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大型超深基坑降水施工技術
2017-12-22 00:00:00
大型超深基坑降水施工技術
1、降水設計參數
1.1 降水設計：根據基坑*大開挖深度13.35m、基槽以上3層地下水，滲透系數小，砂層中含泥量大的實際情況，布置周邊井和槽內井。周邊井采用大口井抽水的降水方式，將基槽以上含水層中的水，引入第五層的砂層中，井深在基槽以下5m，再從砂層中抽取地下水降低地下水，已籌為主；在基槽內布置滲水井，采用以滲為主，抽滲結合的降水方式，將井底設在第七層砂層的承壓含水層底部，以利于降低基坑水位。
1.2 降水井結構：降水井井深18.0m，孔深≥18.5m，孔徑600mm，井管為直徑400mm的水泥礫石濾水管，井管外填入直徑為2~10mm的石屑濾料（含泥量<3%）。為防止抽水時間太長，井管要高出地面0.3~0.5m，基坑內滲水井深28米（從地表算起）。
1.3 降水井的布置：基坑周邊封閉式布置降水井，井間距7.5m，井中心距基坑上口線1.5m；在基坑內部沉降后澆帶和施工后澆帶的位置每隔25m左右設滲水井，同時要注意避開土壤源熱井的位置，在土方開挖時要做好保護，以便作為觀測井和必要時的抽水井使用。管井降水設計參數如表1。
1.4 集水明排措施：由于土質含泥量大，滲透性差，必要時在坑內設置明排輔助降水，需埋設導流管做明排措施。槽底存在難以疏干的殘留水時，需沿槽底邊布設排水溝、集水井。集排水溝尺寸為20*30cm（寬*高），排水溝內用4~20mm的級配碎石填充；集水坑底面應比集排水溝底面低0.5m，集水井中間埋設一根直徑300mm無砂管，集水井間距為50~80m一個，尺寸為0.6*0.6*0.7cm（長*寬*高）。
表1
方案
類型
直徑（mm）
深度（m）
間距（m）
數量（眼）
濾管（mm）
濾料
周邊井
抽水井
Ф600
18
7.5
103
Ф400無砂砼管
2~10mm石屑
槽中井
滲水井
Ф600
28
25
28
Ф400無砂砼管
2~10mm石屑
1.5 排水系統：在現場四周布置排水系統，出水口有兩處，為原市政雨水井。排水系統管線采用Ф300PVC管，排水管線每隔20~30m設一個支墩（0.4*0.3*0.3m）穩定管道，按出水口位置坡度布置。在出水口處各設置一個沉淀池（1.0*0.8*0.8m），將水中泥沙沉淀干凈以后排入污水管道內。
2、工程地質概況
見土方開挖部分。
3、材料選擇
降水井孔護壁泥漿采用膨潤土造漿，泥漿材料的選定及配合比：7~10%膨潤土（山公高陽1#）；0.5~1%工業用堿；0.1%羥*纖維素
（CMC）；拌和用水為自來水；另外根據施工情況加入適量分散劑。
按下表性能指標及測試方法制備泥漿：
順序
項目
性能指標
測試方法及儀器
1
比重
1.05~1.15g/cm3
泥漿比重計
2
粘度
10~25秒
500cc/700cc漏斗法
3
含砂量
<6%
在測定泥漿材料性能的基礎上，即使試配泥漿的*佳配合比。
4、降水井系統施工
本工程由于基坑面積較大，個別地段距離周圍建筑物及護坡樁較近，降水井施工時經過適當調整，設置在護坡樁外對應位置。降水井從地面開始施工，井位距基坑邊緣的距離為1.5m。根據地質地層情況，采用反循環鉆機完成降水井成孔施工，場區內共布置6臺反循環鉆機進行施工。
4.1 工藝流程：測量定位→成孔→清孔→下管→投料→洗井→布置排水系統→下泵→抽水。
4.2施工方法
1）鉆進成孔
①采用反循環鉆機成孔時，為防止鉆孔相互干擾造成塌孔，在鉆孔是采用隔孔跳鉆的施工方法，保證孔壁不坍塌。
②鉆機垂直度和各后開始鉆進，隨鉆進隨補充泥漿，泥漿標高始終保持在地下水靜止水位上1~2m。
③鉆深由鉆桿顯示，用專用測繩測定孔深。
④鉆到設計深度后停止鉆進，檢查孔深不得小于設計深度。
2）護壁泥漿
護壁泥漿采用膨潤土造漿，考慮環保要求制作專用鋼質泥漿槽盛講，護壁泥漿可經泥漿凈化裝置凈化后重復利用。
3）清孔
孔底沉渣為鉆孔與孔深之差，成孔厚應反復清孔，保證孔底沉渣厚度小于300mm。
4）下管
井管采用無砂砼管，在砼預制托底上放置井管，在底部中間設置中器，四周拴8號鉛絲，緩慢下放，當管口與井口相差200mm時，連接上節井管，接頭處用玻璃絲布粘貼，以免擠入泥砂淤塞，豎向采用2~4根30mm寬竹條固定井管。為防止上下管節錯位，在下管前將井管依方向立直。吊放井管要垂直，并保持在井孔中心，井管要高出地面300~500mm，并在井口加蓋。
5）投料：下入井管后，在井管外周均勻填入含泥量小于5%的濾料至地面下0.5m處，濾料采用2~10mm豆石或石屑。投料時應保持連續，將泥漿擠出孔位，并用粘性土填封孔口。
6）洗井：成井后采用空壓機和潛水泵聯合抽水洗井，至井內水清沙凈，再用污水泵反復進行恢復性抽洗。洗井應在成井4小時內進行，以免時間過長，井壁泥皮影響滲水*。洗凈后進行試驗性抽水，確定單井出水量及水位降低能否滿足設計要求。
5、關鍵控制點
5.1 鉆機安裝應周正平穩，操作應嚴格按操作規程執行，保證鉆孔垂直度誤差小于1％，孔深誤差小于1％。
5.2 下鉆具時要輕提慢放，避免產生抽吸作用，造成塌孔。
5.3 清孔后應保證孔底沉渣厚度小于300mm，漿液含砂率小于4％。
5.4 下管時要輕提慢放，遇阻礙時應查明原因再下，嚴禁強行墩放，以防損壞井管；下至設計深度后，保證井管高出地面300～500mm，用蓋板蓋好，防止掉入雜物；井管應居于鉆孔中央位置，以保證濾料填入均勻。
5.5 填入濾料時，仔細檢查濾料質量，控制含泥量不超過5％；填料過程中用鐵鍬沿井管四周均勻緩慢填入，防止投料不均、中途架橋現象；當填入量與理論計算量不一致時，須及時查明原因，采用相應措施進行處理。在洗井和抽水過程中，如果濾料下沉量過大，應及時補充濾料。
5.6 為防止含水層中細粒土的流失，應在井深6m以下無砂砼管外包一層60-120目的方格尼龍網。
6、問題處理措施
多年的降水工程施工經驗證明，一個工程的降水*受多種因素影響。地上地下建筑物、管線多且分布復雜，水文地質條件變化也較大，很多地段受多層地下水的影響，因此，盲目地照搬降水設計方案進行施工并不能完全保證降水*，而是要根據具體出現的問題具體分析，采用針對性的處理措施，才能使降水工程*達到預期*。根據經驗，降水工程施工過程中主要應考慮以下一些特殊情況及處理措施：
1）不明來水處理
①如果地下上、下水管道漏水嚴重，這些滲漏水賦存于雜填土和很多已廢棄的地下構筑物中，由于具體位置不明確，水量大小無法確定，因此從降水井分布上難以控制，可能造成基坑壁失穩，對地下工程造成很大影響。為了有效預防這種異常水給工程帶來損失，應采取如下處理措施：
②基坑開挖遇到突然出現的不明外來水時，應立即停止開挖，作引流回填，控制因出水帶出地層顆粒形成地層擾動坍塌，然后查明外來水補給源，采取尋源斷流措施。
③對出水范圍的基坑壁，必須采用特殊加固措施，比如小導管注漿、局部土釘補強等方法，穩定后繼續下步開挖。
2）潛水含水層殘留水處理
由于受潛水含水層底板凹凸不平的影響，以及含水層中存在不透水或弱透水粘性土夾層的影響，要完全疏干潛水實際上不可能的，這部分水若處理不好將帶出地層中大量細顆粒物質，使開挖面地層土擾動并可能發生坍塌。出現這種情況時，應放慢挖土速度，及時在坑壁作盲管導流，并在槽邊挖盲溝集水，再將集水排走。導流盲管一般采用長0.5m的ф25mm的塑料管，做成花管并纏60～120目尼龍網。盲溝一般貼坑壁挖，寬200mm，深300mm。為了防止土塊掉落將導流盲溝堵塞，防止水流將基坑底細顆粒物質帶走造成基底土擾動，應在盲溝中填4～20mm碎石。
3）降水井間距問題
①在降水井施工時，受場地現狀的限制，可能出現降水井的位置和間距與原設計不符。本工程這種現象主要出現在出土馬道、拐角點以及配電柜基礎等地方。
②根據現場實際，與各方面商量后決定在降水井間距過大的位置施工土釘墻時在此處預制排水導流管保證雨季施工時土層含水可以導流至槽內。同時在導流土層位置槽內設置盲溝，把導流出來的土層含水導入盲溝內，在盲溝適當位置設置集水井，抽走導流出來的土層水，并經常觀測護坡情況。
