河道延伸拓浚工程深基坑综合降水技术应用

张 静，杨 剑，王 波

(1.常州市金坛区水利局 ，江苏 常州 213200；2.常州市金坛区水利局指前水利管理服务站，江苏 常州 213200；3.常州市金坛区水利勘测规划设计室，江苏 常州 213200)

1 工程概况

新孟河延伸拓浚工程金坛区河道施工二标段在常州市金坛区尧塘镇境内，工程的河道土方开挖属于平地开河，北起桩号CS41+030-南至桩号CS41+650，620m(河道中心线长度)，总挖方约89.85万m3，土方填筑5.9万m3，尚有约82.89万m3弃土，弃至金坛区谢桥村、科技园等三个弃土区。金坛区河道二标段河道底宽70m、底高程-3.0m，采用全断面放坡结构，▽-3.00-▽4.50m为1∶3土坡，▽4.50m设2m宽亲水平台，▽4.50-▽9.00m为1:2草皮护坡，▽2.40m-▽4.50m设联锁式预制块护坡；▽9.00m处设沥青防汛道路，总长约1363m(东岸620+64=684m，西岸620+59=679m)，净宽4.5m。

2 施工方案

河道沿线A层填土普遍分布，土质不均，表层多含植物根茎，又受人类活动及大自然作用影响，产生裂隙、空隙或孔洞，具有一定的透、含水性，构成场地的潜水含水层，其下部的③-1层黏性土层构成其相对隔水底板。潜水受大气降水及地表河水影响明显。场地③-3、④-3层砂性土具中等-弱透水性，共同构成承压含水层，③-1层、⑤-2层为其相对隔水顶、底板。⑤-3层砂性土为中等透水性，为承压含水层，⑥-3、⑧-1层砂性土零星分布，具微承压性。特征水位详见表1。

表1 新孟河南延段特征水位表

根据设计图纸，河道范围场地③-3、④-3层砂性土，构成承压水层，③-1、⑤-2层为相对隔水顶、底板，需采取必要的降排水措施。河道为平地开河，砂性土范围开挖深度较大且承压水头较高[1]。设计资料显示承压水位最高达到7.93m。施工时考虑到承压水位高程，为确保河坡成形，应在河道开挖时采用管井降水及垄沟排水相结合的降排水方案。高程▽3.0m-▽9.0m、8.5m段土方开挖以垄沟排水为主；▽0.0m-▽3.0m段土方开挖随着3-1层黏土覆盖层挖除且承压水头较高，垄沟可能会不成形，该段设置管井降水。▽-3.0m-▽0.0m段土方开挖要求管井结合垄沟排水。施工期密切注意③-3、④-3层砂性土边坡渗流情况，出逸点坡降过大、流土现象严重必须及时采取管井降水措施，确保边坡成形。

3 降水系统设计

3.1 降水井埋深

基坑深度、地下水静水位、水力坡度及浸润面与基坑的距离、地下水水位变幅、沉沙管长度等均对降水井埋深有一定程度影响。井点管埋深按下式确定：

Hm=h1+h2+△h+IL1+l

(1)

3.2 基坑涌水量

结合工程实际水文地质条件，本次降水井应采用潜水完整井[2]形式，基坑涌水量按下式计算：

Qf=1.366K(2H-Sk)Sk/[lg(R0/rk)]

(2)

在群井干扰下单井涌水量Q′=1.366K(2H-Sw)Sw/[lg(Rn/nrwrkn-1)]，其中Sw为群井干扰井群下单井设计降深，取5.0m，Rn为群井干扰井群下基坑影响半径，取85.00m，rw为群井干扰井群下单井半径，取0.3m。当布置井点数量n取30时，群井干扰下单井涌水量Q′为120.45m3/d，且降水量为3597.26m3/d，能达到基坑降水量3478.97m3/d的要求。

图1 涌水量计算简图

3.3 井点管间距

新孟河延伸拓浚工程金坛区河道施工二标段工程管井降水井点管间距按下式确定：

D=L/n

(3)

式中：D为井点间距，m；L为基坑周长，m；其余参数含义同前。根据本工程实际情况，降水井点管间距D为18.5m。根据以上对基坑涌水量及降深的计算结果，如果按照18.5m的间距在各边布设井点，则应尽量远离桩位侧，以防止旋挖桩施工对基坑造成影响。

3.4 抽水对既有建筑的影响

工程管井施工降水会影响甚至改变项目区水文地质条件，导致区域内地下水水位下降，甚至对部分区域造成潜蚀，根据相关研究成果，项目区地下水位下降和抽水距离呈近似的对数关系[3]，所以潜蚀发生在降水井附近的可能性较大。新孟河延伸拓浚工程金坛区河道施工二标段项目区内地下水赋存于卵石层，所以地下水位下降引起周边建筑沉降变形的程度并不大，相关研究结果也表明，降水井质量若符合相关规范，则发生潜蚀的可能性很小。工程应在降水期间加强基坑侧壁、基坑底是否出现渗水等情况的观测，如有，应尽快查明原因并采取有效措施应对。

4 降水施工要点

新孟河延伸拓浚工程金坛区河道施工二标段工程管井施工采用钻机钻孔，设计孔径40cm，并借助水平仪完成钻机抄平，确保成孔垂直度和质量。泥浆黏度、比重、胶体率和含砂率等由技术人员跟机测定，并根据降水施工要求及时调整。成孔过程中应避免泥浆比重、黏度等过大而堵塞周边土体孔隙影响降水效果及塌孔等的发生，泥浆比重应控制在0.85-1.05范围内。成孔结束后采用循环泥浆清孔，并保证清孔施工质量。清孔达设计要求后及时放置井管，并通过在井周设置扶正木以加强过滤层厚度及井管垂直度的控制。波纹管采用高强轻质PVC管，并在管外裹覆2层40目滤网，以保证含泥量不超出万分之五。

完成滤层后通过试抽进行降水速率的控制，周边滤料会伴随着抽水过程更加密实，如果抽水过猛，滤料层内会渗入周边土粒，可能导致井管堵塞，为此在试抽过程中应采用小型井泵，并分节段试抽，确保井底水位缓慢匀速降低。工程深井抽水采用60台QJ型深井潜水泵进行，对于管井内的渗水，应通过分界龙沟就近抽排。

施工中如遇降水，应通过水泵将地下水集中抽取至附近沉砂池内沉淀，并经滤网过滤后将其中的泥沙与杂物有效分离，过滤后的水集中排入市政污水收纳管道。考虑到施工工期方面的要求，应采用30m深且扬程30-80t的YQ型潜水泵，该型号的潜水泵设计流量60-80t/h，在施工的前4个月和后8个月该将水泵功率应分别设定为5.0kW和3.5kW。

待完成管井施工后，还应进行抽水试验以进行井水位、抽水量、出水含泥量等的测定，并根据试验结果查明项目区水文地质条件，进一步确定主要水文地质参数，便于降水方案的科学论证与调整。结束降水井施打后立即投入运行，并直至水下工程施工完毕后结束运行，在降水井运行期间，应保证降排水连续开机及地基安全。

5 结 论

在常州市金坛区尧塘镇富水砂卵石地层进行深基坑综合降水施工必须充分结合项目区水文地质条件，并按照相关标准和规范进行降水井点间距及井深等的确定，按照以管井降水为主，辅之以明排的原则，先通过水泵将地下水抽提至附近沉砂池，并待地下水充分沉淀和经过滤网过滤后，将泥沙和杂物全部隔离，集中排入市政污水收纳管道。这种处理既能根据细颗粒泥沙抽取量情况进行地层变形情况的监测，又能通过市政管网实现沉淀后地下水的收纳，降低对环境的不利影响。