基坑围护与地下降水工程施工工艺分析

陆阳历

上海新兰房地产开发有限公司   上海市  200085

摘要：本文重点对基坑围护与地下降水工程施工工艺进行分析。采用案例分析法、文献总结法，结合某建筑基坑工程，从基坑围护和降水设计着手，详细阐述基坑围护与地下降水施工工艺。实践表明，基坑工程是一项较为复杂的系统工程，涉及的内容较多，影响因素也较多，因此在建筑工程施工中，必须要从全局角度出发，合理把控基坑施工各施工要点，尤其是基坑围护与基坑降水施工，加强施工过程的控制，以保障基坑工程的质量与安全。

关键词：基坑工程；基坑围护；地下降水；施工工艺

引言

在经济快速发展的背景下，建筑工程项目也越来越多，尤其是高层建筑逐渐增多，对地基基础的要求更高。这使得建筑施工中的基坑围护技术越来越重要，其关系着整个建筑物的安全性和稳定性。在实际的基坑施工中，会涉及到基坑开挖、基坑围护、基坑降排水等多项施工内容，使得基坑工程施工量较大、难度较高。所以就需要施工单位严格按照规范开展施工作业，同时也须全面把握施工过程可能会对施工产生影响的因素，采取有效的措施加以控制，以保证基坑施工质量与安全。以下结合实践，主要从基坑围护和基坑降水方面，探讨建筑工程施工中基坑施工的技术方法。

1.工程概况

1.1项目概况

某建筑工程项目由一座200m高的办公塔楼、6幢3层商业群楼组成。项目总建筑面积为187000㎡，主要功能为高端办公和商业步行街。项目整体地下共五层（商业区域局部地下一层），地下室埋深约23.1m。建筑结构形式为框架核心筒结构及框架结构。

1.2基坑工程性质

该项目主基坑（地下五层区域）分为A区和B区，中间设置分隔墙，A区与B区基坑面积分别为9328㎡和5412㎡，A、B区基坑安全等级均一级。地下一层区域为C区，基坑面积约732㎡，基坑安全等级为三级。施工期间主要分为三个阶段，第一阶段施工A区；第二阶段施工B区；第三阶段施工C区，其中主基坑围护及降水施工本项目管理重点。基坑工程特性见表1所示。

表1 基坑工程特性表

工程部位	地面相对高度 （m）	基坑开挖相对标高（m）	围护形式	围护深度（m）
A	-0.25	-23.35	地墙 （1000mm厚）	47~52
		-24.55~-30.1
B		-23.35
		-24.55~-30.1
C		-5.1	∅700@850al型钻孔灌注桩	12

1.3工程水文地质条件

根据勘察资料，场地地基土主要为第四系松散沉积物，分布有饱和黏性土、粉性土和砂土等土层；拟建场地共 19 个亚层，属于该地区“滨海平原”地貌类型。

场地浅部地下水属于潜水类型，水位变化主要受大气降水、地面蒸发等因素影响，且呈季节性波动。地下分布有第⑦层分布灰绿-草黄色砂质粉土，系上更新世河口-滨海沉积层，属于第一承压含水层，呈周期性变化。勘探期间测得承压水头埋深分别为 9.93 和 10.49m。承压水对基坑开挖有影响，可能会造成基坑突涌。

2.基坑围护设计及主要施工工艺

2.1基坑围护形式

结合本工程开挖深度及工程水文地质条件情况，设计采用混凝土内撑+地下连续墙的支护结构形式进行基坑围护施工，外侧地墙采用两墙合一形式，厚1000mm设置十字钢板接头；中隔墙采用1000mm厚地墙，锁口管接头，地墙普遍区域采用∅850三轴水泥土搅拌桩做槽壁加固。竖向设置五道钢筋混凝土支撑。坑内局部位置采用∅850三轴搅拌桩裙边加固，深坑位置用三重管高压旋喷桩进行加固。

C区围护采用∅700mm钻孔灌注排桩结合外侧@850mm三轴水泥土搅拌桩止水帷幕，竖向设置一道钢筋混凝土支撑。

2.2基坑围护施工工艺要点

基坑围护主要施工顺序为：@850三轴搅拌桩槽壁加固/止水帷幕→地下连续墙/围护灌注桩→三轴坑内加固。围护结构、支撑、地基加固达到设计强度，且基坑降水符合要求后，才能开挖施工。外侧围护结构施工为重点控制，其施工质量决定基坑降水是否顺利进行，直接影响后续基坑施工的安全性。

2.2.1钻孔灌注桩施工工艺

钻孔灌注桩主要工艺流程为：测量放样→护筒埋设→钻机就位→钻孔、一次清孔→钢筋笼制作与安装→导管下放→二次清孔→水下混凝土浇筑→混凝土养护→拔除护筒。工艺控制要点有：

（1）护筒埋设深度以挖尽上部杂填土、进入下部原土为宜，坑底应平整。护筒上口边缘留溢浆口。

（2）成孔施时，根据地层实际情况，选择与其相适应的钻进参数来控制桩径，保证钻孔的垂直度。钻进的速度，护壁泥浆的性能、指标要根据实际地层的土质情况而变化。

（3）采用二次换浆清孔（正循环），孔底沉渣厚度符合设计规定后，再进行混凝土浇筑。

（4）在钢筋运输、起吊及安装环节，必须采取有效防护措施避免变形。吊放钢筋笼时，保持垂直状态, 对准孔位徐徐轻放, 避免碰撞孔壁。

（5）安装浇筑导管与混凝土浇筑。吊放浇筑导管要求位置居中，稳步沉放，防止卡挂钢筋笼和碰撞孔壁。导管接头应垂直可靠无漏水，保证正循环清孔压力及避免漏浆而造成混凝土的离析现象。

2.2.2地下连续墙施工工艺

地下连续墙主要工艺流程为：测量放样→构筑导墙→挖槽机就位→开挖槽段→清底换浆→吊装钢筋笼→吊装接头管→安放导管→浇筑混凝土墙体灌注水下混凝土→顶拔接头管。工艺控制要点有：

（1）导墙施工。本工程导墙深1.7m，地下连续墙混凝土浇筑面进导墙1m，导墙脚应进入原状土20cm。

（2）泥浆系统。新制泥浆要进行泥浆的主要性能测试，符合技术要求的泥浆才允许使用。对于槽段中回收的泥浆，对其各项性能指标进行测试，并重新调整，达到标准后才能使用。

（3）成槽。对于直线槽段，采用先两侧后中间抓法；对于转角槽段，采用先短边后长边抓法；成槽过程中抓斗垂直导墙中心线向下掘进。控制成槽机掘进速度，以防槽壁失稳。成槽至标高后，连接幅与闭合幅应先刷壁，后扫孔。

（4）地墙钢筋笼制作过程中应严格控制焊接质量，确保钢筋笼在起吊过程中不发生变形，散架等事故。钢筋笼吊放采用双机七点抬吊，再回直入槽的施工方法。

（5）水下混凝土浇筑。吊放浇筑架，接导管，导管内置隔水球胆。在槽口吊放泥浆泵，接好泥浆回收管路。开始浇筑时，同步启动浆泵回收泥浆。

3.基坑地下水风险分析

3.1工程降水风险

3.1.1在基坑开挖范围内，存在淤泥质粘土，土质软弱，具有含水量高，呈流塑态，压缩性大的特性。若在基坑开挖时，不采取合理措施降低其含水量，容易造成开挖面积水，进而影响基坑开挖面施工。同时，在基坑开挖范围上部有粘质粉土，厚度约7m，施工期间易引发坑内流水流砂，放坡失稳及滞水现象。

3.1.2据相关地质资料得知，场地揭露的承压水为第⑦层承压水，针对承压含水层，对基坑底板抗突涌稳定性进行验算后，本工程基坑开挖深度较大，基坑开挖期间会受承压含水层影响，底板存在突涌风险，需要对⑦层进行降压处理，且降压幅度大。

3.2降水设计思路

3.2.2设计思路

结合本工程特征，采取以下措施解决降水工程难点：

（1）采用真空深井降水措施疏干坑内浅层潜水，预抽水时间不少于20天。

（2）对承压水采用深井进行“按需减压”降水，保证基坑施工安全。

（3）在基坑内针对承压含水层单独布置水位观测井，根据地下水位监测结果指导降水运行。

（4）在坑外对潜水含水层设置水位观测井，及时监测和掌握坑内抽水及坑外水位变化情况。

（5）降水施工前进行抽水试验，以验证基坑围护的降排水等情况，及时调整和优化基坑降水方案。

4.基坑降水施工设计

4.1疏干降水设计

在基坑开挖之前，通过布设疏干井，用以疏干基坑开挖范围内土层含水。目前主流疏干井主要有轻型井点、喷射井点、电渗井点、深井泵井点这几种。其中，电渗井点耗电量大，随着地基加固技术的发展，已经很少使用，轻型井点和喷射井点有效最大降水深度分别是5m和15m，结合本次降水工程涉及开挖的深度普遍是在20m以上，上述两种方法无法满足疏干降水的要求，因此本次降水工程设计采用深井泵井点进行疏干。深井泵井点采用的是多级离心泵，可满足大流量、大扬程抽水要求，在降水深度超过15m基坑降水工程中运用较成熟。

4.2降压设计

考虑本工程开挖范围内土层渗透性差异较大，对井结构的影响较大，并结合围护深度及降压幅度要求，降水井按照井深39~44m来考虑，滤管顶32m，滤管底位于埋深38~43m处，距离地墙底3~15m。针对本次基坑降水，在A区布设8口39m、5口44m降压降水井；B区布设4口39m、3口44m降压降水井。

4.3观测井设计

在降水处理时，需结合实际测水位等及时调整降水方案，同时加强周围环境的监测，以保证降水量符合基坑围护安全的要求。综合考虑，在A区布设3口备用兼水位观测井，在B区布设2口备用兼水位观测井。对基坑开挖期间基坑外环境跟踪监测，一旦发现基坑外沉降较大，或者沉降加速变化较大，立即采取回灌措施，以基坑内抽水井的地下水作为回灌水，以节约水资源。

4.4 降水验证试验

降水验证试验主要目的是验证基坑群井降水的可靠程度，并未后续降水运行提供依据。主要试验内容包括检验基坑内减压降水情况、基坑实际涌水量大小、基坑排水系统承载能力和排水能力等。根据实际出水量及降水效果，为施工阶段井的优化提供依据。

5.降水井施工工艺

5.1成井施工流程

在降水井施工中，具体成井施工流程见图1所示。

图1 成井施工流程图

5.2施工准备

施工准备环节，主要内容包括：（1）依据降水管井平面布置图测放井位。（2）埋设护口管，管口上部高出地面0.1m~0.3m。（3）钻机安装，保证机台安装稳固，孔中心、转盘与大钩三点成一线，弯曲钻杆不得进入孔内。

5.3成井施工

成孔施工采用正循环回转钻进泥浆护壁成孔工艺。主要分为钻进成孔、清孔换浆、下井管、埋填滤料、洗井、下泵抽水等环节，具体技术要点为：

（1）钻进成孔。在成孔期间，均保证一径到底，轻压慢转，控制开孔钻进的垂直度。采用孔内自然造浆方式进行成孔施工，钻进期间需控制泥浆密度在1.10~1.15，若提升钻具或停止钻进，孔内必须压满泥浆，以防止孔壁坍塌。

（2）清孔换浆。待钻至设计标高后，将钻杆提至距孔底0.5m处，清除孔内杂物，并将孔内泥浆密度调整至1.08，控制孔底淤泥不超过30cm，直到返浆无泥块。

（3）下井管。在井管进场就位后，检查过滤器缝隙是否符合设计要求。对井管滤水管逐根进行测量记录。沉淀管底部封堵牢靠，采用套接方式连接井管焊接接头，保证套接接箍与井管焊接严实、焊缝均匀、无砂眼。检查井管焊接质量符合要求后，开始下井管，保证滤水管居中，在滤水管上下两端各设置一套直径小于孔径5cm的找正器。

（4）埋填滤料。在埋填滤料前，需要保证井管下入钻杆至距离孔底0.3m~0.5m，且管口加闷头密封。将孔内泥浆密度逐步调整至1.05，之后以小泵量填入滤料，同时随填随测填滤料的高度。直到滤料下入至预定位置为止。

（5）洗井。在下井管、回填滤料后，使用空压机抽水洗井，将管底沉淤吹出，直到水清不含砂为止。

（6）下泵抽水。在洗井完毕后，下泵试抽。若试抽成功，则代表该井成孔完毕，可投入使用。

6.结语

在建筑工程施工中，基坑开挖是非常重要的施工内容，但由于受到水文地质等因素的影响，使得基坑的安全性、稳定性受到威胁，进而难以保证工程施工的质量和安全。为此，相关施工单位应基于基坑特性基础上，采取适宜的基坑围护技术与降水施工技术，以保障基坑的稳定性和安全性。文章结合具体的工程，重点对基坑围护与降水施工技术进行分析，希望能有效提高建筑基坑施工质量水平，以更好地推动建筑工程发展。

参考文献：

[1]孙焱.止水帷幕在深基坑围护及降水中的应用分析[J].产业创新研究,2022(04):105-107.

[2]李良成,赵继涛,罗浩.工程项目的基坑围护降水方案设计[J].河南科技,2021,40(31):107-109.

[3]张祥聪.复杂地质环境下大型基坑围护与降水施工[J].浙江水利水电学院学报,2021,33(05):56-60.

[4]吕宏钢.基坑围护与降水设计在工程中的应用分析[J].江西建材,2021(07):84+86.

[5]陈帅强,郑亚娣,刘阳.基坑围护与降水设计在工程中的应用分析[J].建材发展导向,2021,19(04):48-49.DOI:10.16673/j.cnki.jcfzdx.2021.0022.