淤泥質軟土高承壓水地層逆作深基坑降水施工

張濤

(中鐵十六局集團公司北京軌道交通工程建設有限公司，北京 101100)

天津濱海于家堡地區屬淤泥質軟土地層，具有地下潛水位高，承壓水頭高，淤泥質軟土層含水量大且滲透系數小等特點，蓋挖逆作施工深基坑地下工程施工，對基坑淺層疏干降水和深層減壓降水施工技術提出了較高的要求，采用有效基坑降水技術是保證特殊水文地質條件下整個基坑土方開挖和結構施工階段基坑穩定的關鍵。

1 工程概況

于家堡站交通樞紐土建四標總建筑面積約65 395.9 m2，包括位于Z1線北側的軌道交通B2線部分地下結構工程及部分社會車停車場工程。基坑深約17 m，圍護結構采用地下連續墻;中間支撐樁柱采用鋼管柱和鉆孔灌注樁;主體結構為地下2層多跨式框架結構，采用蓋挖逆作地模施工工藝。天津濱海于家堡地區屬于沖海積平原，地質條件復雜，地下約18 m以上為淤泥質土層，塑性差，透水性差。地下約20 m～55 m范圍為細砂層，含水量大，具有微承壓性，埋深在18 m～20 m和55 m～60 m范圍為粘土層，可視為相對隔水板。根據場地地下水埋藏條件，可將地下水劃分為淺層地下水和深層承壓水。淺層地下水埋深淺，初見水位0.50 m～1.50 m，深層承壓水水頭高度高，約－9 m。

2 逆作地下工程深基坑降水意義

1)有效減少被開挖土體的含水量，防止土體在開挖過程中發生縱向滑坡，便于挖掘機挖土、土方外運和坑內施工作業。

2)有效降低下部承壓含水層的水頭高度，防止基坑底板發生管涌、突涌等不良現象，確保基坑底板的穩定性。

3)有效減少逆作結構下部原狀土體含水量，為結構施工提供足夠的豎向承載力，同時保證逆作結構地模高程變化趨于穩定狀態。

3 降水方法選擇

降水井一般有電滲井點、輕型井點、噴射井點、大口徑井點等方法。1)電滲井點，較為貴重，一般性基坑不宜采用，適用于淤泥質粘土。2)輕型井點，可降低水位，價錢較為便宜，但是有效深度不夠，適用于挖深較淺的基坑，布設在基坑外側，同時可起到加固土體的效果。粘土層不適用。3)噴射井點，含水量較高的土層，尤其是含砂土層適用，但出水量不大，一般用于輔助降水。4)大口徑井點，也就是常說的管井，適用于滲透系數較高的土體疏干，加上真空負壓后可用于粉土層、淤泥質粘土層。針對于家堡交通樞紐工程基坑較深、淤泥質粘土層、地下水豐富的特點，并結合經濟效益方面因素考慮，綜合考慮選用大口徑井點降水方法。

4 降水井設計與布置

本工程降水井包括淺層疏干井和深層減壓井(見圖1)。

圖1 淺層疏干井與深層減壓井構造圖（單位：m）

本基坑包括停車場基坑深16.0 m，B2基坑深17.0 m，根據計算，當開挖至基坑底時，承壓水靜止水位為9 m深時需要在坑內布置9口深層降水井，另考慮備用井按降水井的40%布置，則需布置3口坑內備用深層降水井，同時預留坑外觀測井2口(見表1)。

表1 基坑降水井工程參數表

5 成井施工

施工機械設備降水井選用工程地質鉆機及其配套設備。成孔時采用正循環回轉鉆進泥漿護壁的成孔工藝。

1)鉆進成孔。鉆進時輕壓慢轉，當鉆具全部進入粉土層及砂層后，可適當加壓，提高轉速。成孔施工采用孔內自然造漿，鉆進過程中泥漿密度控制在1.05～1.20，當提升鉆具或停工時，孔內必須壓滿泥漿，以防止孔壁坍塌。2)清孔換漿。鉆孔鉆進至設計標高后，在提鉆前將鉆桿提至離孔底0.50 m，進行沖孔清除孔內雜物，同時將孔內的泥漿密度逐步調低，返出的泥漿內不含泥塊為止。3)下井管。按設計井深預先將井管排列、組合，下管時所有深井的底部按標高嚴格控制，并且保持井口標高一致。井管應平穩入孔，每節井管的兩端口要找平。為了保證井管不靠在井壁上和保證填料厚度，在濾水管上下部各加一組扶正器，保證環狀填料間隙厚度大于180 mm，外包一層30目～40目濾網。下管要準確到位。自然落下，稍轉動落到位，不可強力壓下，以免損壞過濾結構。井管到位后下鉆桿泥漿稀釋，在稀釋泥漿時井管管口應密封，使泥漿從過濾器經井管與孔壁的環狀間返回地面，稀釋泥漿應逐步緩慢進行。4)回填濾料。填濾料前在井管內下入鉆桿至離孔底0.30 m～0.50 m，井管上口應加悶頭密封后，從鉆桿內泵送泥漿進行邊沖孔邊逐步調漿使孔內的泥漿從濾水管內向外由井管與孔壁的環狀間隙內返漿，使孔內的泥漿密度逐步調低，然后開小泵量按井的構造設計要求填入濾料，并隨填隨測濾料的高度，直至濾料下至預定位置。填濾料時，根據孔口返水情況調整泵量。填濾料過程中要跟蹤濾料上返高度，當濾料密實到設計高度后，向井管與孔壁間投粘土球止水，粘土球上部用粘土塊填孔密實，防止泥漿及地表污水流入井內。5)洗井。在提出鉆桿前利用井管內的鉆桿接上空壓機抽水洗井，吹出管底沉淤，直到水清不明顯含砂為止。

6 抽水試驗

在全部降水井施工結束后，進行1次單井及群井抽水試運行，檢驗施工用電及排水情況，同時觀測各井水位，根據各井的實際位置和實際出水量，計算與確定含水層的水文地質參數。根據基坑分段開挖和支撐的施工實際工況，對降水運行進一步細化，提出每個工況下開啟降水井的數量和井號，并計算出該工況下地下水位的安全深度，以指導降水運行。

7 降水運行

1)淺層降水井運行。a.淺層降水井降水應在基坑開挖前15 d～30 d或更早進行，以保證有效降低開挖土體中的含水量，確保基坑開挖施工的順利進行;b.水位降至坑底設計標高以下至少0.5 m后，方可進行第一步土方開挖施工。

2)深層降水井運行。深層降水井的運行必須堅持“分層降水、按需降水、動態調整”，堅持運行過程的信息化施工管理;對于深層降水井，為減少降水對周圍環境的影響，必須按需降水，隨開挖深度的逐漸加大，逐步降低承壓水頭;降水運行時開啟減壓抽水井數量和抽水量大小，應根據基坑開挖深度和對應的安全承壓水頭埋深進行控制。降水運行時，隨開挖深度的逐漸加大，逐步降低承壓水頭，以盡量減少減壓降水引起的相鄰地面沉降(見圖2)。

8 信息化監測

降水運行過程中需對降水抽水量、基坑內外潛水位及承壓水位、地表沉降、基坑位移等進行監測，并將各工況的進展情況及監測資料報送各參建單位，以便掌握降水運行的過程，提高預警機制。

圖2 基坑開挖深度與安全承壓水位埋深關系曲線圖

9 逆作深基坑降水施工要點

針對淤泥質軟土地層高承壓水工程條件，深基坑降水除應滿足一般基坑降水要求外，重點是控制好基坑地下水處理與土方開挖、蓋挖結構施工之間的關系。1)土方開挖前，宜提前20 d進行降水，將地下潛水位降至基坑底開挖面以下1 m。針對淤泥質軟土地層含水率大、塑性差，且透水性差的特點，可采用一般大口井點降水與真空泵相結合的方式，通過真空負高壓將淤泥質軟土水分有效疏干，為機械開挖土方提供基本的施工條件。2)土方開挖階段應嚴格按照分層、分段、對稱放坡開挖的原則進行施工，確保開挖土體邊坡的穩定。3)對于深層承壓水，宜重點處理好承壓水頭高度與土體開挖面的豎向位置關系，滿足“按需合理降水，動態信息化監控”的基本原則，從而提高基坑穩定性，防止基坑突涌、圍護結構滲漏等風險發生。4)蓋挖結構層板施工時，地模下部原狀土體應為上部結構施工提供足夠的豎向承載力，因此，基坑降水宜適度、合理，嚴禁過度降水。

10 結語

深基坑降水效果對基坑的施工安全和施工質量有著重大的影響，在施工過程中應采取更加積極有效的方法，確保基坑穩定。本工程針對淤泥質軟土富水地層特殊水文地質條件，總結提出了蓋挖逆作深基坑工程淺層疏干降水與深層減壓降水施工的關鍵技術，有效減少了土方開挖過程土體含水率，降低承壓水頭高度，同時為蓋挖逆作結構提供可靠的地基承載力，確保了土方開挖和逆作結構施工的基坑穩定性，為類似工程的施工提供了可靠借鑒。

［1］ 趙志縉.簡明深基坑工程設計施工手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社，2000.

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［3］ 付志華.深井井點降水在管溝開挖中的設計與應用［J］.山西建筑，2006，32(3)：122-123.

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