浅谈工程深基坑支护\降排水施工技术的控制

1 工程水文地质条件概况 本工程位于锦州市松山新区小凌河南岸，中央南街与市府路交汇处西北侧。建筑物为10幢32层商住楼，总建筑面积31.5万，框剪结构，场地设二层整体连通的地下结构，负二层为人防工程及地下车库，负一层为商业及地下车库，地下总面积为68177.18，基坑开挖长262m、宽227m，深度12.00m。帷幕桩单桩长度19m，旋喷止水帷幕桩总长14174m。 拟建场地距小凌河南岸80m，Ⅰ级阶地上，属河流堆积地貌，地表为人工回填土，上部为洪积成因的粘性土、粉砂，本部为小凌河冲积形成的圆砾层。岩土工程勘察报告表明：场地地下水位在地表下6.52~8.62m之间，具微承压性，主要含水层为③1、③2及④1层圆砾。地下水受大气降水及地表流径补给，与小凌河有水利联系。根据场地土的物理力学性质差异及其工程特性分为6个主层及相应亚层，现自上而下分述如下： ①杂填土：杂色，干~稍湿，松散，层厚0.4～2.5m，主要由粉土、砾、碎石灰渣及建筑垃圾构成。该层分布普遍，厚度0.5~3.9m，层底埋深0.5~3.90m。 ②粉土：黄褐色，干，松散~稍密，无摇摆反应，干强度低，韧性低，无光泽，局部含小沙砾。该层分布较普遍，层厚0.5～4.5m，层底埋深2.00~5.70m。 ③1粉砂：黄褐色为主，局部褐色，稍湿，松散，局部中密，呈透镜体状。分选较好，磨圆一般。层厚1.10～2.20m。层底埋深2.30~5.80m。

③2细砂：黄褐色，稍湿~湿，松散~稍密，局部中密，分选较好，磨圆一般。主要矿物为石英、长石，分布不普遍。层厚0.30～3.00m。层底埋深2.50~5.40m。

④1圆砾：灰褐色为主，局部褐色，湿~饱水，稍密~中密，局部密实。分选差，磨圆较好，多为亚圆状，母岩成分以安山岩、石英岩、灰岩为主，坚硬，大于2mm的颗粒含量约占50%~70%，最大直径大80mm，圆砾间被砂土，粘土充填，砂土含量占15~20%，局部混土5%左右，该层分布普遍，层厚11.40~21.30m，层底埋深15.20~25.10m。

④2碎石：灰褐色为主，局部褐色，饱水，层底埋深在17m以上部分呈稍密状态，该层底部呈密实状态。分选不好，磨圆较差，多为棱角状、次棱角状，母岩成分以石英岩、安山岩为主，粒径大于20mm的粒径约占总重的50%以上，部分角砾已不同程度风化。碎石间被粘土充填，粘土含量占20~30%（局部达30~40%）。该层分布普遍，层厚1.00~8.20m，层底埋深20.40~27.20m。 本工程采用半帷幕降水，即帷幕桩底部标高在碎石层内。（此层渗水量较小，可达到降水效果，又可降低工程造价。）。其他土层对基坑降排水及喷锚支护影响不大，故在此不赘述。 地下水对砼结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性，对钢结构具微腐蚀性。抽水试验结果：水位降至现场地面下12.0m，基坑为（262*227），等效半径为130m时，基坑涌水量Q建议取值22680m3/d，降水影响半径R建议取值200m，渗透系数k建议取值245m/d。 2 深基坑降排水方案的选择 因场地稳定地下水埋深6.52-8.62m，基坑开挖深度12.00m，大部分地段揭示含水量丰富的③、③1圆砾层，所以为防止开挖过程中出现基坑突涌及对周围建筑物造成不良影响，基坑开挖前应对基坑周边做好止水和降水技术措施。 止水降水措施一般有井点降水、帷幕止水防砂、坑内降水等。井点降水是普通采用的经济而有效的降水方法。但针对本场地的工程地质特点，在基坑开挖施工前，应先进行坑内降水，因此从施工安全技术、确保工期和工程质量等方面综合比较分析，宜采用悬挂式旋喷桩止水帷幕（帷幕悬在透水层中）与坑内井点降水联合方案。 由于基坑降水后，不可避免地造成基坑周围地下水位的下降，从而使基坑周边地面原有建筑物和地下构筑物因不均匀沉降而受到不同程度的损伤。为了减少以上影响或损伤，应在基坑与要保护的建（构）筑物之间采取回灌措施，根据本基坑的地层特点，回灌措施采用坑外回灌井，此外为了解地下水位变化，及时调整回灌水量，还应在基坑周围设置水位观测井。

3 深基坑止水、降水技术措施的工艺和做法

3.1基坑支护

本工程持力层为园砾④1层，场地西侧有密集的民宅及市住房公积金管理中心办公楼。基坑开挖后坑壁上压力和水压力增大，坑壁土体极易向坑内滑移，所以为保证基坑施工顺利进行和周围建筑物的安全，基坑开挖前，在基坑开挖上口线外预先施工一排支护灌注桩，本工程地下二层为人防及地下车库工程，基底标高为-12.00m，建筑面积28012m2。此部分工程坐落在整体工程的南侧，这部分支护桩采用∮1000mm旋挖桩加锚索联合支护的方法，其余部位采用∮600mm螺旋钻孔桩加锚索联合支护的方法。 3.2基坑壁防渗止水 支护桩施工完成后，在支护桩间按支护桩间距施工一排与支护桩相互搭接的旋喷止水帷幕桩。旋喷止水帷幕桩设计和施工主要依据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002及《岩土工程勘察报告》等要求进行。根据岩土工程勘察报告，拟开挖基坑底之下均为很厚的圆砾层，该层为相对强透（含）水层，无隔防止水效果，故旋喷止水帷幕桩只能选择透水性较差的碎石层，旋喷止水帷幕桩绕基坑施工呈环形闭合状，这样不仅延长了坑内降水时坑外地下水的深流路径，而且有利于坑内降水和坑外回灌工作的进行，同时预设的环形闭合帷幕对深基坑的喷锚支护施工可起到兼顾支护的作用。 本工程旋喷桩采用二重管施工法。主要设计参数为：桩径为800，桩心距分别为1400mm及1200mm，桩间搭接分别为200mm及100mm，桩长17m，,固化材料采用普硅42.5R水泥，水灰比0.8-1.0，每延长米水泥用量360kg。 3.3 基坑内部降排水 3.3.1 降水井 设计依据及主要设计参数：《岩土工程勘察报告》揭示：地下水埋深6.52~8.52m；孔隙型潜水具微承压性；水位降至地面下12.00m；基坑面积（262*227），等效半径为130m；基坑涌水量取值22680m3/d，降水半径取值200m，渗透系数取值245m/d。降水井直径为650mm，井深19m，间距L=15m，单井出水量≥360m3/d。降水井做法：采用冲击式钻机成孔。成孔时应先在孔口设圆形6―8mm厚钢板护筒或砌砖护圈，它的作用是保护孔口、定位导向，维护泥浆面，防止坍方。护筒（圈）内径应比钻头直径200mm，深一般为1.2m―1.5m，如上部松土较厚，宜穿过松土层，以保护孔口和防止塌孔。然后使冲孔机就位，冲击钻应准护筒中心，要求偏差不大于±20mm，开始低锤（小冲程）密击，锤高0.4―0.6mm，并及时加块石与粘土泥浆护壁，泥浆密度和冲程可按下表选用，使孔壁挤压密实，直至孔深达护筒下3―4m后，才加快速度，加大冲程，将锤提高至15-20以上，转入正常连续冲击，在造孔时要及时将孔内残渣排出孔外，以免孔内残渣太多，出现埋钻现象。 3.3.2 排水沟 根据现场实际情况，考虑到本工程的特点，及时排放地下水，利于基坑内的作业施工，拟环场地周边离开帷幕桩外侧1000mm挖设一排水沟，呈环形封闭状，沟内设∮400mm波纹管，设置六个集水池。用砖砌水泥砂浆抹面修筑，在基坑开挖前预先修好。基坑内抽排出的地下水经沉淀池沉淀后，排入市政排污管道。集水池与市政排污管接通，采用∮600水泥管。3.3.3 降排水设备配置： 根据单井出水量大小、井深、降水井数量，每口降水井中安放一台流量35~45 m3/h、扬程大于22m的WQ45-22-7.5型潜水泵，并备用4-6台，该工程WQ45-22-7.5型潜水泵总配置数量为80台。 4 坑外回灌井和观测井的设置 为减少因基坑降水对周边建筑物的不良影响，在建筑物分布密集的基坑四周，拟设置部分回灌井。本工程地下一层至五层为商业建筑，设计供暖、制冷为水源热泵通风空调系统。供水井及回水井计40眼，要求在基础施工前将供水井及回水井施工完成。在降水过程中，利用地热井作为回灌井、水位观测井，在回灌井无法满足回灌要求时，水位观测井也可兼作回灌井使用。 5 确保深基坑降排水施工技术措施正常运行的管理要点 5.1 降排水施工前按城市建设有关规定需提前到相关部门办理市政排水排污手续。 5.2 降排水设备配置应满足降排水设计方案要求。 5.3 供电电源及供电线路要采取相应的安全保护措施，配电箱需要编号，加安全护栏、悬挂专业警示牌，并应做好防雨防雷保护。 保证降水期间抽水连续作业，防止突然性停电造成水位回升而影响降排水效果、降排水施工现场需配有备用电源（如：发电机、二路供电），并配有自动切换装置。5.4 为确保施工安全和施工进度、降排水施工现场需设置临时围挡设施，临时围挡要考虑其他机械的正常运作。 5.5 井口一定要高出地面0.3-0.5m，盖好井口，设警示标志、严防行人和异物掉入井内。 5.6 对降水运行的水泵应做好运行日记，发现异常，及时更换组织维修。 5.7 对基坑抽排出的地下水须作有效疏导。 5.8 回灌井的回灌水量应通过水位观测井中的水位变化进行调节控制，既要防止回灌水量过大而渗入基坑影响施工，又要防止回灌水量过小，使地下水位失控而影响回灌效果。通常回灌水量不宜超过原有稳定水位标高。 5.9 回灌井与降水井是一个完整的系统，只有使他们共同有效地工作，才能保证地下水位处于某一动态平衡，其中任何一方失效都会破坏这种平衡，因此回灌与降水在正常施工中必须同时启动，同时停止，同时恢复。 5.10 回灌水可直接用基坑抽出的地下水，但回灌前必须经沉淀过滤后方可使用；用其他水源作回灌水时，水质要洁净未受污染。

5.11 降水施工前，必须对场地内所有的水位观测井内的稳定水位进行测量、标定和记录；降水与回灌施工过程中应加水位观测工作，以指导和调整降水与回灌施工。 6工程小结 旋喷帷幕止水与坑内降排水联合方案，已在该工程得到成功应用，达到预期效果、施工造价控制在预算范围以内。但它不是深基坑降排水施工技术的唯一方案，旋喷帷幕止水与坑内降排水联合施工技术方案也不是万能的。各个工程的具体降排施工方案，必须依其水文地质资料和周围环境情况，认真进行深入细致地分析论证和设计，方可得出合理、可行的深基坑降排水施工技术方案或措施。实施深基坑降排水的工程项目，不管其降排水方案多么周密、完善，在基坑土方开挖与支护的过程中，出现局部地质变异性大、局部流沙或涌水、积水现象也是在所难免的，应先充分考虑相应的应急预案或处理措施也是很有必要的。降排水方案是否妥当，在很大程度上也是决定着深基坑施工技术方案是否成功的主要因素之一。