深基坑粉土地層降水工程特點及技術分析

張明海

（河南省鄭州市新鄭市龍王鄉梁州大道中國電建五處，河南 鄭州 451199）

近幾年來隨著我國基礎設施建設速度的不斷加快，尤其是道路設施變得更加完善，在一些地形比較復雜的地區遇到深大基坑的可能性越來越大，其中以沿海地區的深基坑工程居多[1-2]。當地下水位埋藏的比較淺時，在開挖基坑的過程中需要采用專門的降水措施確保基坑足夠干燥，減少基底隆起，避免流砂等，還可以使土體的穩定性和強度提升，為施工提供保障[3]。本文主要針對鄭州航空港經濟綜合實驗區（鄭州新鄭綜合保稅區）新港十一路跨梅河支流橋梁工程的降水工程進行分析論證。

1 工程基本情況

1.1 工程簡介

鄭州航空港經濟綜合實驗區（鄭州新鄭綜合保稅區）新港十一路跨梅河支流橋梁工程位于航空港經濟綜合實驗區（鄭州新鄭綜合保稅區）南水北調總干渠以東新港十一路位置。結合新港十一路跨梅河支流橋承臺工程設計及實際情況，由于河道暫未施工，根據施工圖紙設計橋臺承臺頂標高112.449 m，墩柱承臺頂標高108.369 m，原地面高程116.34 m～116.97 m，橋臺承臺基坑挖深大于6.1 m；墩柱承臺基坑挖深大于10.2 m,平均開挖深度約10.5 m。結合場地水文地質等情況，以及基坑開挖深度情況，該施工場地地層穩定、預計基坑開挖受地下水影響較大。

1.2 地質條件

1.2.1 氣候及地形條件

氣候條件：新鄭市屬典型的中緯度暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明，氣候溫和，雨熱同期。年平均日照2114.2 h，日時數多，總輻射量大。7、8、9 三個月的降雨量占全年降雨量的55%。本地區多年平均氣溫14.4℃，極端最高氣溫43℃，極端最低氣溫-17.9℃。多年最大風速：2.1 m/s。

地形條件：地貌單一，地形較平坦，地貌單元屬山前沖洪積平原，適宜進行工程建設，絕對高程115.65 m～116.97 m（85 國家高程基準）。有兩條十字交叉寬6 m 鄉鎮道路兩條，場地范圍內主要為耕地。

1.2.2 地質構造

本工程近場區內大面積被第四系沉積物覆蓋，斷裂構造比較發育，以北西、近東西向斷裂為主。由于斷裂大多展布于平原區，地表出露很少，多數為隱伏斷裂。

1.2.3 地下水條件

據調查本區域內地下水位年變幅1.0 m～2.0 m左右，近3 年～5 年最高水位埋深約2.0 m（標高114.0 m 左右），歷史最高水位1.0 m（標高115.0 m 左右）。屬第四系松散巖類孔隙潛水，地下水的補給主要為大氣降水，環境類型為Ⅱ類。

2 降水目標和特點

2.1 目的

勘測設計院所提供的關于本工程的勘察報告對于水文特征當中的水位線進行了專門的描述，通過計算可以得到，水位線的絕對標高在112.0 m～112.5 m 之間。按照施工圖紙設計可以發現承臺底的標高為106.369 m。通過對比發現施工范圍內地下水位線均高于施工底面高程，不能滿足承臺施工的條件要求，故需要進行現場降水施工。另外通過降水施工來確保后期的施工安全。

2.2 降水工程特點和對策

當地下水位埋藏位置比較淺時，基坑開挖過程中應當采用降水措施，從而確保基坑處于干燥狀態，為施工提供便利[4]。在粉土地層中，深基坑降水對于地層變形穩定性和對于降水范圍的影響，都是深基坑工程在實際設計和施工開展過程中的關鍵問題。粉土地區所發生的很多基坑失穩問題都是與地下水之間有著密不可分的關系。工程降水會使得地下水位降低，發生滲流現象，影響到周圍地層的變形以及基坑的性狀等[5]。

就本次工程來看，墩柱承臺頂標高108.369 m，原地面高程116.34 m～116.97 m，橋臺承臺基坑挖深大于6.1 m；墩柱承臺基坑挖深大于10.2 m,平均開挖深度約10.5 m。結合場地水文地質等情況，以及基坑開挖深度情況，該施工場地地層穩定、預計基坑開挖受地下水影響較大，承臺基坑開挖時采取適當的降水措施，以保證承臺正常施工，質量可靠。

結合降水工程的特點，制定完善的施工流程和方案，同時為了確保施工方案的有效落實，還需要制定與其配套的相關措施。

3 深基坑粉土地層降水技術

3.1 降水設計

（1）計算基坑井間距以及單井的數量。基坑管井的點數方法及結果：管井數量為：n=1.1Q/q=40.7；井點間距d=2×（90+120）/40.7=10.3 m。綜上取管井點數41 個，井點間距取10 m，根據現場實際情況，并在拐角處適當加密。

（2）降水井施工的相關設計。采用管井降水方案，在基坑周邊布置41 眼降水井，降水井采用混凝土無砂管井，管井施工孔徑為650 mm，管井內徑400 mm，降水井深度20 m（在相鄰兩排承臺中心線上設置6 眼降水井，待第一層土方開挖完成后施工，井深16 m，間距15 m），降水井間距平均10 m（拐角處適當加密按8 m 布置）；并布置2 口15 米深觀測井，便于日常觀測、檢查降水高程。共設置井61 眼，其中20 m 深降水井41 眼，16 m深降水井18 眼，15 m 深觀測井2 眼。

3.2 降水方案

降水井采用混凝土管井，高出地面30 cm，管井內徑400 mm，壁厚60 mm、管井施工孔徑為650 mm，井壁外通填濾料，降水井間距10 m，均勻布置在基坑四周；因本次降水井是在河道土方開挖一層后布置，第一層初擬開挖3.42 m，基坑設計邊坡1∶0.75，布置的降水井在施工紅色范圍線內，根據現場實際情況布置在基坑周邊。

本次基坑在土方開挖過程中采用分段和分層開挖方法，將降水施工和土方開挖工作緊密結合。

第1 層作業段開挖3.42 m，同步施工降水井（降水井可提前施作，計劃投入4 臺鉆井設備，每臺設備配備4 名作業人員）、排水管布設；

第2 層開挖3 m（依據降水效果和高程指導開挖）；

第3 層開挖4.08 m（做好第二次開挖后的安全防護和地面排水設施）。

降水井通過潛水泵抽水后采用φ50 輸水管，將水導入φ800 的波紋排水管。φ50 輸水管與排水波紋管采用三通接頭的方式連接。波紋管布置在基坑設計邊線外1.5 m～3 m 的位置，以免太靠近開挖邊線，存在滑塌危險；具體位置可根據場地實際情況進行適當調整，波紋管設計縱坡比為0.1%，東南角低于西北角。在將地面清理干凈之后，直接將波紋管坐落在地面上時必須單獨設置管座。現狀河道右岸與規劃雁鳴路相鄰，經現場踏勘，現狀路邊未設置市政雨水井，現場東側有一條舊河道，可用于排除降水井抽出來的水。經現場踏勘，舊河道滿足排水要求，施工現場距離梅河距離較近，擬采用波紋管連接至舊河道。為減少排水管下游排水設施的淤積，擬在排水管路徑上每隔50 m 設置一座沉砂池，沉砂池尺寸為1 m×1 m×1.5 m，池壁厚0.2 m。潛水泵長期工作時要定期上下活動，防止潛水泵陷入泥沙而無法拔出。當降水深度達到施工要求水位時，適當減少降水井運行，防止抽水過多破壞環境，以滿足現場實際需求為準。

3.3 深基坑降水施工

（1）管井設計。圖1 為管井抽水孔鉆孔的基本情況，設計井深為20 m；井斜：孔斜率＜1%；井孔結構：降水井采用混凝土管井，管井內徑400 mm，壁厚60 mm，管井施工孔徑為650 mm，井壁外通填濾料，成井后加蓋井蓋。

圖1 管井抽水孔鉆孔的基本情況

（2）設備安裝。選擇水源100 型鉆機成套設備進行施工，設備安裝周正且水平；所有的電器均有接地設置。鉆塔注意水平，受力部位應避免雨水和泥漿浸泡。按照規定安裝相關設備，泥漿泵和鉆機等確保穩固；施工現場布置管材、工具等應當整齊，不得隨意擺放。開鉆之前必須要得到相關部門驗收合格。

（3）泥漿性能指標的設計以及具體施工。比重：1.10～1.15；粘度：20 s～22 s；失水量：小于15 ml/30 min；含砂量：小于1%；pH 值：8～9；抗溫性：70°C；膠體率：大于97%。泥漿配置流程：開鉆之前配置15 m3～20 m3左右——清水和鉆土粉混合攪拌均勻——加入純堿，攪拌成基漿——加入CMC，用于控制失水的情況，讓泥漿的性能能夠滿足需求。同時還需要做好泥漿的護理和維護，發現變壞立刻調整，避免性能變化太大。同時對沉淀池進行定期清理，確保泥漿凈化。制定完善的規章制度，安排專人進行維護。

（4）施工程序。圖2 為降水施工的具體程序。

圖2 降水施工示意圖

3.4 深基坑降水相關保障措施

（1）資源保障。根據工程實際需求隨時增加施工力量，盡可能采用平行作業施工辦法，減少施工周期，做好施工工序的銜接與轉換，避免施工中斷；做好相關準備工作，如準備充足的設備和材料；采用分班制模式，確保24 h 施工。

（2）技術保障。合理安排施工順序，確保流水和平行作業能夠合理開展；編制詳細的施工進度計劃，做好分部分項相關工作，選擇質量更高、工期更短的方案，確保施工進度不受影響；采用動態分析和管理模式，確保工期；建立完善的質量保障體系，采用新材料、新工藝，以及當前社會比較先進的現代化施工器械，促進生產效率的進一步提升。

（3）質量保障。深基坑降水開挖風險較大，發生基坑塌方等質量事故的可能性更大。所以必須要把好質量關[6]，組織素質高，技術強，團結的項目部，建立健全相關的質量保障體系，全面管理施工質量。

4 結語

本深基坑降水具有排水量大、降深大、排水效果好、對平面布置干擾小等優點。降水施工完畢后，對該工程進行了群井降水試驗，通過測定降壓井單井實際涌水量、檢驗降水水位等，結果證明本文中的降水施工設計方案是可行的、合理的，可以達到工程及規范要求。