深基坑基巖裂隙水降水施工技術

蔡偉?侯江蘇

摘要：基巖裂隙水根據其成因具有分布不均勻性、承壓性、貫通差異性等特點。賦有基巖裂隙水的深基坑項目，具有降水井施工的難度大、抽水施工要求高等特點。以馬鞍山某深基坑項目為背景，介紹了賦含基巖裂隙水的深基坑降水方案設計及在高強度巖層中設置降水管井的施工方法，有效控制了基坑開挖過程中的地下水位，為基坑順利施工提供了保障。

關鍵詞：深基坑;管井降水;巖石裂隙水

1 工程概況

馬鞍山金鷹商業綜合體項目為馬鞍山市政府重點工程，該項目位于馬鞍山市中心繁華地段，總占地面積約32000㎡，基坑開挖深度7.0m～14.20m，由兩幢超高層及群房組成，總建筑面積約32萬㎡，地下室三層，基坑土方開挖量約45萬m?。基坑周邊環境復雜，東、南兩側緊鄰交通要道，西側距離雨山湖最近距離不到20m，且部分場地為原雨山湖公園池塘回填而成;北側距湖東路第二小學約10m，距市檔案館約1.50m，基坑安全等級為一級。

2 工程地質條件

馬鞍山市區范圍內，大部分地區基巖埋深較淺，一般-20m左右即進入強風化巖，且巖石主要以

強度較高的花崗巖為主，其中碎裂狀強風化花崗巖飽和單軸極限抗壓強度25MPa，中風化花崗巖飽和單軸極限抗壓強度達到85MPa。

根據巖土工程勘察報告，施工場地地質條件自上而下主要描述如下：①層雜填土，土層具高壓縮性、工程地質性能極差;②層、③層均為粉質黏土，土層具中壓縮性、工程地質性能較好、透水性較小;④層全風化花崗巖，工程地質性能較好;⑤層強風化花崗巖，呈碎塊狀，工程地質性能較好。⑥1層碎裂狀中風化花崗巖，工程地質性能一般;⑥層中風化花崗巖，強度較高，工程地質性能較好。

3 水文地質條件

根據地質勘查報告揭露，場地地下水類型主要分為松散巖類孔隙潛水及基巖裂隙水。

潛水主要賦存于上部填土及黏性土中，該含水層（組）連通性、富水性均較差，水量較小，受季節影響較大。

基巖裂隙水主要賦存于下部基巖風化帶中，受風化、裂隙發育程度不同呈網狀、脈狀分布，巖層賦水性及滲透性與裂隙發育情況及貫通情況密切相關，補給及排泄方式以逕流為主。

4 基坑降水設計方案

4.1 方案選擇

根據工程地質勘察報告，上覆土層以賦水性、透水性較小的粉質黏土為主，土層滲透系數均在10-7cm/s數量級，可以預見，除地表徑流（大氣降水）影響外，土層本身縱、橫向地下水補給很少，因此土方開挖過程中以設置排水溝、集水井等明排措施為主。

場地內基巖裂隙含水層賦水性較好，透水性與裂隙發育情況及貫通情況密切相關，且承壓水頭較高，基坑大面積開挖后，不排除有多處冒水的可能性。基巖裂隙水對基坑影響較大，需設置降、排水井降低地下水位。

降水井正式施工前需進行抽水試驗，確定承壓水滲透系數、降水影響半徑等試驗參數。

4.2 試驗降水井方案

（1）本次抽水試驗按基坑底相對標高為-14.9m（本工程+0.00相當于絕對標高+14.0m，所注標高均為相對標高，下同）進行。

（2）場區北側中間位置設置一組試驗井，試驗井由7口管井組成，其中4口為抽水井（J1～J4），其余3口為觀測井（G1～G3）。

（3）管井類型為承壓水非完整井，試驗中采用穩定流抽水試驗。

（4）抽水井井內水位按以下四個梯度控制：-8.0m、-12.0m、-16.0m、-20.0m。

（5）從抽水井向外每隔一定距離布設一個地面沉降觀測點，記錄降水過程中地面沉降變形情況。

試驗井布置如圖1所示

4.3 降水試驗成果

（1）降水井靜水位在自然地面以下1.5米，相當于絕對標高12.5米;

（2）J1、J2井單井抽水約35～40分鐘，井內水位降至井底;

（3）J3、J4井動水位在自然地面以下25.5米，相當于絕對標高-11.5米;

（4）J3、J4井單井每日出水量為180立方米，J1、J2井單井出水量約150立方米;

（5）停止抽水后，90分鐘，井內水位恢復到靜水位及絕對標高12.5米;

（6）降水井抽水過程中，觀測井G3水位變化不明顯，水位在地面以下1.5米，相當于絕對標高12.5米，G2水位在地面以下4米，相當于絕對標高10.0米，G1水位在地面以下21.9米，相當于絕對標高-7.9米。

（7）根據試驗及地質報告相關數據計算，本次試驗范圍內承壓水滲透系數約為K=3.45m/d，影響半徑R=445米。

4.4 正式降水井方案

根據降水試驗結果及本場地巖石承壓裂隙水分部不均等特性，本工程管井降水正式方案如下：

由于全場巖石裂隙發育不均，無法一一探明，為確保土方開挖及底板施工安全，共布置69口管井進行基坑降水，滿堂分布，井底標高需穿透強風化層，其中基坑南側酒店塔樓部位設置9口，深度28米，西北側住宅塔樓位置設置17口，深度25米，其余部位設置43口，深度22米。

5 降水管井施工

5.1 施工工藝

降水管井施工流程如下：

場地平整→定位放線→樁機就位→鉆孔→清孔→降水管濾網綁裹→吊放降水管→回填砂礫過濾層→洗井→安裝水泵及控制線路→試抽水→正常工作降水

5.2 施工設備選型

一般需要進行管井降水的施工場地主要以淤泥質或砂性土為主，因而管井施工通常采用SPJ300或類似型號的小型鉆孔樁機，其優點為施工速度快、移動方便，但本工程主要含水層并非上覆土層，而在強度較高的全、強風化花崗巖層中，傳統鉆井機械并不適用本項目。

經過比較分析并結合現場實際情況，提出以下兩種施工方案：

方案一 采用沖擊鉆機成孔。

沖擊成孔的主要優勢在于高強度花崗巖中的順利鉆進，以確保管井深度達到設計要求，從而順利抽取巖石裂隙承壓水。但其缺點亦很明顯，首先，沖擊鉆孔速度慢，單根成孔需1天以上，如需滿足工期要求，勢必需要進場多臺機械，對現場管理、經濟成本、安全風險控制及用電負荷都造成一定壓力。其次，沖擊成孔會產生大量泥漿，對現場環境的污染不容小覷，特別是對后期土方開挖將造成很大影響。

方案二 采用旋挖鉆機成孔

旋挖鉆機是目前市場上比較流行的鉆孔設備，相對于沖擊鉆機來說，其優勢非常明顯，速度快、干成孔、移動方便、柴油驅動，無需外接電源，本工程上覆土層均為黏土，尤其適合旋挖的干成孔作業，唯一不確定因素就是能否在高強度的花崗巖層中順利鉆進。

通過對比，方案二的理論優勢非常明顯，為了能達到預期效果，最終決定采用一臺三一280R大型旋挖鉆機進場施工，施工過程非常順利，僅用10天就完成了全部降水井的施工任務，每口井都達到了設計要求的預定深度。

6 降水施工

6.1 整體規劃與成品保護措施

本工程為馬鞍山市政府重點工程，屬于招商引資項目，其建設規模、總投資額及影響力在馬鞍山地區首屈一指，為了滿足項目竣工交付的最終時間表，各個環節的施工工期都安排的非常緊湊，由于其地處城市中心，基坑開挖深度深，土方量大，因此確保土方的順利開挖成為銜接樁基及土建施工的重要環節，而基坑降水又是土方開挖的前提保證條件，如何保證降水施工的順利進行就顯得尤為重要。

根據土方單位的施工安排，現場將布設12臺挖掘機同時作業，配合外運的土方車輛高峰期間將達到50臺，但現場降水井呈滿堂布置，井間距僅15m～20m，且水泵電纜縱橫密布，夜間作業難度很大。為此項目部與土方單位、總包單位、建設單位、監理單位成立現場聯合工作小組，每天下午進行當日晚間出土的各部門協調會，明確當日開挖范圍，車輛行走路線，晚間8點前完成各運輸通道的降水管線梳理，每口管井設置反光標識，并在通道兩側布置反光標識帶，成立5個降水作業小組分區域進行交通疏導和應急處理。

6.2 周邊環境的保護措施

基坑降水期間對周邊環境的影響主要有地面開裂、不均勻沉降造成的周邊建筑物損壞、地下管線斷裂等，本工程周邊環境比較復雜，北側緊鄰湖東路第二小學和馬鞍山市檔案館，東、南兩側均為城市主干道，且有大量市政管線，為防止基坑降水對其造成影響，對周邊環境作出以下保護措施：

1）正式降水前對周邊道路及重要建筑物進行沉降觀測點布設，降水全周期內進行沉降觀測。

2）于北側湖東路小學間設置混凝土基礎的隔音圍擋，并對圍擋進行斜撐加固。

3）探明周邊市政管線，并在地面作出標識。

4）在南側紅線內一條軍用通訊光纜的溝槽設置沉降觀測點。

5）降水施工期間派專人沿基坑周邊每日巡查，發現異常情況及時匯報處理。

最終的監測結果表明，在類似本工程的特殊地層中進行深基坑降水施工對周邊環境的影響較小，周邊道路、建筑物及市政管線的沉降速率及累計值均在允許范圍內。

7 結語

具有承壓性的基巖裂隙水對深基坑的基礎施工存在重要影響，其分布不均、巖石強度較高、貫通差異性較大等特點，給基坑降水施工帶來很大難度。馬鞍山金鷹商業綜合體項目基坑降水工程成功的解決了高強度巖層的管井施工，并在土方開挖過程中摸索出一條現場管理經驗，保證了基礎施工的安全、質量和工期，取得了良好的效益。

參考文獻：

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（作者單位：江蘇省江南建筑技術發展總公司）