防范措施，确保安全生产。

在坡顶周边距基坑边缘1 m处开挖排水盲沟，宽500 mm深300 mm的连通坑道通积水坑1 m×1 m×1 m，保证及时用水泵将积水排走，用于排走地表水，不致地表浸泡边坡和影响作业。

6 结语

通过采取合理的降排水和基坑开挖方案，粗格栅在整个施工总算得以顺利完成。然而在施工过程中，因其地质情况与勘察报告的差异，降水井的深度不够及降水井布设距基坑中心距离过大使局部降水没达到预期的效果，因此在今后再施工类似工程，需特别注意。另外在施工中要加强基坑稳定性和水位的监测，要有突发事件的应急预案，减少人员和财产的损失。

[1] 《建筑施工手册》编写组.建筑施工手册.第4版.北京：中国建筑工业出版社，2003.

[2] 张可能.深基坑开挖与支护工程设计计算与施工.北京：中国地质大学出版社，2015.

[3] 龚晓南.深基坑工程设计施工手册.北京：中国建筑工业出版社，1998.

Deep foundation dewatering and excavation construction technologies of riverbed with sandy soil geological conditions

Guang Junmin

(Shanxi1stConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

Combining with coarse grid foundation construction example of Gansu Jingchuan sewage treatment engineering, introduces foundation construction schemes, and describes critical construction technology procedures and construction methods controlling essentials of dewatering, excavation and cushion construction. Through monitoring foundation slope and water level, it finally puts forward safety guarantee measures.

sandy soil geological, deep foundation pit, tube well dewatering, water level

2015-09-20

光俊民(1981- )，男，工程师

1009-6825(2015)33-0094-03

TU463

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