雙套管自流深井降水施工技術

徐少華 徐 凱 王少黃 胡孝林 葉秋陽

浙江省建工集團有限責任公司 浙江 杭州 310012

自流深井適用于滲透系數較大、地下水豐富的土層，廣泛應用在砂性大型深基坑中[1-7]。深井降水在基坑工程中的應用表明，其在具有一定砂性土層的基坑中的降水效果明顯。由于區域地形差異，當遇到基坑土質為無砂性層時地下水滲透性弱，尤其是針對淤泥質粉質黏土夾粉土等水滲透性系數為10－5級的土質，常規的自流深井降水效果不佳，一直困擾著現場施工。根據這類特殊土質的情況分析，研究發明了雙套管自流深井，降水情況良好，對于同類型土質基坑降水具有一定的意義。

1 工程概況

浙江省之江文化中心建設工程是集圖書館、博物館、非物質文化遺產館、文學館、公共服務設施等多功能空間于一體的大型綜合項目。場地地貌單元為錢塘江沖-海積沉積平原。

工程總用地面積17.2 hm2，總建筑面積約32萬 m2，其中地上建筑面積約16.8萬 m2，地下建筑面積約15.2萬 m2。地下室基坑呈不規則形狀，面積約88 000 m2，長約467 m，寬約274 m，基坑周長約1 745 m，大面積挖土深度12.9 m，最大開挖深度為16.6 m。

2 基坑降水設計情況

基坑降水采用自流深井＋輕型井點的方式，如圖1所示，其中坑內布置深井166口，坑外放坡底部平臺布置深井95口，井深為15～17 m。坑內降水深度控制在開挖面以下1 m，坑外降水深度控制在地表以下7 m。坑外大放坡段采用輕型井點降水，井深6 000 mm，間距1 200 mm。基坑降水采用雙電路供應，除常規供電電路系統外，現場再配備1臺300 kW柴油發電機，以備降水工程不受意外停電影響。為達到降水的預期效果，在土方正式開挖的1周前即開始抽水。

圖1 基坑內自流深井布置

工程場地范圍內土層從上至下依次為：①1雜填土、②黏質粉土、③1黏質粉土、③2黏質粉土夾淤泥質粉質黏土、③3砂質粉土、③4淤泥質粉質黏土夾粉土、⑤淤泥質粉質黏土。

根據原設計的自流深井（圖2），試打降水觀察井進行抽水試驗，觀測數日得出結論：啟動水泵后水位下降快，停抽后水位上升慢，出水量較小，而且出水攜帶淤泥粉質黏土，水質較渾，降水效果不理想。主要原因是土質極細，水滲透系數為10－5級，濾料較粗，過濾路徑短導致過濾效果差。考慮的解決措施是在原設計的自流深井構造上進行優化，如圖3所示，通過粗濾管中插細濾管，利用不同的濾料，雙層過濾土體中的水。采用優化后的自流深井構造，通過現場降水試驗，出水量較大，水質較清，降水效果較為理想。

圖2 自流深井構造

圖3 雙套管自流深井構造

3 施工工藝及關鍵技術

深井施工采用自然造漿護壁成孔、套管法的成井工藝，該施工工藝主要流程為：深井測量定位及挖坑探障→深井成孔→下放粗濾管及灌填粗濾料→洗井→下放細濾管及灌填細濾料→試降水→實施降排水→管井封堵。

3.1 深井測量定位及挖坑探障

根據井位平面布置，采用GPS-RTK配合全站儀進行測放井位，利用挖機在井位處查探是否存在地下障礙物；若遇到障礙物，進行清障處理，清障困難時或受施工條件的影響宜適當調整井位。

3.2 下放粗濾管及灌填粗濾料

在粗濾管全管段管壁上開孔，孔徑15 mm，間距300 mm，外包80目（孔徑0.18 mm）塑料絲網3層。將濾管下放至深井孔底，管口露出地面預設的目標高度，粗濾料沿粗濾管的管壁外側繞圈均勻灌填于粗濾管與土壁之間的空隙至地面。

3.3 洗井、下放細濾管及灌填細濾料

采用高壓水槍伸入粗濾管中，加水沖洗，快插慢拔，通過粗濾管內水位上升至溢出管口的方式，將粗濾管內泥漿水溢出管口外，直至溢出的水為清水為止。接著在粗濾管居中位置插入細濾管，在粗濾管與細濾管之間的空隙繞圈均勻灌填細濾料，直至濾料下入預定位置為止。

3.4 試抽水及實施降排水

成井施工結束后，應及時安裝好水泵、鋪設排水管道、電纜，抽水與排水系統安裝完畢。將高揚程潛水泵吊放至離井底距離不小于0.5 m位置進行試抽水。利用管道將水排至場地四周明溝內，通過排水溝將水排入場外預設的排水溝渠中。

3.5 管井封堵

基礎底板施工過程中，粗濾管外套上止水鋼套管，鋼套管頂位于底板厚度一半位置處。其上部設置模板預留盒至底板面以上，澆筑底板混凝土過程中，降水井鋼套管上部范圍內底板混凝土先不澆筑，在后續施工過程中可繼續降水。在完成底板澆筑并達到強度后，拆除鋼套管上部模板預留盒，在抽干深井內的水的同時立即移除深井內水泵，深井內填充微膨脹混凝土至管口后，將厚8 mm的封口鋼板與鋼套管止水環進行整圈滿焊，對因模板預留盒產生的底板內四周混凝土側邊進行鑿毛刷水泥漿處理，待焊口冷卻后，在其上部澆筑比底板混凝土強度高一等級的微膨脹混凝土至底板面，完成管井的封堵如圖4所示。根據設計要求，底板結構施工完成后，封閉相應范圍內2/3降水井；完成地下室結構后，在抗浮驗算滿足要求的情況下，可封閉剩余降水井。

4 施工質量控制措施

1）鉆機作業的場地應經夯實平整后開始鉆進，避免土質不均勻沉降導致鉆機傾斜影響成孔質量。成孔后嚴格按照設計孔深進行終孔驗收，防止孔深不足影響基坑開挖所需的降水水位。

2）洗井應在下放粗濾管后4 h內進行，以免時間過長，護壁泥皮逐漸老化難以破壞，影響滲水效果。高壓水槍從伸入管內插至管底的過程中應不斷上提下插，以保證順利插至管底，溢出的水直至水清不含砂為止。

3）下放粗細濾管時保證濾管居中，基本保持同心圓位置，灌填濾料時注意應繞圈均勻灌料并填至預留高度，不得中途終止，禁止濾管倒向一側，影響地下水過濾效果。

4）試運行抽水時間控制在1 d，即每口井成井結束后連續抽水1 d，以檢驗施工質量、出水是否正常、有無淤塞現象等，開泵30 min后抽水含砂量應小于1/5 000，滿足要求后轉入正常降水工作。降水過程中做好井口的保護工作，嚴禁將井管碰壞以及避免雜物掉入井內，經常檢查排水管是否暢通。

5）管井準備封堵時，管口焊封口鋼板應滿焊，焊縫厚度及質量達到要求。在灌注微膨脹混凝土之前應鑿除接縫表面的水泥浮漿、松散砂石、軟弱混凝土層，將鋼筋上的銹斑及浮漿刷凈，在舊混凝土表面進行鑿毛并清理干凈，用清水濕潤舊混凝土表面，再涂刷1層防水砂漿，最后灌注微膨脹混凝土并振搗密實，確保底板的防水效果與質量。

5 結語

雙套管自流深井施工技術在復雜地質的深基坑降水中的應用，大幅提高了自流深井的出水量，且可保證出水清澈，整個基坑降水效果良好，保障了將近150萬 m3土方順利完成外運。

雙套管降水的運用增加了基坑的安全穩定性，加快了施工進度，具有一定的社會效益與經濟效益。本次工程實踐證明：雙套管自流深井適用于土體滲透性差的淤泥質粉質黏土夾粉土地質的特殊土質，可在后續類似工程中推廣應用。