大型深基坑管井降水质量管理研究

申祥峰 李康 刘静贤

摘 要：本文主要研究大型深基坑管井降水质量管理，以商丘PPP棚户区改造配建人防工程为例，对管井设计数量、滤网材料、降水管布置、雨季施工时的管理方法、降水井封堵等几个方面进行了概述。

关键词：深基坑;管井降水;质量管理

中图分类号：TU753文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）01-0095-03

Abstract： This paper mainly studied the quality management of large-scale deep foundation pit tube well dewatering. Taking Shangqiu PPP shantytown reconstruction and civil air defense project as an example， it summarized the design quantity of tube well， filter material， dewatering pipe layout， management method in rainy season construction， dewatering well plugging and other aspects.

Keywords： deep foundation pit;tube well dewatering;quality management

近年来，随着中国建筑行业的持续快速发展，大型建筑工程越来越多，深基坑越来越常见，地下施工对地下水位控制要求越来越高。为了有效控制地下水位，保证基础正常施工，多采用管井降水。管井降水技术成熟，设备较为常见，降水控制容易，较其他降水方式具有较好的效果。而在大型基坑工程中，如何合理设置降水井数量、控制降水井施工质量、布置降水管线，并在降水周期内（土方开挖至结构施工、土方回填）进行运行维护，保证降水质量，成为当前需要解决的主要问题。本文以PPP棚户区改造配建人防工程为例，探讨大型深基坑管井降水质量管理。

1 工程概况

PPP棚户区改造配建人防工程项目位于商丘市中州路以东、侯恂路以南，毗邻日月湖风景区。共地下一层，总建筑面积为11.7万m2。平时为商场和车库，共设48个防火分区;战时为人员隐蔽部和人防物资库，共设39个防护分区。目前，PPP棚户区改造配建人防工程为河南省在建最大的单体人防工程。

1.1 工程地质条件

第1层填土：黄褐色，为近期人工堆填层，堆龄小于5年。厚度1.70～7.00 m，平均厚度3.88 m。

第2层粉土：黄褐色，湿，中密。本层层位稳定，分布普遍。厚0.20～1.90 m，平均厚度0.96 m。

第3层粉质黏土：褐黄～红褐色，可见铁锰质斑点，锈色条纹，含钙核，稍有光泽，干强度低，韧性高，无摇振反应，软塑～可塑。本层层位稳定，分布普遍。厚2.20～7.60 m，平均厚度5.61 m。

第4层粉土：褐黄～灰白色，可見铁锰质斑点，锈色条纹，含大量钙核，局部有薄层卵石夹层，稍有光泽，干强度高，韧性低，无摇振反应，可塑～硬塑。本层层位稳定，分布普遍。厚1.20～6.10 m，平均厚度2.48 m。

第5层黏土：灰黄色，可见铁锰质斑点，锈色条纹，含钙核，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，无摇振反应，可塑。本层层位稳定，分布普遍。最大揭露厚度14.00 m。

1.2 工程水文地质条件

本次勘察期间地下水稳定水位埋深在4.5～8.80 m（从现地面算起）。本场地地下水主要受大气降水补给，排泄方式主要为蒸发排泄和人工开采排泄，其动态变化主要受季节性降水的影响，地下水变化幅度为1.0 m左右。基坑开挖最大深度为9.0 m，基坑开挖需要降水。

1.3 降排水的设计与施工

①基坑降水采用水泥管井降水，场地布设180眼降水井，管井深18.0 m，管井顶标高为±0.000 m。

②管井施工成孔直径不小于600 mm，井管内直径300 mm。对砂层要求在井管外包裹80～100目滤网。井管外滤料要求采用粒径为0.4～0.6 mm的纯净中粗砂。

③采用泥浆护壁成孔时[1]，应在钻进到孔底后清除孔底沉渣并立即置入井管、注入清水，当泥浆比重≤1.05时，方可投入滤料;遇塌孔时，不得置入井管，滤料填充体积不应小于计算量的95%。

2 管井降水调查分析

2.1 气候条件

商丘市属暖温带半温润大陆性季风气候，春暖、夏热、秋凉、冬寒，四季分明，年平均日照时数为1 944 h，年平均气温为14.2 ℃，一般最高温度为39 ℃，最低温度为-9 ℃。年平均降水量为623 mm，无霜期约211 d。

根据历年的气象资料可知，商丘市从7、8月份起进入雨季施工阶段，雷雨季节时常伴随强风及雷电等恶劣天气状况。降水量大、雨季时间长，大概2个月的雨季会对降水井降水施工产生一定的不利影响。

2.2 降水施工难度分析

本工程降水有以下四个难点。

①含水量大。该项目原水位高，此外毗邻4A级景区日月湖，地下水位通过土壤渗透方式不断补充。

②降水区域面积大。本工程基坑为深基坑，面积约为12万m2，深9.0 m，如果降水过快，会影响边坡质量，造成地面塌陷。

③地质复杂。基坑南侧土质为黏土，北侧为粉土，渗水速率不同，水位不均衡。

④施工进度紧。降水关系到土方开挖的进展，一旦扬尘治理封土前未完成土方作业，冬期将面临缺少作业面，后续施工无法进行。

2.3 调查已施工降水井

每天两次对已完成的95眼降水井井深、水位变化及含沙量进行检查，发现降水合格率仅为62.11%，降水深度不能达到土方开挖施工要求。通过调查发现，影响管井降水的主要因素是地下水位降深不足和管井未形成封闭区域。对此进行排除分析，影响大型深基坑管井降水质量的原因有以下三方面：管井设计间距过大、滤层设置不当、管井配套设施损坏。

3 降水管理措施

3.1 合理规划降水井数量及位置

与业主及设计单位沟通，增加降水井数量，使管井形成封闭区域，增大降水效率，满足现场施工需求。将原有的180眼、间距为25～30 m的降水井优化为333眼，间距为20～25 m。同时，使用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），绘制三维模型，科学合理地确定管井位置，使其避开上柱墩、电梯井、剪力墙和框架柱等位置，保证基坑降水在以后施工过程中能正常运行，使地下水水位满足施工要求。

3.2 加强降水井施工管理

降水井施工时，在滤层设置过程中增加了检查频次，在滤网制作、下管操作、填砾下料[2]等步骤对管井滤层强化监督，发现问题及时返工处理。同时，在降水井上放上反光锥，井壁旁插上小红旗，做好成品保护工作，防止土方开挖夜间施工破坏。

3.3 基坑顶部设置挡水墙及排水沟

基坑顶9 m范围内地面用20 cm厚的C25混凝土进行硬化，坡度为2%，坡向外设置，坡外侧采用黑色波纹管DN400（可根据排水量来确定直径）设置封闭式排水沟，防止地面水流入基坑倒灌降水井内，并为降水井收集排水提供便利。

3.4 降水井防水处理

采用双翼环钢套管与管井连接，钢套管的高度根据筏板的厚度调整。翼环厚10 mm、翼环直径为850 mm。翼环位置均分钢套管高度。管井和垫层交接处用防水砂浆做成圆弧角，圆弧角直径为5 cm，先做一道SBS沥青加强层，然后将SBS防水卷材上翻250 mm，收头热熔密封，并做防水保护层。基础筏板钢筋绑扎，基础筏板钢筋遇钢套管处断开后与钢套管焊接一起，同时每边增设置4Φ16加强筋。

3.5 增设集水箱，优化水管布局

对水管进行调整，确保施工期间管井水管成品完整无损坏。两侧增设集水箱（用8 mm钢板焊制的长2.4 m×宽2.4 m×高2.4 m的集水箱），间距25 m。考虑到垫层施工时软管容易破，将软管改为无规共聚聚丙烯（PPR）管，减少管线损坏概率，保证基础施工时基坑降水正常进行。

对管线排布等进行优化。结合现有的管线及门窗洞口，减少管线冲突，使管线合理布置，缩短距离，减少管线的浪费。对于基坑内的水，可采用污水泵抽到基坑顶集水箱中。水管布局如图1所示。

3.6 水电管线主体结构施工时的管理

水电管线沿人防封堵门框洞口排布。钢管、方木模板等材料运输容易压坏管线，因此，利用墙柱预埋件架立水电管，以保证正常降水施工。室内回填土施工时，对井口做加高处理（采用高600 mm的直径同降水井管径的铸铁管，下边内侧焊3根Φ18的钢筋），避免土方填埋降水井，造成降水井不能正常進行降水。

3.7 循环利用井管降水的水资源

利用排水沟、三级沉淀池达到水资源多次循环利用（可用于混凝土养护、道路清洗等）、节约水资源的目的。每天坚持利用洒水车洒水，道路两侧的排水沟收集道路两侧富余的积水，经过沉淀池沉淀净化后，排入市井管网中。图2为管井降水利用系统图。

3.8 雨季降水工程管理

按照设计及进度要求，本工程因地下水位较高，雨季施工期间持续降水，需要关注天气预报情况，提前做好物资准备工作。

第一，提前在集水坑内放置大功率污水泵，并接好管线，预备降雨时使用，避免基坑内积水浸泡基坑护脚，出现坍塌现象。

第二，每日安排2名管理人员和20名工人分昼夜现场值班巡视，发现问题立即组织人员进行抢修。

第三，安排2名专业电工昼夜现场值班，保证临时用电正常。

第四，降水裸露水管用橡塑管包裹，防止漏电。

第五，配备2台100 kW的发电机，在突发停电情况下，保证正常降水。

3.9 降水井监测管理

为使管理人员及时掌握降水情况，在施工过程中要对降水井进行监测。主要监测井深、水位变化及含沙量。降水泵由浮球阀控制，超过水位，水泵开始工作，水位下落后，水泵停止工作，能有效控制水位深度。监测含沙量，及时发现失效降水井，并采取洗井措施，延长降水井使用周期。

3.10 降水井停止使用后的处理工作

完成配重土施工后，及时通知监理单位、建设单位，对降水井进行封堵处理[3]。

采用污水泵，一次性将管井内水抽完，然后及时回填1∶1砂石级配，级配砂石填充至基础垫层下2 000 mm处，然后采用C25细石混凝土将此2 m浇筑至基础垫层标高处，基础垫层标高处至筏板顶处采用C35微膨胀凝混凝土浇筑，混凝土浇筑振捣密实，符合混凝土施工验收规范要求。下一步，使用厚5 mm、直径315 mm的钢板与双翼环钢套管口部焊接，焊缝饱满，满足焊缝质量验收标准。

4 结语

本工程为商丘市重点工程，在本市项目中具有重要的地位。通过做好上述降水管理措施，保证了施工阶段降水井的降水质量，有利于为下道工序的进行提供保证。

参考文献：

[1]杨海兵.管井降水施工技术[J].安徽水利水电职业技术学院学报，2010（2）：24-26.

[2]霍瑞琴.管井降水在某工程中的应用[J].科学之友（学术版），2005（6）：103-104.

[3]侯宏娇，倪永会.浅谈管井降水施工[J].土木建筑学术文库，2011（1）：573-574.