深基坑基岩裂隙水降水施工技术

蔡伟?侯江苏

摘要：基岩裂隙水根据其成因具有分布不均匀性、承压性、贯通差异性等特点。赋有基岩裂隙水的深基坑项目，具有降水井施工的难度大、抽水施工要求高等特点。以马鞍山某深基坑项目为背景，介绍了赋含基岩裂隙水的深基坑降水方案设计及在高强度岩层中设置降水管井的施工方法，有效控制了基坑开挖过程中的地下水位，为基坑顺利施工提供了保障。

关键词：深基坑;管井降水;岩石裂隙水

1 工程概况

马鞍山金鹰商业综合体项目为马鞍山市政府重点工程，该项目位于马鞍山市中心繁华地段，总占地面积约32000㎡，基坑开挖深度7.0m～14.20m，由两幢超高层及群房组成，总建筑面积约32万㎡，地下室三层，基坑土方开挖量约45万m?。基坑周边环境复杂，东、南两侧紧邻交通要道，西侧距离雨山湖最近距离不到20m，且部分场地为原雨山湖公园池塘回填而成;北侧距湖东路第二小学约10m，距市档案馆约1.50m，基坑安全等级为一级。

2 工程地质条件

马鞍山市区范围内，大部分地区基岩埋深较浅，一般-20m左右即进入强风化岩，且岩石主要以

强度较高的花岗岩为主，其中碎裂状强风化花岗岩饱和单轴极限抗压强度25MPa，中风化花岗岩饱和单轴极限抗压强度达到85MPa。

根据岩土工程勘察报告，施工场地地质条件自上而下主要描述如下：①层杂填土，土层具高压缩性、工程地质性能极差;②层、③层均为粉质黏土，土层具中压缩性、工程地质性能较好、透水性较小;④层全风化花岗岩，工程地质性能较好;⑤层强风化花岗岩，呈碎块状，工程地质性能较好。⑥1层碎裂状中风化花岗岩，工程地质性能一般;⑥层中风化花岗岩，强度较高，工程地质性能较好。

3 水文地质条件

根据地质勘查报告揭露，场地地下水类型主要分为松散岩类孔隙潜水及基岩裂隙水。

潜水主要赋存于上部填土及黏性土中，该含水层（组）连通性、富水性均较差，水量较小，受季节影响较大。

基岩裂隙水主要赋存于下部基岩风化带中，受风化、裂隙发育程度不同呈网状、脉状分布，岩层赋水性及渗透性与裂隙发育情况及贯通情况密切相关，补给及排泄方式以迳流为主。

4 基坑降水设计方案

4.1 方案选择

根据工程地质勘察报告，上覆土层以赋水性、透水性较小的粉质黏土为主，土层渗透系数均在10-7cm/s数量级，可以预见，除地表径流（大气降水）影响外，土层本身纵、横向地下水补给很少，因此土方开挖过程中以设置排水沟、集水井等明排措施为主。

场地内基岩裂隙含水层赋水性较好，透水性与裂隙发育情况及贯通情况密切相关，且承压水头较高，基坑大面积开挖后，不排除有多处冒水的可能性。基岩裂隙水对基坑影响较大，需设置降、排水井降低地下水位。

降水井正式施工前需进行抽水试验，确定承压水渗透系数、降水影响半径等试验参数。

4.2 试验降水井方案

（1）本次抽水试验按基坑底相对标高为-14.9m（本工程+0.00相当于绝对标高+14.0m，所注标高均为相对标高，下同）进行。

（2）场区北侧中间位置设置一组试验井，试验井由7口管井组成，其中4口为抽水井（J1～J4），其余3口为观测井（G1～G3）。

（3）管井类型为承压水非完整井，试验中采用稳定流抽水试验。

（4）抽水井井内水位按以下四个梯度控制：-8.0m、-12.0m、-16.0m、-20.0m。

（5）从抽水井向外每隔一定距离布设一个地面沉降观测点，记录降水过程中地面沉降变形情况。

试验井布置如图1所示

4.3 降水试验成果

（1）降水井静水位在自然地面以下1.5米，相当于绝对标高12.5米;

（2）J1、J2井单井抽水约35～40分钟，井内水位降至井底;

（3）J3、J4井动水位在自然地面以下25.5米，相当于绝对标高-11.5米;

（4）J3、J4井单井每日出水量为180立方米，J1、J2井单井出水量约150立方米;

（5）停止抽水后，90分钟，井内水位恢复到静水位及绝对标高12.5米;

（6）降水井抽水过程中，观测井G3水位变化不明显，水位在地面以下1.5米，相当于绝对标高12.5米，G2水位在地面以下4米，相当于绝对标高10.0米，G1水位在地面以下21.9米，相當于绝对标高-7.9米。

（7）根据试验及地质报告相关数据计算，本次试验范围内承压水渗透系数约为K=3.45m/d，影响半径R=445米。

4.4 正式降水井方案

根据降水试验结果及本场地岩石承压裂隙水分部不均等特性，本工程管井降水正式方案如下：

由于全场岩石裂隙发育不均，无法一一探明，为确保土方开挖及底板施工安全，共布置69口管井进行基坑降水，满堂分布，井底标高需穿透强风化层，其中基坑南侧酒店塔楼部位设置9口，深度28米，西北侧住宅塔楼位置设置17口，深度25米，其余部位设置43口，深度22米。

5 降水管井施工

5.1 施工工艺

降水管井施工流程如下：

场地平整→定位放线→桩机就位→钻孔→清孔→降水管滤网绑裹→吊放降水管→回填砂砾过滤层→洗井→安装水泵及控制线路→试抽水→正常工作降水

5.2 施工设备选型

一般需要进行管井降水的施工场地主要以淤泥质或砂性土为主，因而管井施工通常采用SPJ300或类似型号的小型钻孔桩机，其优点为施工速度快、移动方便，但本工程主要含水层并非上覆土层，而在强度较高的全、强风化花岗岩层中，传统钻井机械并不适用本项目。

经过比较分析并结合现场实际情况，提出以下两种施工方案：

方案一 采用冲击钻机成孔。

冲击成孔的主要优势在于高强度花岗岩中的顺利钻进，以确保管井深度达到设计要求，从而顺利抽取岩石裂隙承压水。但其缺点亦很明显，首先，冲击钻孔速度慢，单根成孔需1天以上，如需满足工期要求，势必需要进场多台机械，对现场管理、经济成本、安全风险控制及用电负荷都造成一定压力。其次，冲击成孔会产生大量泥浆，对现场环境的污染不容小觑，特别是对后期土方开挖将造成很大影响。

方案二 采用旋挖钻机成孔

旋挖钻机是目前市场上比较流行的钻孔设备，相对于冲击钻机来说，其优势非常明显，速度快、干成孔、移动方便、柴油驱动，无需外接电源，本工程上覆土层均为黏土，尤其适合旋挖的干成孔作业，唯一不确定因素就是能否在高强度的花岗岩层中顺利钻进。

通过对比，方案二的理论优势非常明显，为了能达到预期效果，最终决定采用一台三一280R大型旋挖钻机进场施工，施工过程非常顺利，仅用10天就完成了全部降水井的施工任务，每口井都达到了设计要求的预定深度。

6 降水施工

6.1 整体规划与成品保护措施

本工程为马鞍山市政府重点工程，属于招商引资项目，其建设规模、总投资额及影响力在马鞍山地区首屈一指，为了满足项目竣工交付的最终时间表，各个环节的施工工期都安排的非常紧凑，由于其地处城市中心，基坑开挖深度深，土方量大，因此确保土方的顺利开挖成为衔接桩基及土建施工的重要环节，而基坑降水又是土方开挖的前提保证条件，如何保证降水施工的顺利进行就显得尤为重要。

根据土方单位的施工安排，现场将布设12台挖掘机同时作业，配合外运的土方车辆高峰期间将达到50台，但现场降水井呈满堂布置，井间距仅15m～20m，且水泵电缆纵横密布，夜间作业难度很大。为此项目部与土方单位、总包单位、建设单位、监理单位成立现场联合工作小组，每天下午进行当日晚间出土的各部门协调会，明确当日开挖范围，车辆行走路线，晚间8点前完成各运输通道的降水管线梳理，每口管井设置反光标识，并在通道两侧布置反光标识带，成立5个降水作业小组分区域进行交通疏导和应急处理。

6.2 周边环境的保护措施

基坑降水期间对周边环境的影响主要有地面开裂、不均匀沉降造成的周边建筑物损坏、地下管线断裂等，本工程周边环境比较复杂，北侧紧邻湖东路第二小学和马鞍山市档案馆，东、南两侧均为城市主干道，且有大量市政管線，为防止基坑降水对其造成影响，对周边环境作出以下保护措施：

1）正式降水前对周边道路及重要建筑物进行沉降观测点布设，降水全周期内进行沉降观测。

2）于北侧湖东路小学间设置混凝土基础的隔音围挡，并对围挡进行斜撑加固。

3）探明周边市政管线，并在地面作出标识。

4）在南侧红线内一条军用通讯光缆的沟槽设置沉降观测点。

5）降水施工期间派专人沿基坑周边每日巡查，发现异常情况及时汇报处理。

最终的监测结果表明，在类似本工程的特殊地层中进行深基坑降水施工对周边环境的影响较小，周边道路、建筑物及市政管线的沉降速率及累计值均在允许范围内。

7 结语

具有承压性的基岩裂隙水对深基坑的基础施工存在重要影响，其分布不均、岩石强度较高、贯通差异性较大等特点，给基坑降水施工带来很大难度。马鞍山金鹰商业综合体项目基坑降水工程成功的解决了高强度岩层的管井施工，并在土方开挖过程中摸索出一条现场管理经验，保证了基础施工的安全、质量和工期，取得了良好的效益。

参考文献：

[1] 谷少芹.黏土夹砂礓地层和基岩裂隙中基坑降水设计[J].铁道建筑技术，2018（05）.

[2] 张坤.深基坑工程降水实例分析[J].山西建筑，2010（23）.

[3] 章昕.深基坑降水技术浅析[J].岩土工程学报，2010（S2）.

（作者单位：江苏省江南建筑技术发展总公司）