王麗

摘 要：在基坑地下水控制方式中，管井降水技術(shù)成熟、施工便捷、效果顯著，已經(jīng)成為大部分基坑工程的首選地下水控制方式，本文對(duì)管井降水技術(shù)從設(shè)計(jì)和施工角度分別闡述和分析，選取合理的地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采取可靠的成井工藝進(jìn)行施工，保證了良好的施工降水效果，同時(shí)對(duì)管井降水技術(shù)也提出了一些合理建議和優(yōu)化思路。

關(guān)鍵詞：管井;降水;基坑;地下水控制

中圖分類號(hào)：TU463 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）08-0139-02

0引言

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，地下工程規(guī)模、深度越來越大，受復(fù)雜地質(zhì)條件的影響，地下水對(duì)地下工程的施工影響越來越大，如地下水控制措施選取不當(dāng)，則可能造成地下工程無法正常施工，甚至對(duì)周邊環(huán)境造成較大的影響。管井降水做為一種施工便捷、技術(shù)成熟、效果顯著的降水技術(shù)，在越來越多的基坑工程中得到了廣泛的應(yīng)用，并且取得了良好的降水效果，滿足了工程需求，取得了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1工程概況

擬建某住宅小區(qū)工程，位于北京市通州區(qū)，地上6層，地下2層，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用梁板式筏型基礎(chǔ)。本工程±0.00=22.50m，場(chǎng)地平整后地面標(biāo)高為20.5m，基坑槽底標(biāo)高9.85m，基坑開挖深度10.65m，采用“護(hù)坡樁+錨索”支護(hù)結(jié)構(gòu)。

2工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

2.1場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)條件

根據(jù)勘察報(bào)告，按成因年代分為人工堆積層、新近沉積層和第四紀(jì)沖洪積層三大類，地層巖性及其特點(diǎn)自上而下依次為：

人工堆積層：

粉質(zhì)粘土-粘質(zhì)粉土填土①層：黃褐，松散-稍密，稍濕-很濕，含磚灰渣、瓦片、植物根、樹根，局部為耕植土。

新近沉積層：

粉質(zhì)粘土-重粉質(zhì)粘土②層：褐黃（暗）-黃褐，很濕，可塑，含云母、氧化鐵，局部夾粉土、粉砂薄層，土質(zhì)不均勻。

粘質(zhì)粉土-砂質(zhì)粉土②1層：褐黃，中密，很濕，含云母、氧化鐵，土質(zhì)不均夾粉質(zhì)粘土薄層，分布不均勻。

（有機(jī)質(zhì)）重粉質(zhì)粘土-粘土②2層：褐灰，濕，可塑-軟塑，含云母、氧化鐵、有機(jī)質(zhì)，夾有機(jī)質(zhì)粉質(zhì)粘土，土質(zhì)不均。

粉細(xì)砂②3層：褐黃色，稍密，很濕，含少量分解的植物根、石英、長(zhǎng)石，局部夾砂質(zhì)粉土薄層，僅在局部分布或呈透鏡體分布。

細(xì)砂③層：褐黃-灰黃、局部灰，稍密-中密，很濕，含云母、石英、長(zhǎng)石，局部夾粉土薄層，分布連續(xù)。

第四紀(jì)沖洪積層：

細(xì)砂-中砂④層：灰黃-灰，中密-密實(shí)，很濕，含云母、石英、長(zhǎng)石，局部含少量圓礫，分布連續(xù);

細(xì)砂-中砂⑤層：灰黃-黃灰，很濕，含云母、石英、長(zhǎng)石，局部含圓礫;

細(xì)砂-中砂⑥層：黃灰-淺灰，密實(shí)，很濕，含云母、石英、長(zhǎng)石，細(xì)砂為主，局部夾粉土薄層;

粉質(zhì)粘土-重粉質(zhì)粘土⑥1層：黃灰，很濕，可塑，含云母、氧化鐵，分布較連續(xù);

粉質(zhì)粘土-重粉質(zhì)粘土⑦層：黃灰-灰，很濕，硬塑-可塑，含云母、有機(jī)質(zhì)，分布較連續(xù)。

2.2場(chǎng)區(qū)水文地質(zhì)條件

勘察期間在30m深度以上揭露一層地下水，為第四系孔隙潛水。潛水水位埋深約為6.6m，靜止水位標(biāo)高約為13.9m，含水層巖性主要為粉細(xì)砂②3層、細(xì)砂③層、細(xì)中砂④層及細(xì)中砂⑤層。

場(chǎng)區(qū)地下潛水主要接受大氣降水、地表水的垂直入滲、管線滲漏、地下水側(cè)向逕流、越流補(bǔ)給，并以地下逕流、越流為主要排泄方式。該層地下水的年內(nèi)動(dòng)態(tài)與大氣降水及農(nóng)田灌溉密切相關(guān)。

3地下水控制方案選取

根據(jù)《北京市建設(shè)工程施工降水管理辦法》，自2008年3月1日起，本市所有新開工的工程限制進(jìn)行施工降水。建設(shè)單位或者施工單位應(yīng)當(dāng)采用帷幕隔水方法，隔斷地下水進(jìn)入施工區(qū)域。因地下結(jié)構(gòu)、地層及地下水、施工條件和技術(shù)等原因，使得采用帷幕隔水方法很難實(shí)施或者雖能實(shí)施，但增加的工程投資明顯是不合理的，施工降水方案經(jīng)過專家評(píng)審并通過后，可以采用管井、井點(diǎn)等方法進(jìn)行施工降水。

按《北京市建設(shè)工程施工降水方案專家評(píng)審細(xì)則》相關(guān)要求，滿足“對(duì)于明挖基坑，基底位于含水層水位之下，且基底以下5m之內(nèi)無適當(dāng)?shù)母羲畬印睏l件時(shí)，可判定為“阻水方案技術(shù)不可行”，允許采用降水方案[1]。

根據(jù)勘察資料，對(duì)本工程場(chǎng)區(qū)地層進(jìn)行概化后如圖1所示，本工程基坑槽底標(biāo)高為9.85m，基坑槽底位于潛水含水層細(xì)砂③中，位于潛水水位標(biāo)高之下，潛水含水層底板標(biāo)高為-7.90m，基坑槽底距含水層底板為17.75m，滿足基底以下5m之內(nèi)無適當(dāng)隔水層的判定條件，所以本工程判定為“阻水方案技術(shù)不可行”，可采用降水方案。結(jié)合周邊類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，本工程最終選取技術(shù)成熟、施工便利、降水效果好的管井降水方案。

4管井降水方案設(shè)計(jì)

4.1基坑涌水量計(jì)算

（1）依據(jù)勘察報(bào)告及結(jié)構(gòu)資料進(jìn)行基坑涌水量計(jì)算，選用的地質(zhì)參數(shù)見表1。

（2）選用降水計(jì)算模型。

根據(jù)上述基本參數(shù)，參照地質(zhì)概化圖進(jìn)行基坑涌水量計(jì)算。

選用“潛水非完整井”計(jì)算模型[2]，公式如下：

式中：

Q-基坑降水總涌水量（m3/d）;

k-滲透系數(shù)（m/d）;

H-潛水含水層初始厚度（m）;

h-降水后剩余含水層厚度（m）;

R-降水影響半徑（m），對(duì)潛水;

r0-基坑等效半徑（m），。

計(jì)算過程如下：

B/L=48/131=0.366，取η=1.14，則r0=1.14×（131+48）/4=51.015m

根據(jù)地質(zhì)概化圖，H=21.8m，h=21.8-5.05=16.75m，hm=（21.8+16.75）/2=19.275m

R=2×5.05×（12×21.8）^0.5=163.36m

Q=1.366×12×（21.8×21.8-16.75×16.75）/（lg[（163.36+51.015）/51.015]+（16.75-5）/5×lg（1+0.2×19.275/51.015））=4573.04m3/d

4.2降水設(shè)計(jì)參數(shù)

通過以上分析及計(jì)算，確定本次降水設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。

說明：（1）管徑為：外徑/壁厚;（2）潛水泵泵量10～15m3/h，施工中可根據(jù)實(shí)際出水量，對(duì)潛水泵量做相應(yīng)調(diào)整以滿足排水需要。

5管井施工工藝及技術(shù)要求

定井位：根據(jù)設(shè)計(jì)方案提供的井位圖、地下管線分布圖的位置，在保證降水效果的情況下，對(duì)井位和井間距做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。正常情況下井位偏差≤50mm，若遇特殊情況（比如地下障礙、地面或空中障礙）需調(diào)整井位時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。

埋設(shè)護(hù)筒：為避免鉆進(jìn)過程中循環(huán)水流將孔口回填土沖塌，鉆孔前埋設(shè)鋼護(hù)筒。護(hù)筒外徑0.8m，深度視地層情況而定。在護(hù)筒上口設(shè)進(jìn)水口，并用粘土將護(hù)筒外側(cè)填實(shí)。護(hù)筒必須安放平整，護(hù)筒中心即為降水井中心點(diǎn)，當(dāng)上部回填土顆粒較大時(shí)，則采用人工挖孔護(hù)壁，防止鉆孔內(nèi)漿液的流失，保證鉆進(jìn)正常進(jìn)行。

壘砌泥漿池：在不具備挖設(shè)泥漿池的情況下，為保證鉆進(jìn)過程中水流循環(huán)及保存鉆孔出渣，并且不破壞現(xiàn)狀路面，在路面壘砌單井體積1.5倍的泥漿池，泥漿池底部鋪墊塑料布防止?jié)B水。

鉆機(jī)就位、調(diào)整：鉆機(jī)就位時(shí)調(diào)整鉆機(jī)的平整度和鉆塔的垂直度，對(duì)位后用機(jī)臺(tái)木墊實(shí)，以保證鉆機(jī)安裝平穩(wěn)。

鉆孔：在鉆孔過程中保證孔內(nèi)泥漿液面高度與孔口平，嚴(yán)防塌孔。在地層條件允許的情況下，盡量使用地層自造泥漿成孔，若鉆孔通過易塌孔的流砂層或泥漿漏失嚴(yán)重的地層時(shí)，采用人工造漿護(hù)壁鉆進(jìn)，泥漿比重調(diào)至1.1～1.3。為提高鉆進(jìn)效率和成井質(zhì)量，采用反循環(huán)鉆進(jìn)工藝成孔。

換漿：鉆孔至設(shè)計(jì)深度以下0.5m左右，將鉆頭提高0.5m，然后用清水繼續(xù)反循環(huán)操作替換泥漿。

下管：下管前檢查井管是否已按設(shè)計(jì)要求包纏尼龍紗網(wǎng);無砂水泥管接口處要用塑料布包嚴(yán)，以防地層中細(xì)砂層流失，造成地面下沉。井管確保在井孔居中不歪斜。

填濾料：填料從井四周均勻緩慢填入，避免造成孔內(nèi)架橋現(xiàn)象，洗井后如發(fā)現(xiàn)濾料下沉及時(shí)補(bǔ)充濾料，填料高度嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求執(zhí)行。

洗井：采用壓風(fēng)機(jī)洗井，當(dāng)井內(nèi)沉沒比不夠時(shí)及時(shí)注入清水。對(duì)于不同含水段采用雙隔離塞水氣方法沖洗，然后再撈砂，直到水清砂凈為止。

6降水實(shí)施效果

本項(xiàng)目降水工作在基坑開挖至地表以下3m時(shí)啟動(dòng)，群井連續(xù)抽水15d后，各降水井內(nèi)地下水位穩(wěn)定在基坑槽底以下約3m處深度，通過對(duì)位于坑內(nèi)的3處水位觀測(cè)孔的水位監(jiān)測(cè)，坑內(nèi)地下水位均低于基坑槽底標(biāo)高以下1m，滿足降水設(shè)計(jì)要求，在后續(xù)基坑開挖過程中，從開挖揭露的土層來看，土層基本達(dá)到了坑內(nèi)疏干效果，滿足基坑安全開挖所需。經(jīng)過對(duì)坑內(nèi)水位觀測(cè)孔的水位變化走勢(shì)分析，坑內(nèi)地下水位下降隨降水時(shí)間的關(guān)系變化大致呈曲線趨勢(shì)[3]，如圖2所示。

7結(jié)語

通過本工程實(shí)踐，表明管井降水技術(shù)在深基坑工程中安全可靠、技術(shù)可行，設(shè)計(jì)中選取合理的地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行水量估算，再根據(jù)水量大小確定降水井的布置參數(shù)，基本可保證基坑的整體降水效果。從設(shè)計(jì)和施工角度，可結(jié)合工程實(shí)際，進(jìn)行必要的方案優(yōu)化和精心組織，確保建設(shè)工程效益與效率的最大化。

（1）降水啟動(dòng)初期，水位較高，基坑涌水量較大，為加快降水效果，初始抽水時(shí)可適當(dāng)調(diào)大抽水泵量。同時(shí)，在后期抽水階段，由于水位下降已趨于平穩(wěn)，可以根據(jù)工程所需，適當(dāng)?shù)挠行?、間隔關(guān)停部分降水井，既可減小抽水量，又可節(jié)約工程造價(jià)。

（2）管井的成井質(zhì)量直接決定了降水效果，由于井點(diǎn)施工隱蔽性很強(qiáng)，所以應(yīng)加強(qiáng)施工全過程的質(zhì)量監(jiān)督，嚴(yán)格控制成井中的孔徑、孔深、下管、填料、洗井等關(guān)鍵工序[4]，在保證單井出水能力的同時(shí)，也可有效預(yù)防抽水含砂量超標(biāo)引發(fā)過大地面沉降。

（3）在地下水控制措施方面，管井降水效益顯著，是值得大力推廣的技術(shù)。但是從水資源保護(hù)方面考慮，開采地下水對(duì)水資源確實(shí)存在一定的影響，工程實(shí)際中應(yīng)合理制定降水方案，可采用降堵結(jié)合方案，減量開采地下水，同時(shí)對(duì)抽取得地下水宜進(jìn)行二次合理利用，避免資源浪費(fèi)。

參考文獻(xiàn)

[1] DB11/1115-2014，城市建設(shè)工程地下水控制技術(shù)規(guī)范[S].

[2] JGJ111-2016，建筑與市政工程地下水控制技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 吳林高.工程降水設(shè)計(jì)施工與基坑滲流理論[M].北京：人民交通出版社，2003.

[4] 姚天強(qiáng)，石振華.基坑降水手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006.