地下车库工程深基坑降水施工探讨

王鹏翃

(中铁十八局集团第四工程有限公司，天津 300350)

在深基坑施工中，如果地下水位超过深基坑开挖底面，地下水就会渗入深基坑内部，为保证深基坑施工能够在干燥条件下完成，同时防止边坡失稳、基础流沙、坑底管涌等问题发生，需要切实做好降水工作[1]。因此，降水施工是深基坑施工的核心环节。多数深基坑事故都与降水施工不合理、不规范有关。做好降水施工是保证深基坑施工质量的关键。常用的降水施工方法包括：明沟加集水井降水、轻型井点降水、喷射井点降水、点渗井点降水等[2]。本工程在降水施工时采用了49个Φ500 mm水泥无砂管降水井，止水帷幕外设置12个观测井；按照“提前降水，慢降缓降，严谨爆抽爆降”的原则进行降水施工，取得了良好效果，值得大力推广应用。

1 工程概述

本工程为天津中铁国际城香湾凤苑(3A地块)施工总承包工程，总建筑面积约为66 012.38 m2，其中1#楼地上34层、地下三层(其中地下二和三层为人防工程)，2#、5#楼地上31层、地下三层(其中地下二和三层为人防工程)，3#、4#楼地上6层，共计3栋高层住宅楼、2栋花园洋房及地下两层车库(均为人防工程)，其中地下部分建筑面积为17 112.38 m2。基础为钢筋混凝土灌注桩、满堂混凝土，主体结构为剪力墙。本工程正负零相当于大沽高程3.450 m，自然地面标高按2.35 m考虑。本方案中所有标高均为大沽高程。本工程为两个独立基坑，其中地下车库基坑面积约9 300 m2。基坑布局大致为矩形，其中东西宽约94.58 m，南北长约108.77 m。基坑深度约9.9 m，主楼基底设计有电梯井和集水坑，坑深11.7 m。单建设备用房基坑面积约为920 m2。基坑形状为矩形，其中东西长约69.12 m，南北宽约19.4 m。基坑西侧设计功能为消防水池和泵房，深度约为10.50 m，东侧为换热站,深度约为6.20 m。

2 工程地下水位分析

本工程潜水层主要为人工填土(Qml)、上组陆相冲积层(Q43al)及海相沉积层(Q42m)。沼泽相沉积层(Q41h)粉质粘土(⑦)及下组陆相冲积层(Q41al)粉质粘土(⑧1)属不透水-微透水层，可视为潜水含水层与其下承压含水层的相对隔水层。通过地质勘查可知，本工程地下潜水水位包括：初见水位埋设为1.70～2.30 m，标高为0.34～0.05 m。静止水位埋深为0.90～1.50 m，标高为1.14～0.85 m。表层地下水属于典型的潜水层，主要由大气降水补给，通过蒸发的形式排泄，水位随着季节变化，变化幅度在0.50～1.00 m之间。地基土渗透系数及渗透性表(见表1)。

表1 地基土渗透系数及渗透性表

3 深基坑降水施工

3.1 基坑降水井布置

严格按照水文地质勘探的结果，布置深基坑降水井，本工程布置了49个Φ500 mm的水泥无砂管降水井，止水帷幕外设置12个观测井，基本上可以满足深基坑降水需求[3]。为保证降水效果，在深基坑施前15～20 d布置降水井开始降水，保证深基坑开挖施工工作能够在干燥地面开展，在降水时，通过观测井密切关注降水情况，并做好降水量记录。

3.2 开挖要求

当深基坑开挖达到设计标高后，沿着深基坑基底形状，布置20～50 mm石渣，制作成排水盲沟。要求排水盲沟边开挖，边回填，保证排水盲沟深度在400 mm左右，宽度在400 mm左右，并和降水井相互连接，形成一套完整的降排水系统，保证深基坑中的积水能够顺利排出[4]。

3.3 降水井布置参数

在本工程深基坑施工中，49个砂水泥管外部用棕皮保护，并布置等粒径碎石，保证水管运行的稳定性，保证其透水直径在800 mm以上，降水井布置深度为16 m，可保证深基坑中的水可以降低到基坑标高1.0 m以下，为深基坑施工提供良好的条件。

3.4 合理布置附属设施

在本工程深基坑周围了12口观测井，深度为12 m，观测井成井要和降水井相互匹配，且观测井井口高度要高出地面0.5 m以上，并覆盖活盖，避免施工现场杂物进入，造成堵塞[5]。

3.5 深基坑施工涌水量计算

本工程深基坑施工简图(见图1)。

图1 深基坑施工简图

在深基坑施工中涌水量Q计算公式如下：

(1)

式(1)中Q表示深基坑的涌水量；k表示深基坑土质结构的渗透系数，取值在0.60左右；S表示为深基坑水位降水深度，本工程取值为10.9 m；R表示深基坑降水的影响半径，本工程取值为16 m；r0表示深基坑的等小半径，本工程施工取值为0.75 m；H表示深基坑潜水层含水层厚度，本工程取值为11 m。将这些数值全部代入公式(1)中计算出涌水量的具体数值Q=787 m3/d。

在本工程深基坑降水施工中，布置的井点类型为一般大口井，因此，降水井数量n计算公式为：

(2)

公式(2)中Q表示深基坑施工中的总水量按照787 m3/d进行计算；q表示一般井点出水量取值是为30 m3/d。将这两组数值代入公式(2)中，可知降水井的数量为n≈28.9。但为更好地满足设计要求，在降水井施工中严格按照设计要求，布置了49口直径为500 mm的降水井进行降水，满足施工要求，具体平面布置图(见图2)。

图2 降水井平面布置图

3.6 深基坑排水施工

3.6.1 坑内排水

在深基坑开挖施工中，需要沿着基坑四周设置400 mm ×400 mm碎石排水盲沟，在施工时必须选择等粒径碎石，并进行密实充填处理，盲沟在施工时，要严格遵循边开挖、边回填处理，保证施工质量，并和排水沟及大口井紧密相连。在施工时，排水沟要向降水井进行找坡处理，促使基坑内部积水流向降水井，统一排放到沉淀池中[6]。

3.6.2 基坑外排水

当深基坑土石方开挖完成之后，在基坑四周合理布置400 mm×400 mm截水沟和挡水台，避免深基坑外部水流进入基坑内部，截水沟要和排水井相互连接，通过市政管网排出到指定位置。在深基坑周围约1.5 m范围中做50 mm厚混凝土硬化和边坡喷射混凝土交接处理。

3.7 内降压处理

在深基坑垫层基础施工之前，需要在降水井之间做300 mm×300 mm排水盲沟，用20～50 mm碎石填充，在盲沟底部形成一个网状暗排水系统[7]。当深基坑基础施工完成之后，保证地下水可以沿着盲沟及时排到外围降水井中，避免水压过大影响深基坑施工质量。并在深基坑内部设置6个疏干井，待深基坑基础底板施工完成之后，进行封闭处理，具体封闭方法(见图3)。

图3 降压井封口做法示意图(单位：mm)

3.8 降水施工

当止水帷幕和降水井布置完成之后，本工程投入50台潜水泵，其中40台运行，10台备用。在进行降水试运行之前，需要准确测定各井口的标高、井内静止水位，通过试运行检查此套排水系统能否满足深基坑降水需要[8]。在降水运行过程中，要加强对水泵运行质量的检测，如果发现异常及时处理，并对减压管井内的水及时观测，如果发现涌水及时做引流处理。潜水泵是影响深基坑降水效果的主要设备，因此，在施工前需要对潜水泵进行合理调试，保证其能够稳定运行。

4 结 语

综上所述，本文结合工程实例，分析地下车库工程的深基坑降水施工，分析结果表明，降水施工是深基坑施工的主要内容，降水施工质量，对深基坑施工的安全性、施工效率、施工质量等皆有很大影响。不同地质水文条件下，深基坑降水施工方法、工艺、设备等存在较大差异。在降水施工时，必须严格按照水文地质勘探要求，确定深基坑降水施工方案、合理布置降水井及附属设备，并进行涌水量计算，为深基坑排水降水施工提供必要的数据支持和理论指导，保证降水施工效果，为深基坑施工营造良好的环境和条件。