深基坑深井降水的施工实践

深基坑深井降水的施工实践
摘要：本文介绍了在砂性土地区深基坑围护采用深井降水取代止水帷幕的施工实践，阐述了施工过程施工方法及出现问题的处理情况。
关键词：砂性土 深井 水位降不下时措施
1.工程概况
杭州市凤凰城工程地处秋涛路、飞云江路和中国针织城之间地块，工程总用地面积15923m2，总建筑面积为129978m2，地下建筑面积为26314 m2，地上建筑面积为103664 m2。采用钻孔灌注桩基础、承台、地梁、筏板形式，大楼地下为二层地下室，地下室一层楼面标高-4.95m，地下室底板板面标高为-8.45m，地下室地梁高1300，（地下室底板厚650，自板底下翻650），垫层厚100，本工程基坑面积为13500m2，大面积开挖深度达到7.5m，局部达10.2m，总计挖土方量约10万m3。
2.工程地质及水文条件
根据浙江省工程物探勘测院提供的凤凰城岩土工程勘察报告，凤凰城工程地形地貌为：东部为老宅地基，西部为废弃耕地，地形平坦，属于钱塘江河口冲海积平原，沉积环境较动荡。
从上而下的土层为：
1-1素填土，层顶标高7.39~8.5m，厚0~2.6m；
1-2杂填土，层顶标高5.89~9.58m，厚0~4.1m；
2-1粘质粉土，层顶标高2.39~7.88m，厚0~11.8m；
2-2砂质粉土，层顶标高-2.52~-4.27m，厚0~11.6m；
2-夹含砾砂质粉土，层顶标高-8.95~-7.69m，厚0~4.2m；
2-3块石，层顶标高-11.6~-7.09m，厚0~12m；
4-1砂质粉土，层顶标高-11.95~-3.75m，厚0~12.1m；
4-2粉砂，层顶标高-12.9~-2.82m，厚19~11.5m；
4-3粉砂夹砂质粉土，层顶标高-16.6~-12.12m，厚0~7.3m；
5碎石，层顶标高-19.68~-17.5m，厚0~2m；
6-1全风化凝灰岩，层顶标高-18.96~-14.92m，厚0~9.2m；
6-2强风化凝灰岩，层顶标高-24.16~-17.1m，厚14~8.6m；
6-3中风化凝灰岩，层顶标高-28.02~-19.4m，厚0~10.1m。
场地地下水主要有松散岩性孔隙潜水及基岩裂隙水组成，勘察期间于钻孔中测得水位埋深0.5~4.7m，地下水对混凝土无侵蚀作用，水位动态变化受大气降水控制，本地区一般年变化在1~2m。本场地抗浮设计水位采用国家高程70m。场地20m深度内2-2砂质粉土轻微液化，局部严重液化，综合判定为中等液化场地，采用深井降水，增加砂性土的密实性，提高砂性土的抗震性能。
3.围护方法简介
本工程采用钻孔灌注桩加一道钢筋砼内支撑组成的联合支护结构，基坑不设止水帷幕，坑内采用自流深井降水，坑外采用真空深井降水措施，局部深坑采用转型井点降水。
4.施工顺序和环境
本工程基坑开挖分A区 B区 C区 D区分块开挖，根据设计要求，挖土前，基坑内水位必须降到-11.5m以下，A区开挖前一周启动A区范围所有深井。
本工程深井布置了72口井，水位观测井布置了14口井。深井及水位观测井平面布置图如下：








5.深井降水的施工工艺
5.1 深井施工流程
施工准备→井点的测量定位→挖井口→安放护筒→钻机就位→钻空→回填井底砂垫层→吊放井管→回填砂砾过滤层→洗井→安置水泵→安装抽水控制电路→试抽水→正常抽水→降水完毕后封井。
5.2 深井成孔
本工程采用泥浆护壁钻孔，孔口采用挖埋法设置护筒，防止孔口坍塌，并在一侧设排泥沟、泥浆坑。井管沉放前采用压缩空气进行洗井，将孔内泥浆、泥渣清出井外，以利于降水。
5.3 深井沉放施工
深井井管采用PVC管，安放应该垂直并位于井孔中心；管顶部比自然地坪高500㎜左右，为了保证井管接头对正，外壁绑长竹片导向。井管过滤部分应放置于含水层适当的范围内。井管放置好后，及时填充砂砾滤料，颗粒为3~`8㎜的细砾石，砂砾料必须符合级配要求。其合格率大于90%，杂质含量不大于3%，且不得使用机械直接下料，应用铁锹人工下料，以防止分层不均匀和冲击井管壁。填充滤料必须一次连续完成，从底填至井口1m左右，上部采用不含砂石的粘土封口。砂滤料填完后，在水泵安装前洗井，洗井方法是用高压水枪冲洗管壁，同时用污水泵往外排水，冲出沉渣。洗井工作在安放完井管、填好滤料封口前8h内进行，要一气呵成，以免成孔时护壁泥浆逐渐老化，影响土体往深井的渗水效果。
5.4 水泵安装
深井水泵采用潜水泵，水泵安装前，应对水泵和控制系统作一次全面细致的检查，检查电动机的旋转方向，各部位的螺栓是否拧紧，电缆接头的封口是否松动，电缆线有无破损折断。然后在地面空转3~5min，无问题后放入井中使用。安装完毕后应进行试抽水，满足要求后投入正常使用。井点供电系统应采用双线路，并设置备用的发电机组，以防止突然停电或出现故障，淹没基坑。
6、监测：
本工程共设置了14口观测井，由专业监测单位负责每天观测记录水位的变化，并对观测点的水平位移和沉降进行观察，使我们能够及时掌握水位的变化，以及降水对周边环境的影响。
7、出现问题：
7.1自A区范围启动后十天，24个深井（其中坑外真空深井10个，坑内自流井14个）水位开始在－7m～－10m徘徊，离设计降水要求－11.5m有1.5m～2.5m的差距，基坑无法开挖到底。
7.2原因分析：
1、本工程分四个区块组织施工，A区为第一区块，其它三个区块的深井未启动，A区本身降水压力大。
2、观察各深井的出水量，发现坑内自流井出水量大，几乎满管。坑外真空泵出水反而小，A区范围坑外10个真空井只有一半有出水，分析其原因：A区东南角有5～7.5m粘性粉土分布，渗透系数4.7E-05㎝/S，透水性较弱。其它部位粘质粉土层分布较薄，而下层土砂质粉土层分布较厚，砂质粉土透水性比较好。真空泵由于存在负压，粘质粉土中的粘土颗粒容易把滤网堵塞。
3、由于A区施工时，C、D区桩基还在施工，本施工场地有块石层，施工中采取冲挖的办法，穿透块石层，而块石层下是透水性较好的砂质粉土，冲挖孔给施工用水补充到地下提供了通道。
8采取的措施：
8.1提早启动靠近A区块的其它自流井，切断来自B、C、D区的水源补充，减少A区块的降水压力。
8.2东南角基坑外出水量小的5个真空深井改为自流井，并用高压水枪重新洗井，出水效果略有好转，A区基坑内增加6个自流井，B区增加了2个自流井。根据轻型井点试抽效果不理想，把电梯井深坑部位轻型井点降水改为自流井。
通过采取以上措施，监测结果显示，水位持续下降，获得了满意的效果。
9深井的停降时间和封堵方法
9.1根据设计抗浮要求，坑内深井在地下室顶板覆土完成及三层裙房结构完成就可以停止抽水，坑外深井待地下室外墙回填土完成即可以停止抽水。
9.2本工程沉降后浇带设计要求到主体结顶时才能封闭，若达到抗浮要求马上停止降水，则水位上升可以通过后浇带淹没地下室。本工程施工时除了电梯井处深井在浇筑混凝土时拨除外，其余坑内深井都保留继续抽水。
9.3由于深井PVC管直径为300，直接穿过地下室底板，如果不做节点处理，必然会对后面的封堵工作带来难度。本工程采取的节点如图所示，在绑扎钢筋前用直径为80的圆钢替换穿过底板部分PVC管，圆钢外一周焊接两道止水钢板，并用自吸泵替换潜水泵。
9.4达到设计要求停止降水后，采取高压注浆，填满PVC管以及钢管内空隙。钢管上口加焊钢板封堵，防止产生渗漏现象。
10小结和体会
10.1砂性土地区当周边环境条件较好时采用深井降水取代深基坑围护体系中的止水帷幕，技术上是可行的，并且能够取得一定的经济效益。
10.2深井类型应该根据不同场地土质条件合理选用，必要时采取试验的方法，决定选用深井的类型。
10.在本工程中排水管线采用预埋管，在实际使用过程中，由于机械荷载等导致多次出现预埋管的破裂，整修时延误工程进度，费工费时。建议采用明沟的排水管线。
10.2雨雪天气，经常影响到室外的水泵电箱，导致停电。所以雨雪天气应加强专人对电路的检查。
10.3由于本工程的水井较多，电线、出水管经常混在一起，一旦一个深井出现电路故障，检查起来及其不方便，建议每个深井的电线、出水管统一进行编号。