淺析基坑工程中止水帷幕與管井降水方法的結合運用

陳珍珍

(廣東省有色金屬地質局九三五隊，廣東惠州516001）

建筑工程施工中，常常會遇到地下涌水問題，在基坑開挖過程中，由于地下室及基礎深度超過地下水位的埋深，地下水就不斷地滲入基坑內，為了確保基坑開挖及基坑內的正常施工，就必須做好止水或降水工作。基坑止水、降水已經成為了制約基坑整體進度的關鍵因素，尤其對于國內某些沿海地區來說，其地下水位高，地質條件復雜，在深基坑開挖過程中，地下水的滲流將使基坑周圍形成比較大的降水漏斗，影響周邊建筑物，在這個過程中只有采取有效的措施去止水、降水。本文根據實踐經驗，對惠州市某基坑的水泥攪拌樁止水帷幕與管井降水方法的結合運用進行介紹。

1 工程概況

本項目位于惠州市惠城區數碼園，設2層地下室，基坑開挖深度為8.00～9.00m。場地原始地貌為沖積平原，后期經人工大量填土、石，現場地基本平整，四周空曠，交通便利。

1.1 工程地質條件

按場地巖土層層序自上而下分布為：（1）人工填土層；（2）第四系沖積層及（3）下伏第三系泥質粉砂巖層組成，具體分述如下：

①素填土：灰黃色，主要由粘性土及礫石、碎石等組成，部分地段不均勻混夾塊石。

②-1粉質粘土：灰黃色、棕黃色，軟塑—可塑狀，土質較均，局部含少量粉細砂粒。

②-2粉砂：棕黃色、灰黃色，稍密，飽和，充填少量粘粒。

②-4礫砂：黃褐色、灰—灰黃色，中密，飽和，分選性差，局部混夾少量卵、礫石。

泥質砂巖風化層主要揭露有：③-1全風化泥質砂巖、③-2強風化泥質砂巖，為紅褐色，基巖裂隙不甚發育。

基坑側壁土層以欠壓實素填土及可塑狀粉質粘土為主，局部為粉砂層，基坑底部局部出露粉砂層，主要含水層為粉砂、礫砂，場地典型地質剖面圖見圖1。基坑止水所需要的巖土參數見表1。

圖1 場地典型地質剖面圖

1.2 水文地質條件

該場地地下水類型主要為上層滯水、第四系土層中的孔隙水和基巖裂隙水。地下水補給主要依靠大氣降水補給。場地礫砂層屬強透水層，人工填土、粉砂屬于中等透水層，其余各土層均為弱透水層。基巖風化層含基巖裂隙水，基巖裂隙水貧乏，粉砂層、礫砂層處于飽和狀態，且砂層水有一定承壓性，測得地下穩定水位埋深為4.00m。

表1 基坑止水所需要的巖土層參數

2 設計方案

場地四周較空曠，均有放坡位置，可采用分級放坡，0～4.00m采用1：1.5放坡，4.00～8.00m采用1∶1.25放坡，在4.00m處設1.50m寬平臺。基坑北側50m外存在淺基礎民居，降水應考慮對其影響，西側和南側30m外的建筑均為樁基礎影響不大，東側不受影響。降水降深要求：地下室范圍內整體水位應降至承臺底以下0.5m。

本場地基坑的重點在于怎么攔截地下水達到干施工狀態，在該地區常見的止水帷幕有①高壓旋噴樁；②深層水泥攪拌樁止水帷幕，近年來出現了旋噴樁止水帷幕、螺旋鉆機素砼或壓漿止水帷幕，但是這些止水方法造價較高，適用于支護止水一體的，不適用該項目。①高壓旋噴樁適用于填土層、粉細砂、中粗砂、礫砂層的止水。②深層水泥攪拌樁適用于淤泥質土層、粉細砂、中粗砂。但是造價比高壓旋噴樁便宜一半以上。因該場地礫砂層厚度較大且含有少量卵石，比較難達到完全攔截地下水。

根據本基坑地層水文地質條件以及周邊環境條件，本基坑可采用的降水方案有：①輕型井點降水；②整體管井井點降水；③分片明溝加集水井降水。①輕型井點降水：適用于基坑面積不大，降低水位不深的場合。若要求降水深度大6m，理論上可以采用多級井點系統，要求基坑四周外需要足夠的空間，本基坑已不具備條件。②管井井點降水：管井井點適用于滲透系數大的地層，地下水豐富，每口管井出水流量較大，土的滲透系數在5-50m/d范圍內。對于砂礫層等滲透系數很大且透水層厚度大的場合，采用此法最為適宜。但是該場地地下水較豐富，僅采用管井井點降水降水影響半徑較大。③明溝加集水井降水：這是人工強制排降法。它主要排除地下潛水、施工用水和天降雨水。在地下水較豐富地區或者承壓水地區若僅單獨采用這種方法降水，由于基坑底部為粉砂層，容易出現涌砂、流砂現象，施工難度大。

根據上述比選，降水設計應考慮基坑現狀，方案選擇應因地制宜、技術可行、經濟合理、施工快捷，以確保周邊安全以及地下結構施工的順利進行；建議采用深層水泥攪拌樁+整體管井井點降水方案。深層水泥攪拌樁能攔截一部分地下水，減少降水井的數量及降水影響半徑。

（1）在-4.00m平臺處繞基坑一圈設一排?500＠350深層水泥攪拌樁止水帷幕，攪拌樁樁端要求進入全風化層或者強風化巖面。

（2）概化取直地下室周邊輪廓線，確定降水范圍周長和基坑面積；根據基坑面積，地層水文地質參數，經基坑涌水量計算，估算單井日抽水量確定降水井數量；根據單井要求的抽水量，計算降水井濾水管長度；確定管井結構；計算周邊降深；計算周邊沉降。經反復計算，選用的降水方案如下：

①降水井：間距15m，成孔直徑800mm，井底應穿過砂層至少3m。降水井位于地下室輪廓線和已施工的攪拌樁之間；共設30口降水井。

②回灌井：由于基坑周圍地區地下水位隨之下降,使土層中因失去水而產生壓密，導致周圍鄰近建筑物的不均勻沉降或開裂。為了防止這種不利情況的發生，設置回灌井點，井點回灌就是在井點降水的同時，將抽出的地下水通過回灌井點持續地再灌入地基土層內，使降水井點的影響半徑不超過回灌井點的范圍。在基坑北側臨近民房部位，共設6口回灌井，直徑400mm，沿坡頂線按照大約25m間距設置于沉降敏感位置。

③抽排周期：地下室開挖前開始抽水，地下室施工至一定穩定地下水位以上且混凝土強度達到80%的設計值時停止抽水。如果局部可以滿足施工要求時，可根據實際情況停止部分管井降水。停止抽水后，管井應封閉回填。具體設計見圖2、圖3。

（3）排水方案。排水通道截面和排水坡度必須滿

圖2 降水井平面布置圖

圖3 基坑支護剖面圖

足抽水量的要求，可采用管道排水或者排水溝集中排水均可。原則上，排水管溝轉角位置設沉砂池。降水井可就近抽到坡頂排水溝或者沉砂池內。可設坑底排水溝或埋設排水管集中后再次抽排至坡頂沉砂池。場地內積水通過排水盲溝排向降水井來疏干。

3 施工技術要求

基坑止水、降水項目的主要施工工序：基坑開挖至-4.00m時深層水泥攪拌樁放線、施工→管井放線、施工→安裝水泵→抽水→開挖剩余土方，并支護→地下室工程施工、電梯井施工等→停止抽水→封閉管井。

3.1 深層水泥攪拌樁

（1）孔徑：500mm，孔距：350mm，排距：350mm，樁長應穿過砂層進入全風化或強風化巖面。采用四噴四攪施工工藝，攪拌樁水泥摻量不應小于60kg/m，采用P.O32.5R水泥，水泥摻入比a=15%，水灰比0.5，樁體28d無側限抗壓強度不低于0.8MPa；

（2）注漿泵出口壓力保持0.4～0.6MPa，攪拌提升速度與輸漿速度同步進行，攪拌頭提升速度不得大于0.5m/min，以保證加固范圍內每一深度得以充分攪拌；確保樁身強度和均勻性。

3.2 管井降水井

（1）降水井施工。降水井采用回轉鉆機成孔，孔口應設護筒，孔底應至穿過砂層底板3.0m，井管采用鋼筋籠濾水管，為防止雨污水、泥砂或異物落入井中，井管要高出地面不小于200mm，并加蓋或捆綁防水雨布臨時保護。填料采用25～35mm礫石。采用泥漿泵洗井，必須在成井后3h內進行，直至出水清亮。洗井必須達到水清砂凈為止。潛水泵及泵管安裝吊放，置于距井底礫石濾料以上1.0～1.5m處。

（2）降水。根據地下室施工分區，降水井可分片區降排水，但必須確保水位滿足施工要求；抽水采用泥漿泵，其抽水能力不小于16m3/h，揚程不小于25m。抽水開始后，應逐一檢查排水管道是否暢通，有無滲漏現象，如接頭處或排水管滲漏應返工或維修。檢查單井出水量、出水含砂量是否滿足設計要求，當含砂量過大，可將水泵上提，如含砂量仍然較大，應重新洗井。

（3）降水井封閉。降水管井在完成其使用目的后，采用C15素混凝土回填，并人工搗實。

3.3 回灌井

本工程地下水人工回灌的主要含水層為粉砂層、礫砂層，回灌水由抽水井供給。回灌井井口應密封，確保回灌時不漏水，先期采用無壓力回灌，當水位無法滿足目標要求時，采用壓力回灌。同時回灌壓力不宜過大，回灌壓力應控制在0.05MPa以內，當回灌流量不明顯增加時，回灌壓力不要增加，否則回灌井周圍易產生突涌，并破壞回灌井結構。

4 結語

根據基坑開挖過程中對地下水位的監測及定期測量地表的變形情況，及時調整地下水的抽、灌，有效地保證施工的安全性，實現對周圍環境的有效保護。水泥攪拌樁止水帷幕配合管井降水形式有降低止水費用、減少降水影響范圍的效果。

參考文獻：

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