深基坑分級降水工藝在不透水層土質條件下的應用

□文/史維樂

深基坑分級降水工藝在不透水層土質條件下的應用

□文/史維樂

當基坑挖深范圍內或坑底存在不透水的淤泥質土層時，在該土層以上適量增設一種井管較短的淺層降水井，利用傳統降水井的降水原理，與設計原有的深層降水井形成不同標高的兩級降水井，達到同一時間、不同深度、同時降水的效果。該分級降水工藝加快了降水施工進度、降水效果好、經濟、施工方便，節省挖土施工工期。

不透水層；分級；降水井；基坑

天津市屬沿海地區，地下水位高，地下土質軟弱，情況復雜。對于城市中心建筑物來說，土方開挖時的邊坡穩定、周邊環境安全是基坑施工的重點。因此，開挖前基坑降水效果是決定土方施工工期的關鍵之一。

1　天津地區傳統降水工藝

天津地區深基坑降水常采用的φ700mm大口井是由無砂大孔管鏈接成的。井底標高一般在基坑底以下6～7m左右，在豎向形成300～350m2左右的降水范圍。但當挖深范圍內或坑底存在不透水的淤泥質土層時，采用傳統的大口井方案，其降水路線被不透水層截斷，降水井難以將不透水土層以上的地下水抽出，降水效果差，導致開挖時部分坑內土體仍維持含水狀態，開挖面泥濘，機械無法正常行走，往往需投入大量人力、物力對開挖面進行處理后才可正常施工，給土方開挖造成了極大的困難和安全隱患、同時也拖延了挖土工期、增加土方工程施工成本。

2　分級降水工藝簡介

該工藝原理是當挖深范圍內或坑底存在不透水的淤泥質土層時，在該土層以上適量增設一種井管較短的淺層降水井，利用傳統降水井的降水原理，與設計原有的深層降水井形成不同標高的兩級降水井。兩級降水井共同工作，同時抽取不透水層上下不同深度的地下水，達到同一時間、不同深度、同時降水的效果。開挖后，當挖土施工至淺層降水井井底標高位置時，馬上廢除淺層降水井，同時保證深層降水井繼續工作，見圖1。

圖1　分級降水工藝

對比傳統降水工藝，該分級降水工藝加快了降水施工進度、降水效果好、經濟合理，給后續挖土施工提供了有利作業環境。

3　工程實例

3.1工程概況

羅蘭商務中心三期2#、3#、4#樓工程位于天津市和平區馬場道、云南路與友誼路合圍地塊內，擬建物為3棟地下2層、地上4～6層的辦公用房，鋼筋混凝土框架剪力墻結構，總建筑面積約為15 000m2，基坑平面面積約3800m2。施工現場地坪為-1.2m，坑底標高為-9.7m，坑深為8.5m，基坑平面形狀呈三角形。

3.2地質概況

場地屬第四系沖積、海積地貌單元，沉積了巨厚的第四系沉積層。地下水屬潛水～微承壓水，地下水初見水位埋深1.50～2.00m，穩定水位埋深一般在1.35～1.90m（相當于現場標高-2.5m），統計結果見表1。

表1　場地16.0m以上地基土層滲透性指標

其中2淤泥質粘土土層呈流塑狀態，為不透水層。本工程坑底標高正位于該土層范圍內。

3.3基坑支護方案

該工程位于市區繁華地段，周圍建筑密集，地下管線復雜，故而控制基坑施工時的變形及周邊沉降是該工程的關鍵。設計基坑支護方案采用φ600mm鉆孔灌注樁做圍護結構，利用負一層結構樓板做水平支撐，基坑南側與原二期工程地下結構相連接，施工后將地下部分連成一個整體車庫。止水帷幕選用φ850mm三軸水泥攪拌樁封閉止水，見圖2。

圖2　羅蘭三期工程支護樁平面布置

止水帷幕樁設計頂標高-2.200m，底標高為-17.00m。樁長L=14.8m。

3.4設計降水井施工情況

基坑采取封閉式降水措施，設計降水井25口，根據土的水平及垂直滲透性指標，井底標高處在-16.200m位置土層中，平均每口井降水面積約300m2。由于坑底標高正位于不透水的淤泥質土層范圍內，所以給降水施工造成不利影響。

3.5實際降水井施工情況

施工中，根據現場實際情況，通過選用分級降水工藝，在坑內不透水土層以上增設淺層降水井8口，井深8m。采用與原有25口深層降水井均勻、交叉的原則進行布置，有效解決了因地下存在不透水土層導致降水困難、效果差的問題。見圖3。

圖3　羅蘭三期工程降水井布置

4　土方開挖施工情況

開始降水一周后進行土方開挖施工。按進度計劃，挖土工期共22d，由于8口淺層降水井同時參與降水工作，開挖后所見，不透水層以上的坑內土呈密實可塑狀態，達到預期降水效果，挖土施工完全可以保證每天出土量在2000～3000m3左右，加快了挖土進度。當開挖至淺井井底處后，馬上廢除已不能繼續工作的8口淺井，而此時深層降水井繼續工作，以保證后續施工的順利進行。最終，該工程挖土實際工期15d，比計劃工期提前7d完成。

5　與傳統降水工藝的施工效果對比

5.1原二期工程施工效果

羅蘭二期工程基坑平面面積7 800m2，基坑深度8.50m，土方開挖施工總土方量約8萬m3，計劃挖土工期32d，實際挖土工期40d。因其地下土質與三期工程相同，也在臨近坑底處存在一不透水土層，但二期工程只按設計要求采用傳統降水工藝進行降水施工，其降水效果差。施工中，因開挖后坑內大面積土體呈濕軟的流塑狀，工作面無法滿足挖土機械正常行走，現場采用填墊白灰措施進行臨時補救，共填墊白灰300 t，花費7.5萬元。其后又因坑內積水嚴重造成的現場窩工，勞動力閑置以及周邊環境破壞等問題，共計損失約20萬元。

5.2目前三期工程施工效果

羅蘭三期工程中應用分級降水工藝，共增設淺層降水井8口，淺層井施工成本加降水臺班費共計約3萬元，降水效果好，加快了開挖時的日出土量。

在土方開挖過程中，對基坑變形進行了實時監測，由于降水效果顯著，土方開挖科學合理，有效地控制了基坑變形和周圍地面沉降，保證了臨近建筑及道路的安全，取得了良好的社會效益。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.03.006

□TU753.66

□C

□1008-3197（2015）03-17-03

□2015-04-03

□史維樂/女，1980年出生，工程師，天津一建建筑工程有限公司，從事工程技術管理工作。