广州自来水专业建安有限公司510160
摘要：在深基坑施工过程中，为了给土方工程施工提供一个干燥的工作面，需要人工降低地下水位，降水是目前常用的方法之一。降水在避免流砂、管涌，保持干燥的施工环境，提高土体强度与基坑边坡稳定性方面都有着显著的效果，在实际工程中被广泛采用。本文分析了某基坑工程降水及其支护的详细施工方案，并阐述了降水工程在该工程施工中的重要性及关键作用，提出“以水止水”的降水措施，得出缩短降水时间是减小降水工程对周围工程环境影响的关键，另外降水工程与支护工程等相关工程创建良好的施工配合关系也是基坑施工中的重点。
关键词：市政工程深基坑降水支护施工技术
1、场地水文地质工程地质条件
该市政工程建设场地位于广州市中心地带。场区地形比较平坦,地面市政高程51.16～51.80m。本工程地下3层,地上5层,占地面积35000m2,基坑尺寸约为202m×173m,开挖深度分别为16.5m(由地面计算),土方量约为50多万立方米。
1.1地层岩性场地区的主要地层岩性自上而下为:
(1)黄土状粉土:灰黄色,土质较均匀,疏松,半干硬—可塑,湿—饱和状.厚度2.5m左右.
(2)卵石:青灰色,成分以坚硬的变质砂岩、花岗岩为主,粒径多为30～80mm,磨圆度好,砂质充填,呈中密状,饱和.为黄河冲积所成.厚度6.8～7.2m.
(3)砂质泥岩:桔红色—褐红色,上部呈强风化状,厚度大于百米.为隔水层.
1.2水文地质
场地区卵石层中含有孔隙潜水,水力坡度很小,地下水由西南向东北缓慢径流.由于生产生活废水的长期大量渗漏,多年来市区地下水位处于上升状态,潜水位部分已进入到上部黄土状粉土层中,静水位埋深2.5m,卵石层底面平均埋深9.5m,厚度(H)为7m。
2、降水方案概述
2.1降水井布置
(1)井点布置:采取管井井点降水,降水井布置,详见井点平面布置图。由于周边建筑物及地下管线影响,个别井位需做适当调整。
(2)管井结构:①井径:成井直径为650mm。②管径:井管及过滤器直径为400mm钢筋过滤器。
(3)降水井过滤管、滤料、滤网:钢筋滤水管,内径400mm,每节管长一般为4m,骨架采用812,加劲筋12@250,外包竹片或竹竿并采用40目两层砂网包扎,底部封闭。
(4)填料要求:①采用的滤料应满足降水及排水设计方案的要求,一般为5～10mm的砾石。②含水层段砾料应具有一定的磨圆度,砾料含泥量(含石粉)≤3%;对含水层以上部分的砾料,在磨圆度和粒径方面可适当降低要求,但严禁使用片状、针状的石屑。③要避免填料速度过快或不均造成滤管偏移及滤料在孔内架桥现象,洗井后滤料下沉应及时补充滤料,要求实际填料量不小于95%理论计算量
2.2降水方案的选择
降水工程是指利用水文地质学原理，通过降水设计和降水施工，排除地表水体或降低地层中的滞水、潜水、承压水、基岩水、岩溶水等地下水的水位，满足建设工程的降水深度和时间要求，并对工程环境无危害性要求。建设工程降水的技术方法有明排、真空点井、管井等。根据地区多年来降水设计、施工的经验证明，在该地区采用管井法降水，是比较科学、经济、合理、安全的。因此，根据现场具体可操作条件，本工程拟采用管井法降水。
2.3降水沉降预测分析
根据《建筑基坑工程技术规范》（YB9258-97）中13.2.7提供的最终沉降量计算公式：
S∞=∑（ail－2ΔPiΔhi）/（1+e0i）
式中S∞-固结沉降量，mm；ail－2-第i层土100～200kPa的压缩系数，kPa－1；e0i-第i层土的初始孔隙比；Δpi-第i层土的因降水产生的附加应力，kPa；Δhi-第i层土的的厚度，mm。
根据该工程的地质勘察报告提供的相关参数经计算分析：该降水沉降量均符合规范要求，且不会对周边建筑造成影响。
2.4降水井施工工艺概述
(1)管井成井工艺见图1
(2)管井施工：
1）测量放线：根据《降水井平面布置图》施放降水井井位点,降水井井位施放时必须详细调查核实场区地下管线分布情况,为避开各种障碍物,降水井间距可做局部调整。
2）人工探孔。为确保地下管线、构筑物安全,采取人工探孔措施。井点位置经检验合格,开始人工开孔,开孔必须至原状土,方可进行钻机施工。
3）钻进成孔
钻进时一般采用地层自造泥浆护壁。成孔开始时，应减压低速成孔，待孔内泥浆均匀，泥浆比重达到1.1以上，开始进尺；这时尽量快速钻进，避免钻井时间太长，减少钻具对井壁的扰动及冲洗浸泡孔壁的时间，以免影响降水质量和效果。井径宜大于井管外径200以上，且井管外径不宜小于200，井管内径宜大于水泵外径50。井孔应保持圆正垂直，孔深不小于设计深度。
4）吊装井管：经现场技术负责人验收合格后，用抽筒清孔，吊装井管。做到井管之间焊接牢固、安装垂直。
5）填砾：在井管外填入规格8～15mm砾石滤料，填至距地面2m左右，洗井完毕后填入粘土封井。
6）洗井：采用空压机活塞联合洗井，每井活塞洗井不少于两次，每次提拉活塞不少于2小时，空压机洗井不少于2个台班以确保洗井质量，达到出水含砂率少于1/10000要求。
3、支护方案概述
3.1四周环境调查
由于本工程基坑开挖深度较深已达到9.5米左右，且基坑AB段离原有道路教近，基坑CD段离已建售房部较近，不具备放坡条件，为了保证基坑四周建（构）筑物及基坑壁的安全和稳定，拟采用排桩支护。基坑其余段均具备放坡条件，拟采用土钉墙支护。挖孔孔护壁桩设计及桩间锚索设计如表1和表2。
3.2喷锚支护锚杆设计
土钉墙由土钉体、土钉墙范围内的土体和面层组成，土钉体是置入于现场原位土体中以较密间距排列的细长杆件，如钢筋或钢管等，外裹水泥浆或水泥砂浆浆体。其特点是沿通长与周围土体接触，与周围土体形成一个土钉体，在土体发生变形的条件下，通过与土体接触面上的粘结力或摩擦力，使土钉体被动受拉，给土体以约束加固使其稳定，弥补了土体自身强度的不足，充分调动土体自身结构强度，土钉体、土钉墙范围内的土体与喷射混凝土配钢筋结构的面层一起，减小边坡变形，增加土体自身稳定性，达到基坑侧壁支护的目的。基坑AD、BC段喷锚支护设计如表3。锚杆采用气动冲击钻机将φ48δ3.0规格焊管打入土层、砂层、园砾层中，并通过锚杆前端灌浆孔高压灌入1:0.5水泥浆形成全摩擦型锚杆。
4、井点降水的施工技术
4.1轻型井点施工方法
1）施工工艺。井点施工采用3BLq导杆式水冲枪成孔，成孔井点管居中设置，沥料采用粗砂。施工工艺为：定位一冲孔一放支管一填砂一安装总管一调试抽水一正式抽水一(井孔孔每径为300～400mm，孔深超过井管埋深0.5m灌砂量每孔约300。
2）主要设备及参数。降水设备采用JsJ一60型真空泵机组，离心泵功率7.5kw，最大抽水量为60In3／h。
3）井点工作原理。井点降水是利用真空吸力，把地下水位降低。真空泵使用井点系统形成真空，井点周围形成一个真空区，真空区通过砂井向上向外扩殿一定范围，地下水便在真空泵吸力作用下，使并点附近的地下水通过滤水管被编制吸入井点管和集水总管，排除空气后，与离心水泵的排水管扫出。
4）施工技术措施。①做好准备工作，包括设备保养、滤管清洗、沙布包裹、水源、电源及必要材料的准备，排水沟的开挖，并做好附近管线，建筑物的监测工作。②井点管的埋设采用水枪冲水成孔法施工，冲孔时，冲枪应垂直插入土中，并作上下左右摆动，以加快土体溶解，边冲边沉，冲孔直径为300―400luIn，冲孔深比滤管深500m，以确保滤管四周及底部的滤水层，并孔冲成后，即插入井管，灌和黄砂，黄砂用粗砂，灌砂高度3m，确保水流畅通，上端用粘土封口，以防漏气。③井点系统全部安装完毕后，需进行试验抽水，以检查无漏气现象，井点运行后必须连续工作，所以要准备好备用电源及电动机，确保真空正常运转。
4.2真空深井施工方法
1）工艺流程。准备工作一钻机进场一定位安装一开孔一下护口管一钻进一终孔后冲孔换浆一下进管一稀释泥浆一填砾一止水封孔一洗进一下泵试抽一合理安排排水管路及电缆电路一试验一正式抽水一记录。
2）真空深井降水原理。本基坑外采用真空泵深井降水的方法，即在深井中集水，抽水，以达到基坑降水和土体排水固结，利于土方开挖，土建施工的目的，由于深水井的特殊结构，使真空能作用与地表以下各层，将各土层中自由水充分排出，汇集于深井之中，由深井内水泵排出，降水效果特别好，同时，土体由于自由水充分排出，在重力作用下，土体孔隙比下降，提高了土体强度，对工程施工安全，围护结构安全和环境保护均十分有利。
4.3综合降水技术
综合降水方案是指前期运用井点降水法。在复合地基的条件下，两种方法综合利用不但可以达到预期的降水目的，还可以降低工程降水运行费用，方便施工，减少对周围环境的影响。综合降水方案适用于渗透系数为0.1―80m／d的土层上的小高层建筑。在现代小高层及多层建筑中，为减少因地基不均匀而对上部结构产生影响，往往在基础下敷设300~400mm厚的沙石褥垫层，该垫层可以有效地对建筑上部荷载进行变形协调，保证结构的安全。前期井点降水方案的设计，要根据土的渗透系数、要求降低水位的深度、设备条件以及工程特点选用适合的井点降水方案。结合土的特性，选择适宜的井点降水方法。
5、质量控制措施
5.1当遇到砂卵石地层时，可采用粘土护壁成孔。当地层土质松散时，孔内泥浆应高于地面。
5.2抽水时要保证连续进行，以避免泥渣沉淀淤管。为此，现场应准备双电源，当电源、设备因故障停止抽水后，应立即更换电源，尽快排除设备故障，保证抽水连续，必要时现场应准备发电机备用电源。
5.3每台水泵应配置一个控制开关，保证“一机、一闸、一漏、一箱”的实现，主电源线路要沿管井排水管路设置。
5.4滤管在井孔中位置偏移不得大于滤管壁厚。
5.5管井降水施工时，井深、井距必须根据设计要求定位、施工。
5.6不允许出现死井，洗井一定要及时，抽水及时，从而保证降水效果良好。
5.7井点成孔后，应立即下井点管并填入豆石滤料，以防塌孔。不能及时下井点管时，孔口应盖盖板，防止物件掉入井孔内堵孔。
5.8冬期施工时，地面排水管要覆盖保温材料，或回填30cm厚以上干松土，以防冻坏管道。
5.9降水运行过程中，配备专人抽水，定期检查记录，做到及时发现问题，及时维护和检修，力求防患于未然。
6、结语
正确认识水文地质条件，才能针对不通的水文地质环境采取正确的降、排、堵水应对方案。不能降水时忘了堵，堵水时忘了排，应充分认识降排水工作在城市基坑工程中的重要性。在地下水引起的不良作用原因不明的情况下，切忌盲目的蛮干，特别要尽快正确判断是否有外来水，以便采取相应的措施，如果渗流量大于0.5ｍ3／ｈ，就要考虑外来水因素。要求设计施工人员要在方案的确定和执行上严格缜密，把握好每一个技术环节，并做好应急预案；同时，在确定方案时要灵活运用各种施工工艺，相互配合，不要拘泥于单一模式，拓展思路，这样在一些特殊条件的工程中，往往可以起到意想不到的效果。