巖土結(jié)合地質(zhì)條件的深基坑設(shè)計分析

摘要：本工程在復雜的地質(zhì)條件，且當前的降水技術(shù)僅能將地下水降低至中風化泥巖層以上2m左右的情況下，通過采取管井降水+明排+盲溝的技術(shù)措施進行降水，高質(zhì)、高效地完成了某國際廣場深基坑工程的施工。

關(guān)鍵詞：巖土；地質(zhì)條件；基坑

1 工程概況

某國際廣場位于天津市濱海新區(qū)。由五星級國際酒店（37層）、超甲級寫字樓（39層）、酒店式公寓（41層）3幢塔樓組成，采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)（部分樓層柱采用鋼骨混凝土柱），筏板基礎(chǔ)，總建筑面積238465.78m2，其中地下53005.83m2，高168m的水晶造型建筑群將成為成都新中心地標性建筑。本工程地質(zhì)條件情況為：土體主要是人工填土、黏性土、粉土、砂層、卵石層、強風化及中風化泥巖。場地地下水主要為第四系孔隙潛水類型，砂卵石層為主要含水層。場地部分地段受生產(chǎn)生活用水影響存在上層滯水。場地潛水穩(wěn)定水位在-9.1m～-7.8m左右，地下水有隨季節(jié)變化的特點，根據(jù)本區(qū)域地質(zhì)水文資料，在正常情況下，場地年最高潛水位在-4.0m左右。

2 降排水設(shè)計

2.1 管井降水+明排+盲溝方案

基坑裙樓大面積開挖深度為-22.0m，主樓開挖深度為-24.0m，主樓電梯深坑最大開挖深度為-28.0m。由于基巖埋藏深度約-12m～-13m，基巖為弱透水的泥巖，目前的降水技術(shù)僅能將地下水降低至基巖頂板以上2m左右，即地下水位降低至地表下11m左右，管井降水施工需結(jié)合明排及盲溝措施，來解決地下水對工程施工的影響。

（1）降水方案：本工程基坑開挖深度和基坑護壁支護樁深度均進入下覆基巖，地下水采用重型井點（管井）降水方案。即在基坑周邊布置降水井，降水距間距約13.0m～17.0m（砂層分布區(qū)降水井間距取小值），降水井深度20.0m，共布置降水井31口。

（2）明排水：設(shè)置降水井后，基巖頂板上-11.0m以下的地下水無法通過降水井降低至作業(yè)面，該深度范圍挖基坑開挖采用明排方式解決，當基坑開挖至基巖面時，應(yīng)在場地周邊設(shè)置排水溝和積水坑并采用水泵抽排地下水。

（3）盲溝排水：當設(shè)置降水井及明排排水后，裙樓開挖深度范圍可順利施工。但主樓范圍的開挖及墊層均屬水下作業(yè)，無法正常操作，所以須在主樓范圍設(shè)置盲溝，把地下水有組織排至電梯深基坑部位，集中抽排。

2.2 降水井結(jié)構(gòu)

開孔鉆頭φ580mm；終孔鉆頭φ560mm；降水井采用內(nèi)徑為300mm的鋼筋混凝土井管。設(shè)計過濾器為填礫過濾器，填礫規(guī)格4mm～10mm的礫石，填礫厚度大于100mm；礫石填至距地面3.00m時，用黏土封孔。井管結(jié)構(gòu)設(shè)計如下：20.00m深降水井。

2.3 抽水設(shè)備和排水系統(tǒng)

（1）抽水設(shè)備采用QY型潛水泵，額定流量為30m3/h，揚程不小于30.00m。

（2）排水系統(tǒng)分為：①明排水系統(tǒng)：基坑開挖后現(xiàn)場十分狹窄，加之基坑坡頂附近有一定變形，明溝容易開裂滲漏，影響基坑的穩(wěn)定性，因此，降水井至沉淀池之間采用鋪設(shè)排水鋼管形成主排水管，降水井排水管接入主管，排入沉淀池中；基坑頂部四周設(shè)置排水溝，排水溝與沉淀池相連，用于地表水的有組織排放；隨著土方開挖過程，在開挖四周設(shè)置臨時排水溝及集水井，并用水泵抽排至沉淀池。沉淀池的設(shè)置根據(jù)現(xiàn)場市政管網(wǎng)分布情況，設(shè)置在坑4個角部位置。沉淀池采用紅磚砌筑，內(nèi)外面1:2水泥砂漿抹面。沉淀池長約4.5m，寬約2.0m，深度1.2mm～1.4m，沿長度方向分隔成3個沉淀池，抽出來的水經(jīng)三級沉淀后排入城市雨水管中。這是為了保證排水順暢，不對基坑和周邊環(huán)境造成不利影響。②盲溝排水系統(tǒng)：分為主樓深基坑降水、排水盲溝、潛水泵等。主樓深基坑降水：在原設(shè)計的消防集水坑（電梯深基坑）部位設(shè)置小型降水井，深度約2.0m，φ400mm。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在酒店、公寓筏板各設(shè)置2個降水井，辦公樓筏板設(shè)置4個降水井。排水盲溝：因基底泥巖透水性較差，所以在筏板墊層底應(yīng)設(shè)置200mm×200mm排水盲溝，坡向深基坑降水井。潛水泵：采用WQS-20-40-7.5型潛水泵，一次性投入使用。排水管：采用DN50鋼管，上口標高離筏板面約300mm，在筏板中部焊接φ200mm×2mm鋼板止水環(huán)，距離管端100mm設(shè)置止水閥，混凝土澆筑至止水閥位置，關(guān)閉閥門。堵水裝置：在澆筑筏板混凝土時先直接填滿深基坑降水井，然后利用DN50排水管上的止水閥門，堵住地下水，最后用混凝土直接封閉排水管。

3 降排水施工

3.1 井管降水

為確保降水井的直徑符合設(shè)計要求，開孔鉆頭的直徑應(yīng)不小于580mm，終孔鉆頭的直徑應(yīng)不小于560mm。成井時，應(yīng)圓整垂直，井管焊接牢固，安裝垂直。洗井采用活塞和空壓機聯(lián)合洗井，以確保洗井質(zhì)量，要達到正常抽水時含砂率小于1/10000之要求，以保證抽水設(shè)備正常運行。施工工藝流程：測量井位→鉆機就位→鉆孔成孔→校核深度，終孔→安裝井管→填礫→洗井。

（1）測量放線：根據(jù)現(xiàn)場給定基礎(chǔ)軸線測放出各井位，打入木樁，并涂上紅油漆作標記。

（2）成孔（關(guān)鍵過程）：鉆機就位安裝好后，核對井位。為防止破壞場地內(nèi)地下管線，應(yīng)人工開挖1.50m深，埋好護壁管（φ700mm），護壁管埋設(shè)完畢后開始鉆進成孔，然后對鉆孔采用泥漿護壁，施工時保持孔內(nèi)泥漿高度，以防止孔內(nèi)垮孔，最終檢查孔深達到設(shè)計深度后終孔。

（3）吊裝井管：用抽筒清孔，吊裝井管。要做到井管之間焊接牢固、安裝垂直。

（4）填礫：在井管外填入規(guī)格4mm～10mm的礫石濾料，填至距地面3m左右，填入黏土封井。

（5）洗井（質(zhì)量控制點）：采用空壓機、活塞聯(lián)合洗井，空壓機洗清之后再用活塞洗井；然后再用重復以上洗井過程，直至滿足設(shè)計要求。每井活塞洗井不少于兩次，每次提拉活塞不少于2h，空壓機洗井不少于2個臺班，以確保洗井質(zhì)量，達到正常出水時含砂率少于1/10000的要求。

3.2 明排水

（1）地表有組織排水：在基坑四周用磚砌300mm×400mm排水溝，內(nèi)側(cè)1:2水泥砂漿抹面，按1%的坡度流向沉淀池，以保證上部地表水不會沿基坑護壁滲入基坑內(nèi)。

（2）基坑內(nèi)明排水：隨著基坑開挖的同時，在基坑底部四周開挖臨時排水溝與臨時集水坑；當開挖至裙樓筏板深度（即-22.0m）時，在基坑四周緊靠基坑外邊線安放寬360mm×360mm的成品排水溝，坡度約0.5％坡向集水井，排水溝設(shè)在基坑四角，同時每隔30m～50m設(shè)置1個，集水井尺寸為寬460mm×800mm×1000mm；再采用潛水泵抽排到基坑上周邊的沉淀池，充分沉淀后用于綠化、沖洗車輛等。

3.3 盲溝排水

主樓基坑開挖至設(shè)計深度后，人工打鑿200mm×200mm排水盲溝，盲溝用卵石回填，上鋪密目網(wǎng)，覆蓋薄膜，避免水泥漿賭塞，并按1%坡度坡向主樓深基坑的降水井，最后用水泵抽排至基坑周邊集水井。根據(jù)實際情況，在酒店及公寓筏板各設(shè)置2個降水井，辦公樓筏板設(shè)置4個降水井，每個降水井用1臺WQS-20-40-7.5型潛水泵抽排水。降水井φ400mm，深度：2.0m，填卵石過濾，厚度大于1500mm，卵石上面用鋼絲網(wǎng)濾器，以方便清理濾渣。

排水管設(shè)置：采用DN50鋼管，長約4m，先用φ16mm鋼筋三腳架點焊牢固，焊接高度約1.5m處，上口標高離筏板面約300mm，然后在筏板中部焊接φ200mm×2mm鋼板止水環(huán)，距離管端100mm處設(shè)置止水閥；當混凝土澆筑至止水閥位置，再關(guān)閉閥門，以保證地下水不再上涌。

參考文獻

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[2]王洪選，孫雪濤，李兆金.基坑加深后的邊坡支護技術(shù)[J].青島理工大學學報，2007，28(3)