基坑深井降水的应用

前言

随着我国经济和城市建筑的迅速发展，高层建设的大量兴建，土地使用的日趋紧张，地下空间的有效利用，促使城市基坑工程建设正向广、深发展。在涉及到地下水的基础施工中，基坑降水与止水是基坑施工的重要环节之一，其成功与否，不仅直接影响到工程的进度，费用和支护的成功，而且还可能影响到工程的安全，因此，必须引起足够的重视。由于深基坑设计和施工受到地质、水文、环境、季节、荷载等诸多因素的影响，在二元结构地层条件下，深基坑的主要矛盾是治理地下水的问题，特别是在地下水位高、承压含水层厚度大、水量丰富的水文地质条件下，如果对地下水治理不当，在开挖过程中极易产生流砂和管涌，影响场区周围建筑物和市政公用设施的安全。很明显，一般的降水技术很难达到要求。武汉地区多年的工程实践对基坑降水和止水问题已积累了丰富的经验，并有很多成功的范例，不论从理论上和技术上都有相当的发展和提高。但也不乏有降水和止水不成功甚至失败的工程事例。究其原因很多-人为施工造成、地质条件等。　

　　降水、止水方法有很多。本文结合以深井降水与（浆喷桩）止水帷幕为例。

深井降水

一、深井降水工法特点

1.1降水效果显著，具可操控性。可直接测量动、静水位，根据实际情况可实时开关井。

 　1.2施工机械简单多样。实际施工可根据不同的施工场地和不同的地层情况选择最优的施工机械设备。

1.3成本低。

1.4施工噪音小，泥浆量少。反循环降水施工设备，几乎无噪音污染；由于降水井施工大多采用清水护壁施工，故其产生泥浆量较少。

二、深井降水适用范围

2．l  本工法适用于涌水量较大，渗透系数较大，长江流域一级阶地上二元结构地层的基坑降水。

2．2  本工法对大面积、深基坑尤为适用。

三、工艺原理

  机钻深井在打好的深井中配备深潜水泵一台，利用水泵不断抽水，使井孔周围土体水压形成一定高差，地下水在大气压及土体压力作用下由高压向低压流动，流入井管内被抽出，在离深井较远的地方则主要靠水的压差作用向井管流动，以达到基坑降水的要求。

 四、施工工艺流程及操作要点

4. 1  成品井施工工艺流程

4.1.1成孔：钻机就位安装后，核对井位，确认无误后，人工开挖0.5～1.0m深埋设护壁管，管径应大于700mm。采用NJ—150型冲击钻机，泥浆护壁，冲击钻进成孔，最终成孔孔径550mm。

4.1.2成井：成孔后及时换浆，并吊装井管，井管对接采用电焊焊接牢固，安装垂直。

4.1.3填砾：井管与钻孔间隙填入规格2～3mm砾石滤料，填至设计文件要求深度，经洗井密实后补填砾石料及填入粘土封闭。

4.1.4洗井：成井后，采用深井泵机械洗井，以排出护壁泥浆，疏通水路。

4.1.5施工工艺流程图

4.2降水维持施工工艺流程

4.2.1井内降水系统设置

根据场地出水情况和降深，原则上采用先大泵后小泵。另外为保证降水效果和不影响基坑施工，场地上应至少备用1～2台水泵。当班人员每天观测并记录井内动水位和基坑内水位的变化情况，待水位稳定后可改至三天观测一次。

4.2.2地面排水系统设置

根据现场地下雨水管网排水情况并配合土建单位总体规划另行设计沉砂池和排水管（沟），力求布置安全、合理、美观。

4.2.3电路系统

降水工程电路全部采用合格电缆连接，作到一机一闸，并配漏电开关。照明和设备用电必须分开架设，做到布置安全、合理、美观。业主应保证供电稳定，特别是在施工和降水中不能停电，否则会造成地下水上涌影响基坑施工。建议总包方配备发电机组备用。

4.2.4降水施工人员做到三班作业，24小时不间断降水，每班作好降水记录，保证降水效果达到施工要求。

降水时间根据总体施工要求，由总包方根据施工工期决定。

4.3降水维持期的施工要求

4.3.1安装好排水系统，采用管道排水，将抽出的地下水排入有排泄能力的市政排水系统，防止倒流。

4.3.2配备有安全装置的供配电系统，供电量不小于800KW，并配备双回路电源，以便在主电源临时停电时，在10min内能继续供电抽水。其它设备用电不得干扰降水用电或串入降水供电线路内用电。为保障水泵运转和正常使用，对电机设备要配有补偿保护装置。

4.3.3整个抽水维持期内，应当根据基坑的施工状况，进行信息法管理，确保以最适当的排水量，达到深基坑具有干燥的作业空间和稳定，严禁随意开启或关闭水泵。

4.3.4成立一套强有力的管理和抢修班子，作好各项记录，确保各抽水、排水和供配电系统的正常运行，发生设备等故障和基坑险情时，能及时排除。

4.3.5在浇注基础底版前，应作好止水钢环的安装，确保承压水不会沿着管壁渗入地下室。

4.3.6各种施工机械要避免碰撞损坏降水设备、供电线路，排水渠道要保持畅道，不得向渠道内倾倒垃圾及堆放物品。不得损坏降水设施。

4.3.7建议在基坑周边布设一定数量的沉降监测点及在护坡内布设一定数量的测斜孔。通过上述各监测点跟踪观测结果要及时汇总分析，进行信息反馈，一旦发生地面沉降超标、变形过大等不良现象，应立即采取应急措施处理。

4.3.8承台底板施工时，在管壁加焊止水圈，阻挡承压水沿井壁上涌；施工完毕后，采取“以砂还砂，以土还土”的原则，封堵井孔，并加焊封口钢板。

4.3.9关闭井泵后应及时将泵提出，并对管井进行填封，并确保填封质量。

4.4降水季节性施工措施

本工程的基础施工预计要经历雨季，由于雨季特殊的季节特点，对工程施工的进度造成较大的影响，必须采取适当的措施确保工程目标的实现。若工程土方开挖施工要经历雨季，此期间施工中应做好以下几项工作：

4.4.1雨季基坑施工要特别注意边坡的安全监测，监测频率要比平时加大一倍。

4.4.2在现场临时道路周边开挖排水沟，确保排水顺畅。

4.4.3雨季施工主要解决好防雨、防风、防雷、防讯等问题。

4.4.4现场材料必须避免堆放在低洼处，要将材料垫高，周围应有畅通的排水沟，以防积水。

4.4.5施工机具要有防雨罩或置于遮棚内，电气设备的电线要悬挂固定，不得拖拉在地，下班后要拉闸断电。

4.4.6密切注视天气预报，八级以上风和暴雨时应停止室外施工。

4.4.7对水泥库加强防雨措施，各种机械要搭防雨棚。

4.5抽水试验施工

我们应对基坑工程做专门降水试验，一般至少布置4口抽水试验井，查明并提供如下有关资料，并根据以下资料设计该基坑所需降水井数及空间布置位置：

4.5.1查明拟建场区地下水类型；

4.5.2查明拟建场区含水层的渗流特性、水位动态，并提供渗透系数（K）、影响半径（R）、静止水位（Ho）等参数；

4.5.3提出合理的单井出水量；

4.5.4提出合理的井点结构；

4.5.5提出合理的单井回灌量。

4.5.6根据基建场地含水岩组的水文地质特征及抽水主井过滤器的下置深度及长度，水文地质参数计算渗透系数(k)选用带二个观测孔（G1和G 2）的稳定流承压非完整井条件下的对应计算公式，即

 0.366Q         r2

K=——————— [lg——+0.217(ξ1-ξ2)]……(1)

    M(S1-S2)        r1

影响半径( R )计算公式选用经验公式，即

R=10 S   K ……(2)

公式(1)中：

Q=涌水量(m3/d)

M=含水层厚度(m)

r1、2=观测井距抽水井距离(m)

S1、2=观测井降深(m)

S=抽水井降深(m)

ξ1、ξ2分别为开壁处距井rw、r1处附力阻力系数（查表求得）。

根据公式(1)、(2)，水文地质参数计算结果求出K、R。

五、材料和设备

5.1.1主要材料用量计划一览表

开工前组织有关人员做好分部分项工程工料分析表，根据施工图预算提出材料、成品、半成品加工订货及供应计划。做好施工机械的落实以及材料的采供工作。会同监理、设计院和业主尽早确定材料及其规格、品质和供货商，并采取有效措施，确保供货商在预定的时间内保质保量供货。关键材料和特殊材料应提前将样品报送工程管理方审批，并由现场监理工程师见证取样，送有关质检单位对材料进行检验。

5.2 主要机械设备需用计划一览表

1、在设备的配备中充分考虑了使用和储备。

2、为保证施工机械在施工过程中运行的可靠性，我们还将加强管理协调，同时采取以下措施：

a、加强对设备的维修保养，对机械易损零部件的采购储存。

b、对进场施工设备的运行设专人进行监督、检查，做好运行记录，并落实定期检查制度。

c、为保证设备运行状态良好，备齐两套常用设备配件，现场长驻一套维修班子，确保发生故障能及时修复。

六、质量检查

（1）井孔允许偏差：弯曲度≤1°，孔径＞500mm，井深误差＜1/100，井管与井孔应基本同轴。

（2）控制钻井冲击高度，冲程为0.5～0.8m，冲击数为40～50次/min。回次进尺0.5～0.6m，护壁泥浆粘度15～18s，保持冲洗液灌至孔口。

（3）成孔：经验收后应及时下置井管、填砾、洗井，避免因晾孔时间过长发生孔内垮塌和孔壁泥皮老化。

（4）井管下置：采用直接提吊法下管，井管对接采用对口焊接连接，井管对口后必须检查垂直度，然后四面点焊后焊接缝，连接必须牢固、密封。下管时注意使井管居于孔正中，保证与井孔基本同轴。井管安装必须准确到位，切忌井管“悬挂”于井孔内。

（5）填砾：井管安装检查完毕，砾石料必须从井管四周均匀填入，不得单边填砾，填入一定数量，经洗井密实后，再不断均匀填入至设计标高后，填入粘土层封闭。

（6）洗井：采用深井泵抽水机械洗井。

（7）现场技术人员必须从施工各个环节进行质量控制，随时检查孔垂直度及钻头尺寸，并作好各类原始记录，做到当天的事当天记，不得搞回忆录。

七、封井措施

根据武汉市有关规定，深井降水完毕后，应采取有效措施封堵井孔，避免承压水沿井孔及井壁上涌，具体措施如下：

1、承台底板施工时，在管壁加焊两层止水圈，阻挡承压水沿井壁上涌；

2、±0施工完毕后，采取“以砂还砂，以土还土”的原则，封堵井孔，并加焊封口钢板。

八、安全措施

依照国家《安全法》、《建筑施工安全检查标准》及其它有关法律、法规及标准的要求，建立以项目经理为组长，项目副经理、项目总工、专职安全员为副组长，专业工长和施工队班组长为组员的项目安全生产领导小组，在项目形成纵横网络管理。

1、认真贯彻执行国家的安全生产方针、，严格执行有关施工规范和安全技术规则、对施工人员进行岗位前安全教育培训，树立安全第一，预防为主的思想；

2、建立健全安全保证体系，领导挂帅，全员参加，使安全工作制度化，经常化。项目经理为安全生产第一负责人，既要管生产又要管安全；

3、组建工地安全施工小组，配备专职安全员，加强安全生产意识教育。贯彻“安全第一，预防为主”的安全方针，对施工人员定期进行安全教育，勤检查，及时消除事故险患；

4、进行定期和不定期的安全检查，及时发现和解决不安全的事故隐患，杜绝违章作业和违章指挥；

5、电机设备安装漏电保护器，管线路铺设合理，现场需配防火安全设施。危险地段悬挂醒目的安全警示牌；

6、设备安装、拆卸与迁移，有专人指挥。在用设备定期维修保养，经常擦洗保持清洁，完好率达100%；

7、实行责任到人，层层把关的安全责任制。

8、文明施工，与业主协调好周边关系，保证工程顺利进行。

9、严禁违章操作、野蛮施工。

九、环保措施

（1）成立对应的施工环保管理机构。在施工过程中严格遵循国家和地方下发的有关环境保护的法律、法规和规章制度，加强对施工设备噪音、废水弃浆、生产生活垃圾的控制和治理，遵守文明施工、防火及交通管理的规章制度，充分满足便民要求，随时接受相关单位的监督检查。

（2）合理的现场平面布置，科学的施工计划。严格完善的材料计划供应制度。实行材料定额管理，减少现场清理工作。成品、半成品堆放整齐有序。保持整齐、清洁的工作环境，做到工完场清。

（2）保证施工现场道路平整、交通畅通并适量湿润使其无大量扬尘；场内设置连续畅顺的排水系统，从根本上防止施工废浆乱流。

（3）警示及提示标识完备、醒目，重点地段及恶劣天气，设置专项的安全防护设施。

（4）施工设备的使用、停放整齐有序；设备性能安全、可靠；操作人员证照齐全，规范操作。配备完善的设备检修、保养、清洁设施及制定严格的检修、保养、清洁责任制

十、经济效益分析

10.1  采用深井降水的直接效益

10.1.1取土深度加大，可节约取土坑面积，符合“深挖少占”的要求。

10.1.2减少二次挖装费用。在大多基坑施工过程中由于基坑降水未达到要求，或者未降水出现土层含水较高，取出的土方需先堆放在基坑中晾晒、不断翻晒。而深井降水对要开挖的土体提前降水疏干，大大降低了土壤的含水率，不仅取土深度较大，而且取出的土不需要晾晒，可直接取出运走。节省机械台班，大大降低了运输成本。

10.2  采用深井降水的间接效益---社会效益显著

深井降水新技术的成功应用，解决了深基坑施工中的大面积，大深度，高标准降水难题，为建筑施工技术的发展起了积极的推进作用。