高层建筑深基坑工程浅谈

摘要:文章以福建省莆田市某安置小区项目为例，针对砂性土质条件，采用井点降水和管井降水相结合的综合降水施工方案，有效解决了沿海地区地下水水位较高对建筑深基坑施工的影响，取得了良好的经济效益，确保了施工安全。

关键词:综合降水；深基坑工程；井点降水；管井降水

1工程概况

本工程为莆田市联十一线连接线涵江安置区工程。本工程总建设面积为3333743.78m2，建筑面积为10776m2，本建筑由两栋住宅建筑物及地下室组成。两栋建筑地上高度均为53.9m。标准层高为2.95m，底层层高为3.6m。本工程基坑面积为4400m2，基坑开挖深度为3.5m。

1.1地质概况

莆田市位于我国东部沿海地区，水系丰富，地下水水位较高。经前期地质勘察，本项目地质以砂性土和粉质土为主，具有较强的渗透性，自上而下的地质条件为:杂填土-素填土-粉质黏土-淤泥质粉质黏土-粉细砂-粉砂夹粉土。

1.2水文概况

1）地表水文。本工程所在位置处于莆田地面径流附近，周围水渠、塘、沟壑较多，经现场勘查，本工程毗邻木兰溪，浅层土壤为粉性土和砂性土，地面径流密布和地下水水位较高，对本工程深基坑施工影响较大。2）地下水水文。地下水主要存储于浅层填土、黏性土或粉性土层中，其中，地下水重要的来源是海水渗透补充、大气降水和地面径流。因此，本工程中，地下水与河流互动性强，地下水位随季节变化大，在实际勘察中，经钻孔测量地下水位为0.5~4.6m，相应标高为1.5~5m。

2深基坑降水施工难点问题研究

1）本工程中，基坑开挖范围广、深度高，基坑边坡采用放坡处理方法，放坡开挖深度为7m，下部垂直基坑开挖深度达8m，基坑分两次开挖，合计开挖深度为15m，在基坑开挖过程中，采用一次降水施工难度大。2）工程中基坑采用无支撑体系，上部放坡开挖，下部采用双排钻孔灌注桩和桩间搅拌桩组成重力坝围护，上部放坡坡度按1∶1.5，按2级放坡，上部边坡降水效果直接影响围护结构的安全性与稳定性。3）本工程项目所处位置地下水位较高，水量补给充足，地下水与地面径流交换频繁，为了确保建筑工程基坑工程施工的安全性，施工期间施工单位需要不间断降水施工。4）基坑施工期在汛期内，结合当地水文资料，莆田降雨量大，短期降水量可达100mm/h，为了确保基坑施工顺利进行，施工单位应配置相应的地面排水设施。

3降水施工方案设计与选择

在建筑工程中，常见的降水措施包括明沟排水、轻型井点、喷射井点、管井降水等方式，文章就降水施工方案进行对比研究，并确定最优降水方案。

3.1降水施工方案对比分析

1）明沟降水。明沟降水是在施工区域地表设置排水沟和集水井，并借助水泵将集水井中的水抽出，从而达到快速排水的目的。该方法需要的抽水设备较少，具有操作简单、成本低等特点。同时，该方法也存在显著的缺点，抽水设备排出的地下水沿基坑坡面涌出，极易造成基坑土体软化，甚至出现泥浆问题，进而影响施工现场基坑地面强度，对其他专业施工造成不良的影响，尤其是降水施工夹带粉质黏土时，容易造成基坑边坡失稳、地面沉降等问题。因此，该方法主要适用于地质密实、坑壁稳定性高、开挖深度不高、降水深度范围小的基坑降水。2）轻型井点。轻型井点降水是在基坑的四周每隔一段距离设置轻型降水井点管，降水井点管深度插入蓄水层，从而使轻型井点构成完整的整体，借助抽水设备将地下水及时抽出。在轻型井点应用中，降水井管间距较小，能够有效拦截地下水的渗透，从而提高了降水效率，有利于保持边坡和围护桩间土体的稳定性。同时，该方法存在显著的缺点:轻型井点施工量大、施工成本高、占用场地大，且在降水施工期间，施工单位需要保持降水施工设备供电的可靠性、稳定性，维护成本较高。因此，轻型井点降水方法主要适用于基坑面积较小、降水深度不高的基坑工程。3）喷射井点。喷射井点是在施工区域埋设井点管，并在井点管内部设置喷射器，借助高压水泵或空气压缩机输入高压水或压缩空气，并在抽水设备的作用下抽出地下水。该方法降水深度大，降水范围达8~20m。同时，采用该方法进行降水时，由于降水管和降水设备较为复杂，故障率和能耗较高，导致降水成本上升，因此，该方法主要适用于渗透系数较小且降水深度较大的基坑工程中。4）管井降水。管井降水是在基坑施工现场进行钻孔成井，并在井内埋设降水管井，地下水由管井渗透至井内，并通过排水设备排出。管井降水方法应用中，井点直径大、出水量大，能够满足较大面积基坑的降水要求，施工成本相对较低。但是，该方法容易造成周围建筑物不均匀沉降，一定程度上影响了该方法的适用范围。在实际应用中，该方法主要适用于渗透系数大且地下水丰富的地质工程。

3.2降水施工方案的选择

工程基坑采用上部二级放坡开挖和下部双排重力围护的形式，基坑开挖深度大、面积大，降水范围广，且施工现场周围较为空旷，无重要建筑物，适用于管井降水方法。综合经济性、可行性、施工效率等因素，本工程采用上部轻型井点降水（如图1所示）、下部管井降水方式，以满足本工程降水需求。

4管井降水施工技术

4.1确定井位

在管井施工前，施工单位应安排测量人员进行专业测量，确定管井位置，并设置显著标志，以便于钻孔施工。确定钻孔位置后，施工单位应在井管、砂料、钻孔就位后进行钻机移机就位，并埋设护孔管，护孔管应垂直并插入地面20~50cm。护孔管应使用黏土填实，确保泥浆不会泛出。护孔管垂直度误差应控制在1%以内。

4.2钻进清孔

钻孔施工前，施工人员应测量好钻具长度，合理控制钻进深度，钻进过程中，泥浆比重应控制在1.15~1.25。钻进过程中，施工人员应加强岩层特性的分层描述，确认含水层岩层。达到终孔设计深度后，即可进行清孔作业。清孔时，应注意泥浆比重，以1.10左右为宜。孔底沉渣应控制在10cm以内。

4.3下井管

钻孔施工完成后，施工单位应根据设计要求事先将井管排列、组合，并按管井深度标记编号，确保井管长度与管井深度一致。下井管时，应确保平稳入孔，确保井管垂直焊接。同时，在下井管时，应在滤水管上下各安装两组扶正器，确保环形填砂砾间隙厚度不小于150mm。下管时，应自然落管，避免强力压管，以免损坏井管过滤结构。井管到位后，施工人员应将井管居中固定。

4.4填砂砾冲孔

将钻杆沉至管底50cm，井口加上补心后进行换浆施工，通过填浆循环的方式填入砂浆，直至砂浆达到预定高度停止。

4.5止水封孔

为防止上部泥浆及降水渗入砂浆，影响成孔质量，施工单位应在填砂砾施工结束20min后进行上部止水封孔。

4.6洗井

根据施工技术要求，施工单位应使用活塞、空压机联合洗井的方法。施工过程中，为了提高洗井效率，确保洗井质量，洗井台班不应少于2个，洗井作业直至抽出清水为止，井底沉砂应小于20cm。

4.7下泵试抽

洗井结束后，施工单位应待水位恢复后进行下业直至抽出清水为止，井底沉砂应小于20cm。

4.7下泵试抽

洗井结束后，施工单位应待水位恢复后进行下泵试抽，下井深度应控制在管井下半部位置，以保证抽水效率。下泵试抽时，施工人员应确保现场临时用电可靠连接。试抽2h后，由测量人员测定井内水位，并安装水表，以便于及时观察管井内水位变化情况。工程现场排水应顺畅，就近排入沟渠中。

4.8抽水作业

在管井施工完成后，施工单位应先进行抽水试验，合理选择井位作为抽水井，并以相邻管井作为观测井。抽水时间长度应结合抽水实际情况确定，以1~24h为宜。待水位恢复后，由测量人员测定水位变化，观测时间间隔。抽水开始前10min，每分钟观测1次；10~30min时，每2min观测1次；30~100min时，每5min观测1次；100min后，每50min观测1次。如48h后仍无法准确绘出S-lgt曲线，则应当适当延长抽水时间，最终确定各土层含水情况，优化降水运行方案。

4.9降水作业

结合本工程施工现场实际情况，工程单位安排专人进行现场降水作业，并记录地下水位、井涌量和水位降深，以便于施工技术人员及时掌握降水实际情况，确保降水施工效果。同时，选择已抽干的管井作为观测井，及时观测地下水位恢复情况，从而为降水作业提供可靠依据。

5降水效果分析

5.1降水情况分析

在基坑开挖过程中，根据降水观测数据，水位基本处于开挖面1m以下，局部水位达到开挖面2m以下。随着土方开挖，施工人员随时割除超高的管井，挖至标高后，地下水位稳定在开挖面1m以下。开挖土方未发现泥浆，确保了基坑开挖过程中围护结构的稳定性。

5.2坑底隆起情况分析

在基坑开挖过程中，现场测量人员持续对基坑表层标高进行观测、复核，未发现坑底隆起现象。

6结语

在大型基坑工程中，通过降水施工技术进行优化组合，弥补单一降水措施存在的不足，形成优势互补，起到最佳的降水效果，保障了建筑工程项目的顺利开展。

作者：林金发 单位：福建建工集团有限责任公司