深基坑卵石與砂巖交接層二次降水技術

摘要：甘肅省地質構造十分復雜，甘肅某深基坑降水項目由于水位賦存于卵石層與砂巖層中，其部分主樓筏板、集水坑、電梯井等部分基礎標高低于卵石與砂巖交接層標高，且現場部分強分化砂質泥巖中含砂量較大，局部含砂量較大區域為全分化砂巖，薄層狀構造，泥質膠結。泥質砂巖頂部均分布有較厚約2-3.5米的全分化砂巖。卵石層滲透系數大，全分化砂巖層滲透系數較低，單純依靠管井降水無法滿足降水設計要求，根據現場實際情況，采用外圍管井降水將卵石層中水降至砂巖層面后，通過外圍截水、內部布置輕型井點等措施有組織疏排基坑內滲出的地下水，解決卵石層與砂巖層交接面坑底二次降水問題，保證該項目的基坑施工干作業。

關鍵詞：深基坑、卵石與砂巖交接層、二次降水

中圖分類號：U655.54+3

0、引言

依據當地水文地質與專業的地勘報告，在地下水位高于建筑物地基基礎時，則需提前對該地下水位進行降水措施，以保證坑內水位低于基坑坑底，保證正常的施工干作業。甘肅省地質構造十分復雜，在建筑基坑開挖過程中，經常遇到卵石、砂巖層同時存在情況下的降水問題，卵石層滲透系數大，砂巖層滲透系數較低，普通的管井降水無法降砂巖層中滲水，故一般在卵石層與砂巖層交接面需采取二次降水措施，解決交接層二次降水。為相同地層且遇到同樣施工難題的項目提供技術支持。

一、工程概況

本工程由1#樓～7#樓（26F）、8#樓（23F）、9#樓～10#樓（25F）十棟高層住宅、11#樓（幼兒園）、12#樓（社區綜合服務中心）兩棟多層公共建筑及地下車庫組成。1#～10#樓單體在地下部分由車庫連為一個整體，地面以上分為獨立的結構單元。該項目開挖基底標高1862.6m-1864.6m，基坑平面總圖如圖1所示：

二、地質概況

依據該項目地勘報告從上至下土層分布為：

①層，雜填土（Q4ml）

該層分布于整個場地， 該層層厚0.2～3.4m，層頂面高程為1868.87～1874.33m。雜色，主要成分為回填卵石、細砂及粉土，混有大量磚塊、砼塊等建筑垃圾，局部含植物根系，均勻性差，稍濕，稍密。

②層，粉土（Q 4al+pl ）

該層分布較連續，黃褐色，土質較均勻，局部夾條帶狀細砂薄層，孔隙較發育，無光澤，切面粗糙，搖振反應迅速，干強度低，韌性低，稍密，稍濕。該層層厚為0.2～1.6m，層面埋深0.2～2.1m，層頂面高程為1868.39～1874.01m。

③層，卵石（Q 4al+pl ）

分布于整個場地，層厚為4.0～11.0m，層面埋深0.2～3.4m，層頂面高程為1867.40～1873.83m。青灰色，骨架顆粒粒徑以 2～8cm 為主，大于 2cm 的顆粒約占總重量的60%～75%，含有大量的漂石，粗顆粒母巖成分以花崗巖、砂巖及變質巖等為主，顆粒級配一般，磨圓度較好，多呈亞圓形，顆粒之間無膠結，充填物以礫石顆粒及細砂為主，含少量的粉質粘土充填物，回轉取芯鉆進困難，鉆孔孔壁較易坍塌，稍密～中密，以稍密為主。

④砂質泥巖（N）

褐色或棕紅色，原巖成分主要為粉細砂及粗砂，巖芯呈短柱狀或碎塊，泥質膠結，膠結程度一般，暴露在空氣中易風化崩解該層最大勘察層厚為11.1m（未揭穿），層面埋深4.7～12.0m，層頂面高程為1861.65～1866.73m。

場場地地下水屬孔隙潛水類型，主要賦存于卵石層與強風化砂巖層中，主要受大夏河、紅水河側向滲流和大氣降水補給。流向東北，在勘探深度范圍內場地所有勘探孔均出露地下水，測得勘探孔內水位埋深2.8-9.3m，相應水位高程1863.69-1868.29m。

三、二次降水措施

按照本工程主體設計及JGJ120-2012《建筑基坑支護技術規程》要求，現場水位降至坑底0.5m，即本次降水后設計水位標高為1862.6-0.5=1862.1m。該項目現狀水位標高為1863.69m～1865.4m，高于坑底標高1862.6m～1864.6m，采用基坑周邊布置降水管井+坑底設置截排水明溝、降水井進行降水。

場場地地下水屬孔隙潛水類型，主要賦存于卵石層與全風化、強風化砂巖層中，降水分為大量抽排基坑內卵石層中的地下水和有組織疏排基坑內滲出的地下水。大量抽排基坑內卵石層中的地下水：采用沿基坑四周按照設計要求布置一定數量的管井井點降水，在每個井點降水井內設置潛水泵抽水，使地下水位降至全分化、強分化砂巖層面以下一定深度，對卵石層與砂巖層交接面采取坑底二次降水措施如下：

1、有組織疏排基坑內滲出的地下水：由于管井井點降水存在一定的間距，砂巖層面存在起伏以及砂巖層具有一定的隔水性，基坑周邊分布的降水井無法排干凈砂巖內及砂巖層面降水井滲出的地下水，為防止滲出的地下水浸泡基坑底板下的地基砂巖，在卵石層底與砂質泥巖層交接面設置泄水孔，疏排地下滲水，然后有組織收集并集中疏排至基坑外。

2、泄水孔采用管徑不小于25mm的PVC管或DN40鋼管，泄水孔依據實際滲水量間隔一定距離（暫定為2.0m）在樁間設置，降水井區域可不設或適當調整距離，基坑開挖至砂巖時，開始設置泄水孔，邊實施泄水孔，邊實施樁間土封閉措施。

泄水孔流出的地下水收集在支護樁上掛設的PVC排水管中匯集后疏排出基坑。泄水孔大樣圖如圖2所示：

3、由于目前現場水位基本在卵石層以下，存于下部砂質泥巖夾層中，依據現場情況，對該細砂層中滲水暫考慮以下措施：

基坑四周支護完成具備開挖條件后盡快挖到基坑底，延基坑坑底周邊和建筑外墻外挖連通的排水明溝或盲溝（寬0.3m，溝深0.3m），將水從外部截斷，外部滲水全部截至排水溝后按坡度10%坡向集水坑（間距40m設置一個，深度低于基坑底板-1.0m），再用排污泵將水排出;

待外部將水隔斷后，此時基坑內則為少量積存水，可在基 坑內挖數道小溝將水引至周邊排水溝，再行排出。

考慮現場施工的先后順序或工期要求，可在實施外圍截水溝的同時，先實施哪棟樓就在該樓周邊開挖一圈截排水溝，將水慢慢滲入排水溝，考慮細砂滲透性較低，排水效率與排水溝數量基本成正比，考慮盡量避免基坑基礎原地層的擾動，故也不宜增設過多。

因現場泥質泥巖層面層頂高程為1861.65～1866.73m，泥巖起伏較大，高差約5.1m，局部卵石層或細砂層中水被泥巖隔斷在凹型槽內無法靠坡度排出，故只能根據現場開挖情況，發現一處處理一處，無法一次性排凈。施工完成后對坑內影響范圍內基底下排水溝實施C20 素混凝土澆筑填充，以保證原有基層承載力。

4、為防止豐水期到來地下滲水的二次回灌，具備筏板基礎施工條件后，應調整計劃工期，盡快實施基礎筏板并在基坑周邊實施外墻磚模，進一步阻止地下水的滲入。

5、對局部泥巖層中裂隙水確實無法靠排水溝及時排出的情況則根據基坑開挖情況，在泥巖層設置輕型井點，間距為1.5*1.5m正方形布置，開挖深度控制3.0m范圍內，井深不大于 4.0m，輕型井點降水施工可采用分區施工，分區開挖，真空泵控制數量暫按 40-50 口井設置一個真空泵，真空泵控制輕型井點數量待現場抽水過程中根據 抽水情況各方現場確認。真空泵外部接入總管，井管采用? 25mmPVC 軟管，井管與總管連接，總管采用? 50mm 焊管，總管與真空泵之間用? 50mm 鋼絲波紋管或鋼管連接，輕型井點管抽出的水經真空泵排入基坑內沉淀池，再從基坑內沉淀池排入基坑上口沉淀池。

輕型井點分層、分段、分區域施工，土方開挖應配合施工，必須保證抽出的水有組織收集，直接排出坑外，不得落入坑底。井管底端包裹3層濾網，輕型井點成孔采用鉆機引孔或采用水沖法進行施工。集水坑、電梯井部位輕型井點降水如圖3所示：

四、其他措施

1、基坑頂部防排水

沿基坑周邊布置直徑不小于200mm的鋼管作為主排水管，經三級沉淀池沉淀處理后，有組織排入臨近且相關部門批準的城市下水管網。

三級沉淀池不得少于2個，可為鋼板制作，也可用37磚墻砌筑防水砂漿抹面，長3m，寬1.5m，高1.5m。沉淀池具體位置根據市政下水口位置確定。

基坑四周支護坡頂范圍內與場地周全混凝土硬化地面結合，并在結合處設置適宜的坡度形成倒坡，增加排水措施，避免地表雨水向下浸入基坑周圍土體，影響基坑土質力學性質從而影響基坑安全。

2、預防措施

基坑開挖前提前施工降水管井進行降水，降水井按照規范要求運行一段時間，待出水穩定后，核對降水井單井出水量是否滿足設計要求，降水井單井出水量不滿足合計要求時可在基坑中部根據主體集水坑、電梯井等位置增加適當降水井，增加基坑總涌水量以滿足設計要求。

降水井降水運行初期，部分大量的砂巖顆粒會隨水泵抽水流出坑外，應通過測量水質含砂量分析數據，采取增加過濾網厚度、孔目或減小水泵功率、降低抽水速度等措施減小泥沙含量滿足相關要求，避免大量泥沙帶出導致周邊環境影響。

五、結語

現場管理人員根據現場施工的先后順序或工期要求，根據現場實際定人定責任，落實以上措施，自2020年5月15日開始基坑筏板以及主樓基礎開始施工，保證了操作面的干燥，避免了強風化砂巖層的浸泡，2021年5月該項目現場車庫筏板全部完成。

本次通過在卵石層與砂巖層交接面實施通過外圍截水、內部布置輕型井點等措施有組織疏排基坑內滲出的地下水，解決卵石層與砂巖層交接面坑底二次降水問題，保證該項目的基坑施工干作業，現場的工作面一直保持干燥，避免砂巖要到地下水浸泡，可以有效的解決深基坑卵石層與下部砂質泥巖夾層二次降水的難題。為相同地層且遇到同樣施工難題的項目提供技術支持。

參考文獻

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論文題目：淺談深基坑卵石與砂巖交接層二次降水技術

姓名：張紅強（1987-8-10），男，大學本科，工程師，主要從事項目管理工作，

邸永健（1992-10-28），男，大學本科，助理工程師，主要從事項目管理工作，

單位：甘肅省建筑科學研究院有限公司