深基坑分级降水工艺在不透水层土质条件下的应用

□文/史维乐

深基坑分级降水工艺在不透水层土质条件下的应用

□文/史维乐

当基坑挖深范围内或坑底存在不透水的淤泥质土层时，在该土层以上适量增设一种井管较短的浅层降水井，利用传统降水井的降水原理，与设计原有的深层降水井形成不同标高的两级降水井，达到同一时间、不同深度、同时降水的效果。该分级降水工艺加快了降水施工进度、降水效果好、经济、施工方便，节省挖土施工工期。

不透水层；分级；降水井；基坑

天津市属沿海地区，地下水位高，地下土质软弱，情况复杂。对于城市中心建筑物来说，土方开挖时的边坡稳定、周边环境安全是基坑施工的重点。因此，开挖前基坑降水效果是决定土方施工工期的关键之一。

1　天津地区传统降水工艺

天津地区深基坑降水常采用的φ700mm大口井是由无砂大孔管链接成的。井底标高一般在基坑底以下6～7m左右，在竖向形成300～350m2左右的降水范围。但当挖深范围内或坑底存在不透水的淤泥质土层时，采用传统的大口井方案，其降水路线被不透水层截断，降水井难以将不透水土层以上的地下水抽出，降水效果差，导致开挖时部分坑内土体仍维持含水状态，开挖面泥泞，机械无法正常行走，往往需投入大量人力、物力对开挖面进行处理后才可正常施工，给土方开挖造成了极大的困难和安全隐患、同时也拖延了挖土工期、增加土方工程施工成本。

2　分级降水工艺简介

该工艺原理是当挖深范围内或坑底存在不透水的淤泥质土层时，在该土层以上适量增设一种井管较短的浅层降水井，利用传统降水井的降水原理，与设计原有的深层降水井形成不同标高的两级降水井。两级降水井共同工作，同时抽取不透水层上下不同深度的地下水，达到同一时间、不同深度、同时降水的效果。开挖后，当挖土施工至浅层降水井井底标高位置时，马上废除浅层降水井，同时保证深层降水井继续工作，见图1。

图1　分级降水工艺

对比传统降水工艺，该分级降水工艺加快了降水施工进度、降水效果好、经济合理，给后续挖土施工提供了有利作业环境。

3　工程实例

3.1工程概况

罗兰商务中心三期2#、3#、4#楼工程位于天津市和平区马场道、云南路与友谊路合围地块内，拟建物为3栋地下2层、地上4～6层的办公用房，钢筋混凝土框架剪力墙结构，总建筑面积约为15 000m2，基坑平面面积约3800m2。施工现场地坪为-1.2m，坑底标高为-9.7m，坑深为8.5m，基坑平面形状呈三角形。

3.2地质概况

场地属第四系冲积、海积地貌单元，沉积了巨厚的第四系沉积层。地下水属潜水～微承压水，地下水初见水位埋深1.50～2.00m，稳定水位埋深一般在1.35～1.90m（相当于现场标高-2.5m），统计结果见表1。

表1　场地16.0m以上地基土层渗透性指标

其中2淤泥质粘土土层呈流塑状态，为不透水层。本工程坑底标高正位于该土层范围内。

3.3基坑支护方案

该工程位于市区繁华地段，周围建筑密集，地下管线复杂，故而控制基坑施工时的变形及周边沉降是该工程的关键。设计基坑支护方案采用φ600mm钻孔灌注桩做围护结构，利用负一层结构楼板做水平支撑，基坑南侧与原二期工程地下结构相连接，施工后将地下部分连成一个整体车库。止水帷幕选用φ850mm三轴水泥搅拌桩封闭止水，见图2。

图2　罗兰三期工程支护桩平面布置

止水帷幕桩设计顶标高-2.200m，底标高为-17.00m。桩长L=14.8m。

3.4设计降水井施工情况

基坑采取封闭式降水措施，设计降水井25口，根据土的水平及垂直渗透性指标，井底标高处在-16.200m位置土层中，平均每口井降水面积约300m2。由于坑底标高正位于不透水的淤泥质土层范围内，所以给降水施工造成不利影响。

3.5实际降水井施工情况

施工中，根据现场实际情况，通过选用分级降水工艺，在坑内不透水土层以上增设浅层降水井8口，井深8m。采用与原有25口深层降水井均匀、交叉的原则进行布置，有效解决了因地下存在不透水土层导致降水困难、效果差的问题。见图3。

图3　罗兰三期工程降水井布置

4　土方开挖施工情况

开始降水一周后进行土方开挖施工。按进度计划，挖土工期共22d，由于8口浅层降水井同时参与降水工作，开挖后所见，不透水层以上的坑内土呈密实可塑状态，达到预期降水效果，挖土施工完全可以保证每天出土量在2000～3000m3左右，加快了挖土进度。当开挖至浅井井底处后，马上废除已不能继续工作的8口浅井，而此时深层降水井继续工作，以保证后续施工的顺利进行。最终，该工程挖土实际工期15d，比计划工期提前7d完成。

5　与传统降水工艺的施工效果对比

5.1原二期工程施工效果

罗兰二期工程基坑平面面积7 800m2，基坑深度8.50m，土方开挖施工总土方量约8万m3，计划挖土工期32d，实际挖土工期40d。因其地下土质与三期工程相同，也在临近坑底处存在一不透水土层，但二期工程只按设计要求采用传统降水工艺进行降水施工，其降水效果差。施工中，因开挖后坑内大面积土体呈湿软的流塑状，工作面无法满足挖土机械正常行走，现场采用填垫白灰措施进行临时补救，共填垫白灰300 t，花费7.5万元。其后又因坑内积水严重造成的现场窝工，劳动力闲置以及周边环境破坏等问题，共计损失约20万元。

5.2目前三期工程施工效果

罗兰三期工程中应用分级降水工艺，共增设浅层降水井8口，浅层井施工成本加降水台班费共计约3万元，降水效果好，加快了开挖时的日出土量。

在土方开挖过程中，对基坑变形进行了实时监测，由于降水效果显著，土方开挖科学合理，有效地控制了基坑变形和周围地面沉降，保证了临近建筑及道路的安全，取得了良好的社会效益。

□DOI编码：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.03.006

□TU753.66

□C

□1008-3197（2015）03-17-03

□2015-04-03

□史维乐/女，1980年出生，工程师，天津一建建筑工程有限公司，从事工程技术管理工作。