深基坑開挖降排水施工技術探討

于維飛

北京城建集團有限責任公司 北京 100088

1 工程概況及水文地質條件

該工程為13幢17層商住樓，總建筑面積125000m2，框架剪力墻結構，設計形式為地下一層整體連通的地下車庫，其面積為26615m2，基坑開挖長196m、寬148m，深度5.6m。

基礎基坑距離渭河岸260m，Ⅰ級階地上，屬河流沉積地貌。表層為建筑垃圾棄渣及耕植土，淺層為徑流沉積形成的黏土、粉砂土，大部為渭河水流沖積形成的圓礫石層。根據地質勘探結果顯示：場區地下水位較高，在地表下0.24～3.55m之間，承微受壓狀，主要含水層為上部耕植土層、粉砂土層及礫石層。地下水主要受降雨及地表徑流補給，與渭河徑流有聯系。依據地質勘探的土質分析及基坑開挖特性，該地塊分為4個主要土層，分別為：

堆填土：雜色，土層厚度0.4～2.5m，疑似建筑垃圾廢棄物堆填，含大量雜物磚塊，其余均為黏土，部分區域為30～50cm的耕植土和軟淤泥土[1]。

黏性土：灰色及褐黃色，含水量大，可塑性較強。干縮強度及黏土韌性中等，土層厚度0.5～3.0m。

粉砂土：灰色、含水量及密度較大，局部地段漸變為粉土，分布不均，土層厚度0.3～4.0m。

卵礫石Ⅰ：深灰色及褐色，飽和，分布級配較差，主要成分為砂巖、灰巖、中強風化，卵礫石含量60%～70%，粘性粉土充填，場地均有分布，該層厚度約為7.0m。

卵礫石Ⅲ：深灰色，較為松散，飽和，顆粒級配較差，次棱角狀，卵礫石含量50%～60%，粉土及粉砂充填，分布不均，層厚0.3～3.2m。

其余土層對基坑開挖中的降排水和噴錨支護影響不大，不作展開敘述。

經取水樣檢測：該處地下水質對混凝土結構不具腐蝕性，但對鋼結構具弱腐蝕性。水位降至原地面下5.0m，基坑為（146×198）m2，等效半徑為95m時，基坑涌水量可取值2430m3/d，降水影響半徑可取值243m，滲透系數可取值46.6m/d。

2 制定合理的止水、降排水方案

經現場地質及水質勘察發現，地下水埋深0.24～3.55m。基礎需開挖深度5.6m，開挖土層大部分為含水量豐富的黏土、粉砂和圓礫層。因此，為了避免在施工過程中出現基坑突涌和避免對周邊原有建筑物造成影響，基坑開挖前應制定合理的降排水方案，對基坑周圍采取止水和降水措施。

基坑防滲水和降排水措施大致為井點降水、坑內降水、帷幕止水、滲排水等。其中井點降水法是基坑開挖施工中普遍采取的經濟且實用的降水方法。針對本項目的土質及地下水位特點，從施工安全、技術、質量和工期等各方面綜合考慮，在進行基礎土方開挖之前，應先進行基礎區域內地下水的降排工作，采用帷幕止水與坑內井點降水相結合的方案，防止開挖后地質變形，及促進施工節奏又確保安全及質量。

該施工方法在基坑降水后，勢必會造成周邊區域地下水位下降。因土質原因，容易造成基礎區域周邊地面形態及原有建筑物，因地下水位失衡而受到不同程度的影響。為了避免以上影響或安全隱患，還需在開挖工作面與周邊要保護的建（構）筑物之間采取地下水回灌措施，使其保持平衡。根據此處土質特點，回灌措施應采用基坑外井點回灌，此外還應在基坑周圍設置回灌水位觀測井，及時了解地下水位變化情況，便于及時調整回灌水量。

3 深基坑開挖止水和降排水的措施方法

3.1 基坑內壁防滲止水

經勘探，建筑物所處地塊上部土質松散，開挖范圍內土體強度低且厚度較大，地下水位較高，場地附近周邊三面均有民宅分布。基坑開挖后，坑壁土體自重壓力和地下水壓力增大，需采取基坑支護措施，防止基坑周邊土體坍塌。因此，基坑開挖前，在基坑開挖上口線外預先設置了一排相互搭接的深攪止水帷幕樁，用以避免對周邊原有建筑物造成影響和保證基坑邊坡支護工作順利進行。

根據施工前的地勘報告，基礎底標高以下均為較厚的圓礫石層，屬強透（含）水層，要達到預期的止水效果，選擇懸掛式深攪止水帷幕樁（即帷幕懸吊在透水層中）的施工方法，且需繞基坑周邊呈環形閉合狀，這樣即可延長基坑外地下水向基坑內滲流的路徑，又有利于基坑外地下水回灌工作的進行。而且環形閉合帷幕樁可兼顧對基坑的噴錨支護作用[2]。

該基礎所采用的止水帷幕深攪樁主要數據為：樁徑50cm，樁心距40cm，相鄰樁之間搭接10cm，可有效形成止水帷幕，方式滲水更能保護邊坡穩定。膠凝材料選擇32.5MPa水泥，摻入量≥75kg/m，實驗室試測水泥土28d抗壓強度≥0.80MPa。

3.2 基礎內部降水

3.2.1 井點降水。根據地勘報告設置降水井的分布：地下水埋深0.24～3.55m且具備輕微水壓力；水位降至地面下5.55m，開挖面積（148×196）m2；基礎內部滲水量為2425m3/d，基坑降水半徑240m，土體滲透系數46.6m/d，設計降水井直徑為1m，井深8m，井間距30m，單井出水量需≥100m3/d。

井點降水做法：在基坑開挖前預先設計位置，挖掘成孔，配置相應挖掘設備輔助完成，下挖0.6～1.3m時，設置預制混凝土護筒或混凝土護壁，邊挖邊設置，直到設計井深。混凝土護壁厚100mm、強度C20。在井底以上2m范圍的混凝土護壁上，交錯預留相應數量Φ10的滲水口。

3.2.1.1 設置降水井的技術控制要點。進場前向施工人員進行必要的安全技術交底。為保證連續施工，現場做好照明。

降水井護筒應高出地表20～30cm，防止雨水倒灌和雜物掉入。必須在護壁完成后繼續下挖，防止塌孔。孔內做好通風、排水工作，現場保證聯絡通暢。

挖孔至卵礫石層時，要加快井內抽排水頻率和支護工作。

開挖的土方及時外運，減小孔口周圍土壓力。

停止作業時，對井口進行遮蓋防護，防止發生危險事件。

加強機械設備及水泵等所用電器線路的保護、檢查工作，確保用電安全。

3.2.2 基坑明水抽排。由于地下水位偏高，為防止明水浸泡基坑導致地基承載力下降，需及時排放坑內明水。在基礎內、外各設一條排水溝。基礎外部排水溝設于帷幕止水樁外側距坑壁1.5m處，并呈環形閉合狀，可用開挖、襯砌混凝土修筑，基礎開挖前預先施工，排水溝寬0.8m、深0.7m，與市政排污系統接通。根據現場具體情況，在適當位置修建沉淀池，基礎外排水需經沉淀后方可排入市政排污管道。基礎內部排水溝標高位于基礎底部以下，寬0.5m、深0.3m，待基坑挖至底標高時設置，可根據基礎外伸寬度做成明溝或暗溝[3]。

3.2.3 降水施工設備配置。依據每個降水井出水量大小、井深、間距，每個井內放置一臺流量為32.4～38.4m3/d、揚程大于15m的潛水泵，并備用1臺，該項目配置水泵20臺/套。

4 地下水回灌與觀測井的布置要點

為防止基坑周邊建筑物因地下水位失衡而受到不同程度的影響，在基坑外圍建筑物分布較多的東、南、西三側，設置8口回灌井，5口水位觀測井，回灌過程中若水量無法滿足地下水壓平衡要求時，觀測井也可兼作回灌井使用。回灌井與水位觀測井并排設置在基坑外側距帷幕止水樁8～10m處，盡可能遠離基坑，防止坍塌。回灌井與水位觀測井的施工方法一致，主要數據：井徑：1m、井深大于3.5m，靠近居民區三側回灌井數量分別為2口、2口、4口，觀測井數量為別為1口、3口、1口。

5 確保基坑降水措施正常運行的管控重點

基坑開挖降排水施工前，需按城市建設相關規定要求，提前辦理市政排水、排污手續。根據地下水量大小配置降排水設備，排水效果滿足基坑開挖要求。

現場施工作業期間配備專業電工進行線路及設備檢查，同時做好防水和防雷電保護。現場還需配備用電源，保證降水期間連續作業，防止突然斷電造成排水中斷而影響降水效果。施工區域實行全封閉管理以保證安全。圍擋設置應考慮現場機械設備施工不受影響。降排水井口應高出地面0.2～0.3m，嚴防行人和異物掉入發生危險。

降水作業期間，做好運行觀測記錄，發生設備故障，及時更換或維修，確保降水作業連續性。井內地下水及時抽排到地表排水溝進行外排，避免向基坑回流、回滲。

6 確保回灌措施正常運行的管理要點

周邊地下水回灌期間，須及時通過水位觀測井進行觀測，要防止回灌水量過大而滲入基坑影響施工，又要防止回灌水量過小，造成地下水位失衡發生沉降。

正常施工時，回灌和降水工作須同時啟動和停止，這樣才能保證地下水位處于動態平衡，其中任何一方失效都會破壞這種平衡，導致異常發生。

回灌水源可直接使用降水井抽出的地下水，回灌前須進行沉淀過濾；使用其他水源時，需保證水質清潔。

基坑降排水施工前，必須通過水位觀測井對場地內的穩定水位進行測量、標記；降水與回灌施工過程中增加水位觀測工作，以指導和調整降水與回灌施工正常進行。

7 施工過程的質量安全管理

7.1 制定專項方案指導實現預期目標

施工前的各類質量安全控制方案編制與研討，對各類目標的實現起著重要作用，深基坑開挖施工措施管理如下：

7.1.1 設計方案：基坑降水及支護設計方案的合理性，是直接影響深基坑開挖工作是否順利進行的關鍵因素，施工前需對設計方案進行論證，確保合理性及經濟性。

7.1.2 專項施工方案：施工前，降排水專項方案和帷幕止水樁專項方案應報監理工程師審核，若不能滿足施工要求，堅決進行修改完善后重新申報。基礎開挖總方案還應組織專家會審。

7.1.3 施工過程控制：基礎開挖階段是項目實施的關鍵階段，根據現場地質勘探資料和當地氣候水文條件，結合同類工程項目施工的經驗和條件，確定工程的關鍵工序，制定施工計劃，管控現場有序開展各項施工。

7.2 安全文明管理措施

7.2.1 制定安全管理措施方案及安全操作規程，加強安全教育，提高安全意識。針對深基坑開挖安全管理特點，重點增加安全檢查頻次，發現隱患及時整改。

7.2.2 在傳統管控的基礎上，可對基坑變形通過網絡監控進行傳輸的監測方式，此方法能夠對基坑變形進行直觀反映，是信息化施工理念的一種表現形式，在確保深基坑開挖安全方面可發揮出重要作用。檢測內容主要包括：比表沉降、橫向位移等。通過對這些內容的監測，一旦發生數據超過或者接近警戒值，可以及時得到反饋并采取有效應對措施，及時調整施工步驟，進而提高基坑施工的安全性。

7.2.3 選用符合安全、環保要求的施工機械設備，主要減小噪音和環境污染。外排水需進行水質檢測，防止造成河水污染。完工后應合理處理棄渣和油性污染物，保持場地清潔和綠化覆蓋。

8 結束語

在現代建筑工程領域，隨著高層和超高層建筑不斷出現，深基坑開挖施工經常出現在項目建設中，因而基坑降排水作業經常被人們所用到。所以在施工現場，要對具體地塊土工進行分析，計算基坑涌水量，精心設計合理可行的施工方案，布置降水井位，必要時需對方案進行專家論證。方案是否可行，在很大程度上也是決定施工能否順利進行的主要因素之一。

不同項目的基坑開挖，必須依照其水文地質資料和周圍建筑物情況，認真進行深入細致地分析和論證，方可得出合理、可行的深基坑降排水施工技術方案或措施。