杭州特殊粉砂層基坑降水應(yīng)用探討

朱 偉

(上海元易勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，上海 201203)

0 引言

杭州市蕭山區(qū)沿錢塘江地區(qū)廣泛分布著厚度約20 m的粉土和砂性土地基土。其中尤以第③5層粉砂分布最為廣泛，層厚較厚，厚度約10 m，地下2層的基坑工程，基底普遍坐落于該層。由于粉土和砂性土具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，遇水極易液化，搖振反應(yīng)迅速，富水性較高等特性。在基坑開挖時(shí)，如若降水不到位，極易產(chǎn)生流砂、土體失穩(wěn)等不利因素，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境產(chǎn)生巨大危害。例如地連墻成槽施工時(shí)槽壁坍塌，基坑開挖至底板出現(xiàn)明水等工程中遇到的實(shí)際問(wèn)題，均是由降水不到位引起的。因此基坑降水的成功與否直接制約著工程進(jìn)展及施工安全。

1 工程概況

杭州軌道交通8號(hào)線某車站為地下2層島式車站，車站位于規(guī)劃義蓬東二路與規(guī)劃河景路交叉口，沿規(guī)劃河景路東西向布置。

車站全長(zhǎng)約374.2 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬23.1 m，深約16.6 m～17.3 m；盾構(gòu)段寬27.2 m，小里程端深約18.6 m，大里程端深約19.2 m。車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800 mm厚地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐。

車站主體基坑開挖面積約8 945 m2，按照降水設(shè)計(jì)方案，單井有效降水面積取200 m2，主體基坑內(nèi)共布置45口24 m疏干井；在基坑外側(cè)四周距離基坑2.0 m處沿車站長(zhǎng)度方向每隔10.0 m布置(局部加密，每隔6.0 m布置)1口坑外降水兼觀測(cè)井，共布置92口24 m坑外降水兼觀測(cè)井(見圖1)。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

車站開挖范圍內(nèi)地基土主要為②3-2層砂質(zhì)粉土、②4-2層砂質(zhì)粉土夾粉砂、③3層粉砂夾砂質(zhì)粉土。車站底板坐落于③5層粉砂，局部坐落于③6層砂質(zhì)粉土(見表1)。

表1 場(chǎng)地地基土層及其主要特征

典型地質(zhì)剖面圖及井結(jié)構(gòu)圖見圖2。

3 降水中遇到的問(wèn)題

按照降水設(shè)計(jì)，在疏干井施工完成并抽水運(yùn)行約22 d后可進(jìn)行基坑開挖。在實(shí)際基坑開挖過(guò)程中，從第一層土開挖至約16.0 m時(shí)，降水效果良好，開挖面無(wú)明水，無(wú)流砂。但在最后一層土(約17.0 m)收底時(shí)(見圖3)，基坑內(nèi)逐漸有明水滲出，下翻梁開挖后，靜置約30 min，土體失穩(wěn)，出現(xiàn)塌方。隨即對(duì)基坑內(nèi)疏干井、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及坑外降水井進(jìn)行巡視檢查，基坑內(nèi)疏干井水位均在20.0 m以下，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)明顯滲漏點(diǎn)，坑外降水井水位均在15.0 m以下，未見異常。

對(duì)降水井排查完畢后，隨即對(duì)基坑底部土層進(jìn)行查看，坑底土層為③5層粉砂(見圖4)，夾薄層黏性土團(tuán)塊，對(duì)土層垂向滲透性影響較大。由于地層起伏，正常地層橫向滲透性遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于垂向滲透性，因此坑底③5層粉砂滲透性遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上部正常③5層粉砂，從而導(dǎo)致傳統(tǒng)管井降水，降深漏斗變小，無(wú)法有效疏干坑底潛水，出現(xiàn)類上層滯水現(xiàn)象。

4 現(xiàn)象分析

在基坑降水中處理上層砂性土與下層黏性土結(jié)合處地下水時(shí)，普遍會(huì)遇到類上層滯水現(xiàn)象(見圖5)，此時(shí)單純依靠傳統(tǒng)管井降水已無(wú)法有效疏干地下水。

針對(duì)類上層滯水現(xiàn)象，可采取以下幾種解決方式：

1)自然降水，依靠傳統(tǒng)管井降水，此方式的前提是圍護(hù)結(jié)構(gòu)無(wú)滲漏，而且降水時(shí)間較長(zhǎng)，需要1月～2月之久，與工期沖突較大；

2)地基加固，采用坑底抽條加固或滿堂加固，此方式經(jīng)濟(jì)性較差，費(fèi)用較高，資源浪費(fèi)較大，加固如有缺陷，仍無(wú)法有效解決類上層滯水現(xiàn)象；

3)暗埋集水管，在基坑開挖單元底部暗埋集水管，此方式針對(duì)類上層滯水現(xiàn)象嚴(yán)重或圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏嚴(yán)重時(shí)采用，實(shí)用性較差；

4)輕型井點(diǎn)，在基坑開挖單元底部布置輕型井點(diǎn)，此方式屬于臨時(shí)性措施，經(jīng)濟(jì)性好，工期有保證，通常2 d～3 d便可見效，即使圍護(hù)結(jié)構(gòu)有小的滲漏也不影響。

5 解決思路

坑底地層滲透性較差，相比較上部地層，傳統(tǒng)管井降水單井有效降水面積驟然減小，降水效果較差。在處理類似工程時(shí)，往往會(huì)采取坑底土體抽條加固，以加強(qiáng)坑底土體穩(wěn)定強(qiáng)度，方便施工。但考慮到最后一層土方(約17.0 m)開挖已接近坑底，水頭降深不超過(guò)2.0 m，明水出水量較小。可采取坑底加設(shè)輕型井點(diǎn)，輕型井點(diǎn)降水針對(duì)滲透系數(shù)較小，降深小的弱含水層效果顯著。

現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)開挖單元，逐單元布設(shè)輕型井點(diǎn)，距離圍護(hù)結(jié)構(gòu)1.0 m處每隔1.2 m布置一根井點(diǎn)管，管深3.0 m。沿基坑寬度方向每排大約設(shè)置21根井點(diǎn)管，每單元大約設(shè)置8排，每?jī)膳旁O(shè)置1臺(tái)真空泵。考慮到施工進(jìn)度要求，井點(diǎn)管采用φ40 PVC管，濾水孔徑10 mm，呈梅花形布置，孔隙率30%，外包雙層80目尼龍濾網(wǎng)，總管采用φ89鋼管。井點(diǎn)降水結(jié)束后，井點(diǎn)管直接挖除，總管回收再利用。

利用真空泵真空降水效果，增大出水量，可在短時(shí)間內(nèi)，快速高效的疏干開挖范圍內(nèi)土層中的潛水。輕型井點(diǎn)降水相比較坑底抽條加固，具有施工簡(jiǎn)便，節(jié)約成本等優(yōu)勢(shì)。

6 結(jié)語(yǔ)

沿錢塘江地區(qū)廣泛分布較厚的粉土和砂性土地基土，其中第③5層粉砂下部土層普遍夾黏性土團(tuán)塊，傳統(tǒng)管井降水無(wú)法有效疏干該層位中的地下水。本地區(qū)地下2層建筑工程基坑底板普遍坐落于該層，處理該層位中的地下水時(shí)，可采用輕型井點(diǎn)降水。針對(duì)本地區(qū)粉土和砂性土的特殊性質(zhì)(上部砂層，滲透性好；下部砂層夾黏性土團(tuán)塊，滲透性差)，采用管井降水+輕型井點(diǎn)降水的綜合降水方法，可有效疏干開挖范圍內(nèi)地下水，為同類工程提供一定的參考與借鑒。