北京新機場深基坑井點降水施工技術

肖文瑤

摘 要：井點降水是一種人工降低地下水位的方法，用于地下水位較高的施工環境。結合北京新機場深基坑井點降水施工實例，介紹深基坑井點降水方案，詳細闡述井點降水施工方法，總結形成了深基坑井點降水施工技術，可為類似工程施工積累經驗。

關鍵詞：井點降水;深基坑;地下水;施工技術

中圖分類號：TU753.66 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）31-0098-03

Well-Point Dewatering and Construction Technology for Deep

Foundation Pit of Beijing New Airport

XIAO Wenyao

（China Xiong'an Group Infrastructure Co.， Ltd.， Xiong'an New Area Hebei 071000）

Abstract： Well point precipitation is a method of artificially reducing the groundwater level ， which is used in the construction environment with high groundwater level. Combined with the construction example of well point dewatering of deep foundation pit in Beijing new airport， this paper introduces the well point dewatering scheme of deep foundation pit， expounds the well point dewatering construction method in detail， summarizes and forms the well point dewatering construction technology of deep foundation pit， and accumulates experience for the construction of similar projects.

Keywords： well point dewatering;deep foundation pit;groundwater;construction technology

1 工程概況

北京新機場項目線路位于北京市大興區和河北省廊坊市境內，起訖里程DK42+038—DK46+115，正線長度為4.077 km，包含新機場站788 m范圍，本標段實際施工長度為3.289 km。工程內容為明挖隧道和地下結構施工，均采用明挖順筑法施工，基坑深度為19 m。圍護結構為首先放坡開挖4 m，然后施作鉆孔灌注樁作為圍護樁，開挖后設鋼管支撐。

線路范圍為原永定河河道，而新機場航站樓工程施工以此作為管井降水排水路由。該段地層飽水，降水面積大。為確保深基坑施工安全，保證鄰近的機場構筑物穩定，深基坑工程開挖前采用井點降水施工技術對施工區域進行降水處理。

2 工程地質和水文地質

2.1 工程地質

本工程處于永定河沖積平原，地形整體平坦，略有起伏，地勢開闊，地面高程一般為21.40～22.42 m。根據地勘報告，隧道區地層主要為第四系全新沖擊層（Q4al）黏土、粉質黏土、粉質黏土和粉土互層，粉土、粉砂、細砂、中砂，下伏（Q3al）黏土、粉質黏土、粉土、粉砂、細砂、中砂。

2.2 水文地質

線路穿過永定河河道，河流量受季節和航站樓施工范圍降水量影響較大。場區地下水為第四系孔隙潛水，局部粉砂或粉土層中地下水具微承壓性，其中砂類土層中水量豐富，沿線地下水埋深變化較大，水位埋深1.20～10.20 m，水位季節性變幅3～5 m，主要由大氣降水、地下徑流補給，排泄則以蒸發和人工開采為主。

3 深基坑井點降水方案

3.1 降水方案

降水井采用管井降水，雙外排布置，隧道段井管采用直徑705 mm管，降水井縱向間距8～16 m。兩個井點的間距為8 m，均勻布置，井點距縱向冠梁頂3.5 m，降水井深入基坑以下5 m，水位降深約為23.5 m。地下結構段采用直徑700 mm管，井點距離放坡坡腳處1.4～1.5 m，兩個井點的間距為15 m，均勻布置，水位降深約22.5 m，如圖1所示。

降水井內降水作業深度要控制在每一層基坑開挖深度以下0.5～1.0 m。施工時，按照基坑開挖每400 m一個段落，同時時刻觀測地下水位變化情況。其他段落應單側50 m設置一處降水井，兼做水位觀測井。

在基坑開挖前21 d開啟降水井，提前進行降水作業。通過滲流固結加固坑內土體，降水至基坑底以下0.5～1.0 m，保證基坑內沒有明水施工，確保開挖施工順利進行。

底板施工前關閉部分降水井，覆土完畢后可關閉全部降水井。待全部工程施工完成后，用微膨脹混凝土對周邊降水井進行回填處理。

3.2 部分長度總涌水量計算

4段分別為：①DK42+850—DK43+677.74，該段長度約為827 m;②DK44+460—DK44+700，該段長約為240 m;③DK42+038—DK42+850，該段長約為812 m;④DK44+700—DK46+115，該段長度為1 415 m。采用大井法計算基坑涌水量，利用潛水完整井計算公式進行計算，公式為[1]：

式中：Q為基坑總涌水量;K為滲透系數;H為含水層厚度;S為水位降深;r為基坑等效半徑;R為降水影響半徑。根據式（1）計算可得出4段的Q為分別為4 079 m/d、3 105 m/d、4 000 m/d和4 653 m/d。

4 降水井施工方法

4.1 降水井施工工藝

降水井施工流程為：井點測量定位→挖井口→安護筒鉆機就位→鉆孔→回填井底砂墊層→吊放井管→回填井管與孔壁間的礫石過濾層→洗井→井管內下設水泵、安裝抽水控制電路→試抽水降水井正常工作→降水完畢拔井管→封井。

4.2 施工控制要點

①定位，即根據設計的井位及現場實際情況確定各井位置，并做好標記。

②采用正循環成孔。孔徑一般為600～800 mm，用泥漿護壁，同時孔口設置護筒，以防孔口塌方，并在一側設排泥溝和泥漿坑[2]。

③成孔后立即清孔，并安裝井管。井管下人后，井管的濾管部分應放置在含水層的適當范圍內，并在井管與孔壁間填充礫石濾料。

④安裝水泵前，用壓縮空氣洗井法清洗濾井，沖除塵渣，直到井管內排出的水由混變清，達到正常出水量為止。

⑤水泵安裝后，對水泵本身和控制系統做一次全面細致的檢查，合格后進行試抽水，滿足要求后轉入正常工作。

⑥觀測井中地下水位變化，做好相關記錄。

5 井點降水施工方法

5.1 抽水

井點降水系統所有降水井、水泵、電力線路及排水管網施工安裝完成后，開啟少量降水井進行試降水，檢查降水配套設施是否正常運轉。根據施工組織情況，在基坑開挖前21 d逐步開啟該范圍內降水井進行降水，并時刻檢查地下水位變化，在達到要求水位并穩定后，進行土方開挖施工[3]。

5.2 排水

施工現場排水主要包含開挖基坑外的降水和基坑內的地下水[4]。基坑外側的地下水通過降水井用水泵直接抽排至場區排水溝，基坑內的地下水則根據開挖情況進行抽排。

基坑開挖深度5 m以內范圍，通過降水井提前降水后，開挖過程中坑內幾乎沒有明水抽排，只需在分層開挖設置的出土便道兩側設置臨時排水溝和集水井，防止因天氣變化坑外雨水進入而影響基坑開挖。

基坑開挖深度5 m以下范圍，需在土方開挖作業面最低點處設置集水坑，并在出土便道兩側設置排水溝，將坑內水匯集至集水坑，然后通過水泵進行抽排。

5.2.1 地表排水。在距基坑邊緣0.5 m處，設置40 cm×30 cm矩形水溝，縱向坡度為3‰。截水溝與地面原有永久排水、截水系統相結合，確保及時將外部積水排出，以防止外部積水進入基坑。開挖到位后，及時在平臺的坡腳處開挖40 cm×30 cm的截水溝，截水溝的坡比為3‰。基坑開挖到位，在基坑底部沿隧道中線每隔30 m設置一個集水井，集水井尺寸為1 m×1 m×1 m。排水溝如圖2和圖3所示。

5.2.2 基坑排水。基坑開挖在孔樁圍護完全封閉后進行。基坑開挖時遇到的地下水大部分是土層中水，深基坑土方為分段分層呈臺階狀開挖，最先開挖的段落開挖落底后，整個基坑范圍內的水位會逐步降低。在基坑內開挖便道兩側靠近圍護樁范圍設置縱向排水溝，在開挖落底還未進行仰拱施工的作業面設置集水坑，集水坑中放置兩臺大功率水泵，連續抽排坑內積水，保證基底處于施工要求的干燥狀態。

航站樓以北排水最終匯集在DK42+780處下穿規劃明渠處，其下方并排預埋3根直徑為1 m的圓管涵。航站樓以南排水最終匯集在線路右側50 m，且平行于線路的水溝，界面尺寸為1 m×1 m，且每間隔約500 m設置一個截水井，截面尺寸為3 m×3 m×2 m。

5.3 監控量測

在進行井點降水全過程中，采用監控量測技術持續監測降水影響范圍的沉降變化情況[5]。①在降水運行過程中，根據深基坑分層開挖一步一步啟動降水井，控制井點降水量。②全過程實時觀察并記錄降水井的排水量和地下水位變化情況，若出現不符合施工要求的情況，及時分析問題，并根據方案調控降水井的排水量，確保井點降水和深基坑開挖作業穩定進行。③全過程記錄和收集監控量測數據，分析降水和開挖的監測變化趨勢，保證施工安全。④根據新機場航站樓及飛行區控制要求，明確以施工深基坑外的地下水位控制為主要依據，根據其主要變化情況實時調整施工范圍內的井點降水施工組織。⑤對跨深基坑的機場排水管線、航站樓、飛行區停機坪等構筑物，安排技術人員、測量人員進行布點，重點監測降水施工全過程。⑥若監測出現施工范圍外部井點降水觀察井的水位變化超過規定允許范圍的情況，可根據規范要求增加監控量測頻率，同時做好應急預案。⑦降水井的成井質量要嚴格按照設計和規范要求，檢查所排出的地下水中粉細砂的含量，防止因降水引起孔洞等隱患。⑧基坑開挖過程中，持續監測坑外水位降深和地面沉降變化。

5.4 降水井封井

墊層施工完后，底板澆筑時采用C30微膨脹混凝土封井，即可對部分坑中井進行封堵。根據現場實際情況留部分坑內井繼續抽水，待結構質量滿足抗浮要求后，采用混凝土回填封堵。對于放坡段井，待基坑完全滿足要求后，可根據要求直接回填封井。

6 結語

北京新機場城際鐵路聯絡線深基坑工程施工過程中，采用井點降水施工技術對施工范圍的地下水進行處理，解決了線路范圍內地下水較高的難題，使得深基坑開挖順利完成，確保了深基坑施工安全，為隧道主體結構施工提供了保障。同時，通過井點降水施工技術的控制，減少了鄰近范圍沉降量，保證了航站樓結構穩定。北京新機場深基坑井點降水施工技術的成功實踐，可為后續類似深基坑工程施工積累寶貴的經驗。

參考文獻：

[1]何成兵.地鐵深基坑降排水施工技術的應用[J].智能城市，2020（22）：145-146.

[2]高長紅.深基坑施工中井點降水技術分析[J].山西建筑，2020（18）：56-57.

[3]張慶鵬.淺析火電廠深基坑降水及支護技術[J].科技與創新，2020（9）：124-125.

[4]廖寶嘉，黃亮.深基坑降排水施工技術探析[J].交通世界，2019（32）：51-52.

[5]郭銳.井點降水在地鐵深基坑施工中的運用[J].居舍，2019（5）：42.