浅析基坑工程中止水帷幕与管井降水方法的结合运用

郭锐

中国建筑第二工程局有限公司江苏省淮安市223299

摘要：建筑工程施工中，常常会遇到地下涌水问题，在基坑开挖过程中，由于地下室及基础深度超过地下水位的埋深，地下水就不断地渗入基坑内，为了确保基坑开挖及基坑内的正常施工，就必须做好止水或降水工作。基坑止水、降水已经成为了制约基坑整体进度的关键因素，尤其对于国内某些沿海地区来说，其地下水位高，地质条件复杂，在深基坑开挖过程中，地下水的渗流将使基坑周围形成比较大的降水漏斗，影响周边建筑物，在这个过程中只有采取有效的措施去止水、降水。

关键词：基坑工程；止水帷幕；管井降水方法；运用

目前基坑工程中止水帷幕的常用结构包括深层搅拌桩止水帷幕、旋喷桩止水帷幕以及高压旋喷桩等。但是这些止水帷幕都是作为一个单独的结构来承担止水以及支护的作用，对于海水侵蚀地区或其他地下水位较高的地段，常规的止水帷幕结构的防水效果不是很好，并且在一些特殊环境下的应用存在一些不足。

1工程概况

1.1工程地质条件

按场地岩土层层序自上而下分布为：（1）人工填土层；（2）第四系冲积层及（3）下伏第三系泥质粉砂岩层组成，具体分述如下：①素填土：灰黄色，主要由粘性土及砾石、碎石等组成，部分地段不均匀混夹块石。②-1粉质粘土：灰黄色、棕黄色，软塑—可塑状，土质较均，局部含少量粉细砂粒。②-2粉砂：棕黄色、灰黄色，稍密，饱和，充填少量粘粒。②-4砾砂：黄褐色、灰—灰黄色，中密，饱和，分选性差，局部混夹少量卵、砾石。泥质砂岩风化层主要揭露有：③-1全风化泥质砂岩、③-2强风化泥质砂岩，为红褐色，基岩裂隙不甚发育。

1.2水文地质条件

该场地地下水类型主要为上层滞水、第四系土层中的孔隙水和基岩裂隙水。地下水补给主要依靠大气降水补给。场地砾砂层属强透水层，人工填土、粉砂属于中等透水层，其余各土层均为弱透水层。基岩风化层含基岩裂隙水，基岩裂隙水贫乏，粉砂层、砾砂层处于饱和状态，且砂层水有一定承压性，测得地下稳定水位埋深为4.00m。

2设计方案

场地四周较空旷，均有放坡位置，可采用分级放坡，0~4.00m采用1：1.5放坡，4.00~8.00m采用1∶1.25放坡，在4.00m处设1.50m宽平台。基坑北侧50m外存在浅基础民居，降水应考虑对其影响，西侧和南侧30m外的建筑均为桩基础影响不大，东侧不受影响。降水降深要求：地下室范围内整体水位应降至承台底以下0.5m。

本场地基坑的重点在于怎么拦截地下水达到干施工状态，在该地区常见的止水帷幕有①高压旋喷桩；②深层水泥搅拌桩止水帷幕，近年来出现了旋喷桩止水帷幕、螺旋钻机素砼或压浆止水帷幕，但是这些止水方法造价较高，适用于支护止水一体的，不适用该项目。①高压旋喷桩适用于填土层、粉细砂、中粗砂、砾砂层的止水。②深层水泥搅拌桩适用于淤泥质土层、粉细砂、中粗砂。但是造价比高压旋喷桩便宜一半以上。因该场地砾砂层厚度较大且含有少量卵石，比较难达到完全拦截地下水。

根据本基坑地层水文地质条件以及周边环境条件，本基坑可采用的降水方案有：①轻型井点降水；②整体管井井点降水；③分片明沟加集水井降水。①轻型井点降水：适用于基坑面积不大，降低水位不深的场合。若要求降水深度大6m，理论上可以采用多级井点系统，要求基坑四周外需要足够的空间，本基坑已不具备条件。②管井井点降水：管井井点适用于渗透系数大的地层，地下水丰富，每口管井出水流量较大，土的渗透系数在5-50m/d范围内。对于砂砾层等渗透系数很大且透水层厚度大的场合，采用此法最为适宜。但是该场地地下水较丰富，仅采用管井井点降水影响半径较大。③明沟加集水井降水：这是人工强制排降法。它主要排除地下潜水、施工用水和天降雨水。在地下水较丰富地区或者承压水地区若仅单独采用这种方法降水，由于基坑底部为粉砂层，容易出现涌砂、流砂现象，施工难度大。

根据上述比选，降水设计应考虑基坑现状，方案选择应因地制宜、技术可行、经济合理、施工快捷，以确保周边安全以及地下结构施工的顺利进行；建议采用深层水泥搅拌桩+整体管井井点降水方案。深层水泥搅拌桩能拦截一部分地下水，减少降水井的数量及降水影响半径。（1）在-4.00m平台处绕基坑一圈设一排?500＠350深层水泥搅拌桩止水帷幕，搅拌桩桩端要求进入全风化层或者强风化岩面。（2）概化取直地下室周边轮廓线，确定降水范围周长和基坑面积；根据基坑面积，地层水文地质参数，经基坑涌水量计算，估算单井日抽水量确定降水井数量；根据单井要求的抽水量，计算降水井滤水管长度；确定管井结构；计算周边降深；计算周边沉降。

3.深层水泥搅拌桩

（1）孔径：500mm，孔距：350mm，排距：350mm，桩长应穿过砂层进入全风化或强风化岩面。采用四喷四搅施工工艺，搅拌桩水泥掺量不应小于60kg/m，采用P.O32.5R水泥，水泥掺入比a=15%，水灰比0.5，桩体28d无侧限抗压强度不低于0.8MPa；（2）注浆泵出口压力保持0.4~0.6MPa，搅拌提升速度与输浆速度同步进行，搅拌头提升速度不得大于0.5m/min，以保证加固范围内每一深度得以充分搅拌；确保桩身强度和均匀性。

3.1管井降水井

（1）降水井施工。降水井采用回转钻机成孔，孔口应设护筒，孔底应至穿过砂层底板3.0m，井管采用钢筋笼滤水管，为防止雨污水、泥砂或异物落入井中，井管要高出地面不小于200mm，并加盖或捆绑防水雨布临时保护。填料采用25~35mm砾石。采用泥浆泵洗井，必须在成井后3h内进行，直至出水清亮。洗井必须达到水清砂净为止。潜水泵及泵管安装吊放，置于距井底砾石滤料以上1.0~1.5m处。（2）降水。根据地下室施工分区，降水井可分片区降排水，但必须确保水位满足施工要求；抽水采用泥浆泵，其抽水能力不小于16m3/h，扬程不小于25m。抽水开始后，应逐一检查排水管道是否畅通，有无渗漏现象，如接头处或排水管渗漏应返工或维修。检查单井出水量、出水含砂量是否满足设计要求，当含砂量过大，可将水泵上提，如含砂量仍然较大，应重新洗井。（3）降水井封闭。降水管井在完成其使用目的后，采用C15素混凝土回填，并人工捣实。

3.2回灌井

本工程地下水人工回灌的主要含水层为粉砂层、砾砂层，回灌水由抽水井供给。回灌井井口应密封，确保回灌时不漏水，先期采用无压力回灌，当水位无法满足目标要求时，采用压力回灌。同时回灌压力不宜过大，回灌压力应控制在0.05MPa以内，当回灌流量不明显增加时，回灌压力不要增加，否则回灌井周围易产生突涌，并破坏回灌井结构。

结论

根据基坑开挖过程中对地下水位的监测及定期测量地表的变形情况，及时调整地下水的抽、灌，有效地保证施工的安全性，实现对周围环境的有效保护。水泥搅拌桩止水帷幕配合管井降水形式有降低止水费用、减少降水影响范围的效果。

参考文献

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