基坑施工封闭降水技术在东银大厦工程中的应用

杨振岐

（山东东昊工程监理有限公司， 山东 东营 257091）

基坑施工封闭降水技术在东银大厦工程中的应用

杨振岐

（山东东昊工程监理有限公司， 山东 东营 257091）

基坑施工封闭降水技术是国家推广应用的10项新技术内容之一，指采用基坑侧壁止水帷幕+基坑底封底的截水措施，阻截基坑侧壁及基坑底面的地下水流入基坑，同时采用降水措施抽取或引渗基坑开挖范围内地下水的基坑降水方法。以东营市东银大厦工程为例进行分析总结，从而探讨基坑施工封闭降水技术在工程中的具体应用。

基坑施工；封闭降水技术

本工程场地内地形平坦，属黄河冲积平原地貌单元，场区附近无不良地质作用，场地稳定，场地地下水属第四系孔隙潜水，以大气降水补给及地下水侧向补给为主，该工程基坑开挖上部为杂填土，下部分别为较厚的粉土和粉质黏土层，这种情况如果采用传统的降水设计在降水疏干的过程中极容易造成基坑外水源补给，从而造成周边建筑物和管线的不均匀沉降；而造成安全隐患。另基坑下分布弱承压水，深基坑部分不满足抗突涌要求。针对本工程复杂的地质环境特点以及基坑开挖面下各土层的特点，优化施工降水方案，合理设计降水井的深度及布置范围，做到真正的“按需减压”降水，在抽取疏干井的过程中尽量不触动承压水，从而有效地控制抽水量，抑制基坑周边建筑物的沉降同时起到抗突涌的作用。

1 工程概况

主体结构：地下 1 层为地下车库及人防工程，地上为 21层现浇混凝土框架剪力墙结构，总建筑面积为 35 915 m2。基坑规模：该工程基础南北长 92.0 m，东西宽 84.0 m，基坑周长 352 m，基坑开挖面积 7 728 m2。

基坑挖深：根据周边地形及基础埋深，基坑开挖深度6.8 m～7.9 m。

环境概况：本工程位于东营市东城中心位置，地下水属第四系孔隙潜水，静止水位埋设深度为自然地坪下 1.30 m～1.40 m，相应标高为 3.09 m～3.2 m。地下水位的年变幅约 1.00 m。

基坑施工难点：基坑深、大、复杂，施工空间狭小、施工难度大，在施工过程中，受降雨、地下管网、工程地质、土方开挖、周边建筑及施工动载等不确定因素的影响，存在一定的风险，所以，基坑开挖变形控制要可靠，支护体系整体性要强。同时，由于地下水丰富，止水体系安全可靠性要高。

2 本工程降水特点

该拟建工程地下室基础底板埋深约 7.8 m～8.9 m，按设计0.00 相对于绝对高程 5.15 m 标高计算，与目前场地地面标高相差约 0.40 m，基坑大面积开挖深度 7.40 m～8.50 m。拟建场地周围环境条件为：基坑北侧距实验中学用地红线 5.40 m，基坑东侧距用地红线 5.20 m，距道路边 15 m，基坑南侧距府前大街用地红线 6.00 m，距道路边 16 m，基坑西侧距 5 层计生办公楼基础边 5.00 m，该楼基础埋深 1.50 m。

基坑开挖影响深度范围内主要为人工填土、粉质土、粉质黏土等，土质松软，且因场内地下水位较高，基坑底部存在渗透性涌水，需四周采取边坡支护和止水帷幕设置，结合基坑内管井有效降低地下水。考虑本次施工电梯井底基础最深，土方开挖深度为－8.90 m 左右，为满足开挖要求，基坑中心水位应比坑底低 1.0 m，才对基坑开挖及底板施工有利。

3 止水帷幕及边坡支护

拟建建筑四周环境复杂，为确保基坑开挖及降水期间对周边环境无明显影响，确保周边环境和基坑施工安全，结合本基坑开挖深度和场地土质条件及周边环境，采用φ900@1300 双排悬臂式钻孔灌注桩支护，支护桩长度17.1 m，外侧采用 φ650@450 三轴单排深层水泥土搅拌桩，水泥掺量 10%。

4 确定基坑内降水管井数量及布置

4.1 降水井数量的确定

根据地勘报告有关数据和工程情况，水位降低值：S=9.0 m (8.9－0.9+1.0)，含水层厚度取 H=12.5 m，渗透系数根据地质勘察报告 4.2 E-0.4，取：k=0.36 m/d。

式中：t 为时间，自抽水时间算起计划抽水到满足土方开挖时间(d)，取 15 d；

k 为土的渗透系数(m/d)，按地质报告 4.2E-0.4，取0.36 m/d；

Hw为含水层厚度(m)，取 12.5 m；

M 为土的给水坡度，按粉质土取 0.15。

基坑涌水量计算如下。

(1)基坑稳定渗流涌水量计算可用下列公式来进行。

式中：k 为土的渗透系数，取 0.36(m/d)；

M 为总含水层厚度(m)；取 12.5 m；

S 为地下水水位降低值(m)，取 9.0 m。

(2)基坑静储水量计算。取基坑土体给水度 m 取 0.15，故基坑总静储水量 V(m3)的计算可按下式进行

式中：含水层厚度 Hw=12.5 m；

基坑长度 a=92 m；

基坑宽度 b=84 m；

土的给水坡度 m=0.15。带入公式，可得基坑静储水量为

则：Q2=v/t=14490/15=966 m3/d

(3)基坑总涌水量计算。基基坑总涌水量

(4)基坑单井出水量计算。采用完整承压井来计算单井出水量

式中：rw为水井半径(m)，取管内半径 0.15 m；

S 为水位降低值，取 9.0 m；

k 为渗透系数，取 0.36 m/d。

(5)基坑单井数量的确定。基坑井点数量按下式计算：n(管井数量)=1.1xQ/q=1.x1312/44=33(个)，实际设置 31 个。

4.2 基坑井点布置

降水井沿基坑内边 1.50 m 按间距 15 m 左右设置 24 个降水井，基坑中间按 25 m 左右设置 7 个，整个基坑内设置共31 个降水井，另外在基坑外围分别设置 9 个观察井和 17 个回灌井。

5 降水井成井施工

降水井成井施工按照 JGJ 94—2008 规范中规定和要求的成孔工艺。主要工序为：井位测设→成孔→下井管→填砾→洗井→抽水。成孔过程中应检查控制成孔深度、直径、垂直度，防止出现钻孔的垮塌和缩颈，确保井管位置居中、垂直，接头牢固。填砾时要求检查控制砂砾粒径，按要求对称回填。填砾后应洗井至抽出清水，需定期观测水位、水量，做好记录。

6 降水设备及安全施工要求

(1)抽水设备采用每口井放置深井水泵一台，将水位降深达到要求。

(2)各井点设置单独用电开关箱，做到一机一闸一保护，以期达到安全用电和停泵与开泵的用电的要求。

(3)必要时，为确保降水井作业的连续性，施工现场应准备发电机，以备停电时使用。

(4)停止降水时间，依据设计单位的设计要求停止降水，并进行降水井封堵施工。

7 环境监测与降水维护要求

(1)在降水施工期间，定期进行周边环境监测工作，及时取得监测数据，认真分析降水施工对周边环境产生的各种影响，及时反馈数据，指导降水施工，严禁超降地下水。

(2)开始降水前应统测 1 次自然水位，抽水开始后，在水位未达到设计降水深度以前，每天观察 3 次水位。

(3)当水位已达到设计降水深度，且趋于稳定时，可每天观察 1 次，在受地表水体补给影响或在雨季时，观察次数宜每天 2～3 次。

(4)根据水位、水量监测记录，查明降水过程中的不正常状况及其产生的原因，及时采取调整补充措施，确保达到降水深度。

(5)降水期间应对抽水设备和运行状况进行维护检查，发现问题及时处理，使抽水设备始终处在正常运行状态。

(6)抽水设备应进行定期保养，降水期间不得随意停抽。在更换水泵时，应测量井深，掌握水泵安装的合理深度，防止埋泵和掉泵。

(7)注意保护井口，防止杂物掉入井内，经常检查排水管、沟，防止渗漏 。

8 降水井的封堵

降水井封堵的前提条件是稳定水位位于基坑底面以下，土建作业无突涌现象，满足主体结构抗浮要求。

(1)在基础混凝土垫层施工前加工制作防水钢套管，钢套管采用热轧无缝钢管制作，套管高度不小于混凝土底板与垫层厚度之和，在套管外侧底板厚度中部用两个半圆钢环与钢管焊接成止水翼环一道，焊缝要饱满，不得有缝隙，套管内侧距上口 80 mm 处采用同型号材料焊接止水内环，在施工基础混凝土垫层时，将防水钢套管预埋于混凝土垫层中，将降水泵穿过防水钢套管进行降水。防水钢套管制作及安装如图1 所示。

图1 防水钢套管制作及安装

(2)当可以停止降水、进行降水井封堵时，取出降水泵，对降水井底部采用级配水泥、砂、石干料回填至距离基础混凝土垫层部位 1.0 m 处，再用与基础底板同标号的混凝土浇筑到底板顶面下 80 mm 处(钢套管止水内环处)，加焊钢板顶盖板，最后用微膨胀混凝土填实浇平。

(3)降水井封堵顺序根据现场实际情况，先从基坑周边开始，采取隔一封一的顺序和方法进行，逐步减少。

9 结 语

对坑内潜水含水层进行封闭疏干降水，以达到有效降低被开挖土体含水量的目的。采用降压降水管井进行减压降水，达到保证基坑安全及施工顺利进行的目的：对坑内开挖深度以下的承压水进行“按需减压”降水，即始终保持承压水位位于安全埋深以下。采取该项新技术是考虑到传统降水方法疏干井较深，影响范围较大，抽取潜水的同时也抽取大量的承压水，抽水量大，对周边环境造成明显影响，严重情况下会造成基坑周边建筑物、构筑物及设施出现明显不均匀沉降甚至开裂。此项新技术应严格区分抽取潜水过程和承压水减压过程，以达到减少抽水量，减少对周边环境影响的目的。

本工程采用深基坑封闭疏干降水技术进行施工，较好地保证了基础施工安全和周边环境安全，保证了基础施工质量和施工工期，取得了较好效果，达到了预期管理目标，同时为以后的深基坑降水施工积累了一定的技术参数和实践经验。

通信地址：山东省东营市东城曹州路115号 山东东昊工程监理有限公司。

TU712

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1007-4104(2015)10-0056-03

2015-08-07