西安地區建筑工程深基坑降水方案分析及實施

摘 要：以西安市某建筑工程深基坑降水工程為例，分析其降水專項方案及施工實踐，對降水方案的設計計算、施工工藝及降水監測與維護措施進行了詳細的闡述。通過實踐證明，降水方案及施工工藝合理，對西安類似深基坑降水工程具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：深基坑；降水；方案；施工

1 工程概況

西安市某新建住宅樓西臨6層高酒店，北臨3層高制印車間，東臨新建成22層高層住宅樓，南臨主干街道，地上19、21、23層，地下2層，建筑物高度為67.3m，工程場地地形平坦，地面標高介于410.15-410.46m，最大高差0.31m。地貌單元屬黃土梁洼。基坑開挖包括新建住宅樓與外擴車庫地下室，開挖深度12.6m，基坑降水面積約3250m2。

2 地層結構及巖性描述

根據鉆探揭露，擬建場地地基土的組成自上而下為：場地地層在60.0m深度范圍內主要由：雜填土、黃土、古土壤、粉質粘土、中粗砂、粉質粘土、中粗砂、粉質粘土中粗砂、粉質粘土等構成。地層結構及巖性描述：雜填土：呈褐～黃褐色，以粘性土為主，含磚瓦碎片、木灰、煤渣、異色土塊，土質疏松。黃土：呈褐黃色，含云母片，偶見蝸牛殼，零星結核，大孔隙、針孔發育。古土壤：呈淺紅褐～褐紅色，含鈣膜，碎塊結構，有結核，層底有約20cm厚的結核富集成層，孔隙較發育。粉質粘土：呈褐黃～黃褐色，含蝸牛殼碎片、氧化鐵錳質斑點、 云母，零星結核石，孔隙中等發育。中粗砂：呈褐黃色，礦物成份以石英、長石、云母為主，少量暗色礦物，顆粒較均勻，密實。

3 水文地質條件

勘察階段由鉆孔實測地下水穩定水位9.56-9.93m，場地地下水屬潛水類型?？辈炱陂g地下水屬年內平水位期。據西安地區性資料，場地地下水年季節性變化幅度約為1-2m。受周圍建筑場地施工影響，地下水位存在上浮的可能。設計時滲透系數可取5.0m/d。

4 基坑降水方案設計計算

4.1 基坑降水井設計情況

根據西安地區基坑降水經驗，較多采用管井降水，這主要是考慮黃土地層在室內試驗做出的滲透系數小，而實際卻具有較好的透水性這一特點，本工程擬采用管井井點降水方案。

降水井11口，觀測井1口，觀測井結構同降水井，井深均為35m，井外徑Φ800，濾水管內徑Φ500，濾水管采用無筋混凝土濾水管，井管外采用天然圓礫填料。井間距為20m左右。在基坑開挖線外約1.5m處打孔，打孔處距開挖線距離及具體位置根據現場實際情況略作調整。

4.2 基坑降水井設計計算及驗證

設計參數：①基坑降水深度S0：根據其勘察時揭露的地下水位情況，場地地下水位埋深按7m考慮。S0=基坑深-地下水位深+2=12.6-7+2=7.6m。②基坑降水面積F：F=65×50=3250m2。③含水層滲透系數K：根據巖土工程勘察報告書提供，取值5.0m/d。④降水井設計降深：Sω=S0+1.5=7.6+1.5=9.1m。⑤降水井動水位：H'=地下水深+Sω=7+9.1=16.1m。⑥降水井深度Z0：Z0=H'+1/i×降水井間距+降水期間的地下水位變幅+過濾器工作部分長度+沉砂管長度=35m。⑦含水層厚度H：H=Z0-地下水位深=35-7=28m。⑧降水井內壁半徑rω：rω=d0/2=0.25m。⑨基坑等代半徑r0：r0=0.29×（65+50）=33.35m。⑩基坑降水初期影響半徑R：R=2Sω（HK）1/2=215.3m。 井點系統影響半徑R0：R0=r0+R=248.7m。 設計井數n：取降水井11口。

4.3 基坑涌水量Q計算

Q=1.366×K（2H-Sω）Sω/（logR0-logr0）=1.366×5×（2×28-9.1）×9.1/（lg248.7-lg33.35）=3340.64m3/d

4.4 單井出水量q

q=24×l×d/α′=24×10×500/130=923m3/d

其中l（m）為過濾器進水部分長度，d（mm）為過濾器半徑，α′為與含水層滲透系數有關的經驗系數，取130（建筑基坑支護技術規程應用手冊16.2.4式）。

考慮施工等各種因素，實際單井出水量達不到這個數值。

5 降水井施工

5.1 降水井施工工藝

井點定位→鉆孔→清孔→安裝混凝土管井管→回填濾料 封口→洗井→安裝水泵及控制電路→試抽水→降水井正常工作→基礎施工→基礎回填→管井封閉→設備退場

（1）降水井定位、鉆孔、成井。降水井采用鍋錐鉆機成孔的方法，定位放線由專人負責。開孔口徑800mm，鉆機鉆至設計標高，然后下入管內徑500mm的無筋混凝土濾水管。要求濾水管的孔隙率不小于15%。下管采用懸吊式托盤下管法，管筒在砂層段用60目尼龍紗網包封嚴密，以防涌砂。在下濾水管前先下長1.0m沉淀管（砼實壁管），然后再下砼濾水管，上下管之間用竹皮（細竹子）鐵絲綁扎連接。下管時，必須把管中心對準鉆孔中心，嚴禁管壁與孔壁靠在一起。井管頂部比自然地面高0.5m。下泵宜用麻（或棕）繩吊裝在井內，下到設計深度，并在井口綁牢。（2）填濾料。下管結束后，應立即在管壁與孔壁之間填入濾料，圍填時應慢慢用鐵銑從四周填入，并用鋼筋搗實，防止中間出現漏空現象。（3）洗井。采用排污泵或清水泵洗井，洗井標準以井內抽出的水清澈為準，同時洗井時間不得小于4小時。（4）降水井抽水。每口井放置深井泵一臺，使水位降深達到要求。（5）封井。停泵后，回填1：1砂石至基礎底板標高下1000mm（回填中井內溢水應抽走），再回填1：1水泥砂漿干粉至板底標高下150mm，再回填與基礎底板等強度混凝土至底板頂下50mm，補澆混凝土。上述操作過程快速進行。

5.2 降水井施工質量及技術要求

（1）嚴格按有關規范及設計圖進行施工。鉆孔安裝要調正水平，保持鉆孔垂直，保證鉆孔深度，鉆孔達到設計深度時再多鉆30～50cm。（2）針對地層情況將濾水管準確下置在富水井段，下管時不得左右旋轉或上下串動。（3）井管安裝完畢后，立即填濾料，濾料必須符合要求。井管外圍濾料應均勻下入，避免“架橋現象”。（4）洗井要充分及時。（5）下水泵時，所有泵管連接應擰緊，水泵下置深度應預留井底泥砂段。（6）水泵下好后，應包扎好井口，以防異物掉進孔內，保證每口井正常抽水，并作好抽水記錄。

5.3 地面排水系統設計

根據現場污水管井現狀，可排水處有兩個位置，一處是位于場地東南角的污水井，排入市政污水管道，第二處是位于場地西北角的雨水管井，排入煤航污水管道。根據現場情況，兩個排水口同時使用。

由于現場空間狹小，排水管線設置考慮如下：排水總管先沿施工現場圍墻明設，鋪設DN100排水管，水力坡度5‰，管道連結牢固、嚴密，防止漏水，以免影響邊坡穩定性。在基坑東南角和西北角根據現場場地情況各設沉淀池，沉淀池尺寸根據現場空間情況確定。為防止物體墜入降水井內，降水井用井蓋封口。

6 降水檢測與維護

（1）在基坑進行開挖前15天，開始降水，滿足地基土固結排水的時間。（2）各井點應設置單獨用開關箱，做到一機一閘一保護，以期達到安全用電和停泵與開泵的用電的要求，并在主干集水管與降水井管連接處設置球型閥或將水管上彎止點高于主干集水管50cm，以防某井需要停泵時，主干集水管內的水倒流到該井內。（3）降水工程應分階段進行，第一階段降至設計降水深度的1/2處，且保持該水位一個月左右，再進行第二階段降水，直至降到設計深度，并保持穩定。（4）開始降水前應統測一次自然水位，抽水開始后，在水位未達到設計降水深度以前，每天觀察三次水位。（5）當水位已達到設計降水深度，且趨于穩定時，可每天觀察一次，在受地表水體補給影響的地區或在雨季時，觀察次數宜每天2～3次。當觀察井中的水位超過設計降深時，要即時調節水泵的開啟數量，穩定設計降深水位。（6）根據水位、水量監測記錄，查明降水過程中的不正常狀況及其產生的原因，及時采取調整補充措施，確保達到降水深度。（7）降水期間應對抽水設備和運行狀況進行維護檢查，發現問題及時處理，使抽水設備始終處在正常運行狀態。（8）降水開始后，監測單位應按設計要求的時間，對相鄰建筑進行沉降觀測，根據觀測數據，計算變形值，如果通過驗算接近地基變形允許值，應立即停泵，恢復其地下水原水位，另行采取回灌措施。（9）抽水設備應進行定期保養，降水期間不得隨意停抽。在更換水泵時，應測量井深，掌握水泵安裝的合理深度，防止埋泵和掉泵。（10）注意保護井口，防止雜物掉入井內，經常檢查排水管、溝，防止滲漏，冬季降水，應采取防凍措施。（11）另外備用3～4臺泵組及時快速更換有故障的泵組。

7 應急預案

本工程是深基坑降水工程，為確保正常施工，預防突發事件以及某些預想不到的、不可抗拒的事件發生，事前有充足的技術措施準備、搶險物資的儲備，最大程度地減少人員傷亡、國家財產和經濟損失，必須成立應急預案小組，進行風險分析和預防。

（1）突發事件、緊急情況及風險分析。根據本工程施工特點及周圍情況，在辯識、分析評價施工中危險因素和風險的基礎上，確定本工程重大危險因素是基坑降水引起周圍建筑物不均勻沉降、斷電導致降水工作停止致使基坑水位上升，水位降深達不到設計要求等。（2）突發事件及風險預防措施。a.實行信息化施工的原則，根據監測報告隨時掌握周圍建筑物沉降情況，做好回灌準備。b.準備兩臺備用發電機，以防突然斷電降水停止導致基坑地下水位上升。c.隨時對地下水位進行監測，若基坑降深達不到設計要求，及時通知監理單位、建設單位、設計單位，采取增加降水井等必要的補救措施。

8 結束語

本工程降水方案實施前進行了專家論證和審查，獲得了專家組的一致通過，實施過程中施工范圍內的地下水位降至設計坑底0.5m以上，降水效果明顯，滿足設計和施工要求。根據監測資料顯示，地面沉降、周邊建筑物沉降以及管線沉降均符合規范要求，亦未發生因沉降引起的任何安全問題。表明本項目深基坑降水方案及實施是成功的，可以為西安地區類似深基坑降水方案和施工提供借鑒。

參考文獻

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作者簡介：程彬（1981-），女，籍貫：湖北，地質工程專業碩士研究生，工程師，現從事工程項目管理工作。