北京新机场深基坑井点降水施工技术

肖文瑶

摘 要：井点降水是一种人工降低地下水位的方法，用于地下水位较高的施工环境。结合北京新机场深基坑井点降水施工实例，介绍深基坑井点降水方案，详细阐述井点降水施工方法，总结形成了深基坑井点降水施工技术，可为类似工程施工积累经验。

关键词：井点降水;深基坑;地下水;施工技术

中图分类号：TU753.66 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）31-0098-03

Well-Point Dewatering and Construction Technology for Deep

Foundation Pit of Beijing New Airport

XIAO Wenyao

（China Xiong'an Group Infrastructure Co.， Ltd.， Xiong'an New Area Hebei 071000）

Abstract： Well point precipitation is a method of artificially reducing the groundwater level ， which is used in the construction environment with high groundwater level. Combined with the construction example of well point dewatering of deep foundation pit in Beijing new airport， this paper introduces the well point dewatering scheme of deep foundation pit， expounds the well point dewatering construction method in detail， summarizes and forms the well point dewatering construction technology of deep foundation pit， and accumulates experience for the construction of similar projects.

Keywords： well point dewatering;deep foundation pit;groundwater;construction technology

1 工程概況

北京新机场项目线路位于北京市大兴区和河北省廊坊市境内，起讫里程DK42+038—DK46+115，正线长度为4.077 km，包含新机场站788 m范围，本标段实际施工长度为3.289 km。工程内容为明挖隧道和地下结构施工，均采用明挖顺筑法施工，基坑深度为19 m。围护结构为首先放坡开挖4 m，然后施作钻孔灌注桩作为围护桩，开挖后设钢管支撑。

线路范围为原永定河河道，而新机场航站楼工程施工以此作为管井降水排水路由。该段地层饱水，降水面积大。为确保深基坑施工安全，保证邻近的机场构筑物稳定，深基坑工程开挖前采用井点降水施工技术对施工区域进行降水处理。

2 工程地质和水文地质

2.1 工程地质

本工程处于永定河冲积平原，地形整体平坦，略有起伏，地势开阔，地面高程一般为21.40～22.42 m。根据地勘报告，隧道区地层主要为第四系全新冲击层（Q4al）黏土、粉质黏土、粉质黏土和粉土互层，粉土、粉砂、细砂、中砂，下伏（Q3al）黏土、粉质黏土、粉土、粉砂、细砂、中砂。

2.2 水文地质

线路穿过永定河河道，河流量受季节和航站楼施工范围降水量影响较大。场区地下水为第四系孔隙潜水，局部粉砂或粉土层中地下水具微承压性，其中砂类土层中水量丰富，沿线地下水埋深变化较大，水位埋深1.20～10.20 m，水位季节性变幅3～5 m，主要由大气降水、地下径流补给，排泄则以蒸发和人工开采为主。

3 深基坑井点降水方案

3.1 降水方案

降水井采用管井降水，双外排布置，隧道段井管采用直径705 mm管，降水井纵向间距8～16 m。两个井点的间距为8 m，均匀布置，井点距纵向冠梁顶3.5 m，降水井深入基坑以下5 m，水位降深约为23.5 m。地下结构段采用直径700 mm管，井点距离放坡坡脚处1.4～1.5 m，两个井点的间距为15 m，均匀布置，水位降深约22.5 m，如图1所示。

降水井内降水作业深度要控制在每一层基坑开挖深度以下0.5～1.0 m。施工时，按照基坑开挖每400 m一个段落，同时时刻观测地下水位变化情况。其他段落应单侧50 m设置一处降水井，兼做水位观测井。

在基坑开挖前21 d开启降水井，提前进行降水作业。通过渗流固结加固坑内土体，降水至基坑底以下0.5～1.0 m，保证基坑内没有明水施工，确保开挖施工顺利进行。

底板施工前关闭部分降水井，覆土完毕后可关闭全部降水井。待全部工程施工完成后，用微膨胀混凝土对周边降水井进行回填处理。

3.2 部分长度总涌水量计算

4段分别为：①DK42+850—DK43+677.74，该段长度约为827 m;②DK44+460—DK44+700，该段长约为240 m;③DK42+038—DK42+850，该段长约为812 m;④DK44+700—DK46+115，该段长度为1 415 m。采用大井法计算基坑涌水量，利用潜水完整井计算公式进行计算，公式为[1]：

式中：Q为基坑总涌水量;K为渗透系数;H为含水层厚度;S为水位降深;r为基坑等效半径;R为降水影响半径。根据式（1）计算可得出4段的Q为分别为4 079 m/d、3 105 m/d、4 000 m/d和4 653 m/d。

4 降水井施工方法

4.1 降水井施工工艺

降水井施工流程为：井点测量定位→挖井口→安护筒钻机就位→钻孔→回填井底砂垫层→吊放井管→回填井管与孔壁间的砾石过滤层→洗井→井管内下设水泵、安装抽水控制电路→试抽水降水井正常工作→降水完毕拔井管→封井。

4.2 施工控制要点

①定位，即根据设计的井位及现场实际情况确定各井位置，并做好标记。

②采用正循环成孔。孔径一般为600～800 mm，用泥浆护壁，同时孔口设置护筒，以防孔口塌方，并在一侧设排泥沟和泥浆坑[2]。

③成孔后立即清孔，并安装井管。井管下人后，井管的滤管部分应放置在含水层的适当范围内，并在井管与孔壁间填充砾石滤料。

④安装水泵前，用压缩空气洗井法清洗滤井，冲除尘渣，直到井管内排出的水由混变清，达到正常出水量为止。

⑤水泵安装后，对水泵本身和控制系统做一次全面细致的检查，合格后进行试抽水，满足要求后转入正常工作。

⑥观测井中地下水位变化，做好相关记录。

5 井点降水施工方法

5.1 抽水

井点降水系统所有降水井、水泵、电力线路及排水管网施工安装完成后，开启少量降水井进行试降水，检查降水配套设施是否正常运转。根据施工组织情况，在基坑开挖前21 d逐步开启该范围内降水井进行降水，并时刻检查地下水位变化，在达到要求水位并稳定后，进行土方开挖施工[3]。

5.2 排水

施工现场排水主要包含开挖基坑外的降水和基坑内的地下水[4]。基坑外侧的地下水通过降水井用水泵直接抽排至场区排水沟，基坑内的地下水则根据开挖情况进行抽排。

基坑开挖深度5 m以内范围，通过降水井提前降水后，开挖过程中坑内几乎没有明水抽排，只需在分层开挖设置的出土便道两侧设置临时排水沟和集水井，防止因天气变化坑外雨水进入而影响基坑开挖。

基坑开挖深度5 m以下范围，需在土方开挖作业面最低点处设置集水坑，并在出土便道两侧设置排水沟，将坑内水汇集至集水坑，然后通过水泵进行抽排。

5.2.1 地表排水。在距基坑邊缘0.5 m处，设置40 cm×30 cm矩形水沟，纵向坡度为3‰。截水沟与地面原有永久排水、截水系统相结合，确保及时将外部积水排出，以防止外部积水进入基坑。开挖到位后，及时在平台的坡脚处开挖40 cm×30 cm的截水沟，截水沟的坡比为3‰。基坑开挖到位，在基坑底部沿隧道中线每隔30 m设置一个集水井，集水井尺寸为1 m×1 m×1 m。排水沟如图2和图3所示。

5.2.2 基坑排水。基坑开挖在孔桩围护完全封闭后进行。基坑开挖时遇到的地下水大部分是土层中水，深基坑土方为分段分层呈台阶状开挖，最先开挖的段落开挖落底后，整个基坑范围内的水位会逐步降低。在基坑内开挖便道两侧靠近围护桩范围设置纵向排水沟，在开挖落底还未进行仰拱施工的作业面设置集水坑，集水坑中放置两台大功率水泵，连续抽排坑内积水，保证基底处于施工要求的干燥状态。

航站楼以北排水最终汇集在DK42+780处下穿规划明渠处，其下方并排预埋3根直径为1 m的圆管涵。航站楼以南排水最终汇集在线路右侧50 m，且平行于线路的水沟，界面尺寸为1 m×1 m，且每间隔约500 m设置一个截水井，截面尺寸为3 m×3 m×2 m。

5.3 监控量测

在进行井点降水全过程中，采用监控量测技术持续监测降水影响范围的沉降变化情况[5]。①在降水运行过程中，根据深基坑分层开挖一步一步启动降水井，控制井点降水量。②全过程实时观察并记录降水井的排水量和地下水位变化情况，若出现不符合施工要求的情况，及时分析问题，并根据方案调控降水井的排水量，确保井点降水和深基坑开挖作业稳定进行。③全过程记录和收集监控量测数据，分析降水和开挖的监测变化趋势，保证施工安全。④根据新机场航站楼及飞行区控制要求，明确以施工深基坑外的地下水位控制为主要依据，根据其主要变化情况实时调整施工范围内的井点降水施工组织。⑤对跨深基坑的机场排水管线、航站楼、飞行区停机坪等构筑物，安排技术人员、测量人员进行布点，重点监测降水施工全过程。⑥若监测出现施工范围外部井点降水观察井的水位变化超过规定允许范围的情况，可根据规范要求增加监控量测频率，同时做好应急预案。⑦降水井的成井质量要严格按照设计和规范要求，检查所排出的地下水中粉细砂的含量，防止因降水引起孔洞等隐患。⑧基坑开挖过程中，持续监测坑外水位降深和地面沉降变化。

5.4 降水井封井

垫层施工完后，底板浇筑时采用C30微膨胀混凝土封井，即可对部分坑中井进行封堵。根据现场实际情况留部分坑内井继续抽水，待结构质量满足抗浮要求后，采用混凝土回填封堵。对于放坡段井，待基坑完全满足要求后，可根据要求直接回填封井。

6 结语

北京新机场城际铁路联络线深基坑工程施工过程中，采用井点降水施工技术对施工范围的地下水进行处理，解决了线路范围内地下水较高的难题，使得深基坑开挖顺利完成，确保了深基坑施工安全，为隧道主体结构施工提供了保障。同时，通过井点降水施工技术的控制，减少了邻近范围沉降量，保证了航站楼结构稳定。北京新机场深基坑井点降水施工技术的成功实践，可为后续类似深基坑工程施工积累宝贵的经验。

参考文献：

[1]何成兵.地铁深基坑降排水施工技术的应用[J].智能城市，2020（22）：145-146.

[2]高长红.深基坑施工中井点降水技术分析[J].山西建筑，2020（18）：56-57.

[3]张庆鹏.浅析火电厂深基坑降水及支护技术[J].科技与创新，2020（9）：124-125.

[4]廖宝嘉，黄亮.深基坑降排水施工技术探析[J].交通世界，2019（32）：51-52.

[5]郭锐.井点降水在地铁深基坑施工中的运用[J].居舍，2019（5）：42.