浅谈深基坑工程井点降水施工

浅谈深基坑工程井点降水施工

Summary：井点降水是人工降低地下水位处理软弱土地基的方法。在基坑开挖前，采用真空（轻型）井点、喷射井点、电渗井点或管井深入含水层中，不断抽水使地下水位降至坑底以下。该技术用于地下水位较高的施工环境中，是土方工程、地基与基础工程施工中的重要技术措施。井点降水能疏干地基土中的水分、促使土体固结，提高地基强度，减少土坡土体侧向位移与沉降，稳定边坡，消除流沙，减少基底土的隆起，使位于天然地下水以下的地基与基础施工时避免地下水的影响，提供较干燥的施工条件。Keys：深基坑工程；井点降水；施工措施目前有的基坑因积水或土质稀软无法施工，有的甚至因出现流沙管涌等现象导致边坡塌方,破坏地质；有的基坑土体发生较大位移,影响临近建筑物安全，这些异常情况,往往由地下水引起，所以在基坑施工中应对地下水处理给予应有的重视。1井点降水施工的应用1.1工程概况本工程为2幢超高层A、B塔楼，9层裙房和3层地下室结构，其中A塔楼39层，高度165.5m。B塔楼51层，高度205.7m，总建筑面积为217877m2。基础为筏板结构，筏板顶标高为-16.2m。其中B塔楼基坑深度20.25m，筏板厚度3.9m。施工现场十分狭小，施工具有一定困难。基坑支护采用新工法“咬合桩+预应力锚索”，作为基坑支护结构，“咬合桩”通过顶部冠梁形成连续封闭的排桩结构。1.2井点降水应用的技术条件地下水埋深7.0~8.0m，随季节变化幅度为1.5~2.0m。土层情况自上而下依次为：①填土层；②黄土状粉土层；③卵石层；④强风化砂岩层；⑤中风化砂岩层。中风化砂岩层为持力层；主要含水层为卵石层，砂岩层暴露在大气环境中或在机械扰动情况下也透水，在不扰动情况下为相对隔水层，但裂隙发育导致砂岩局部透水。结合以上水文地质、现场实际情况，采用基坑外管井丼点降水，基坑内真空井点降水。该方案有三个有利条件：①管井井点在以前的施工中曾广泛使用过，有成功经验；②有备用深水潜水泵和其它辅助材料，可节约资金；③真空井点需要的设备简单，在空气压缩机和风钻配合下布置灵活，施工简便，基坑内降水效果显著。1.3井点降水在本工程中的应用1.3.1第一阶段管井井点降水要想把地下水降到要求的深度，关键在于井点的布置。井点的布置包括井点的数量、间距与同基坑的大小与深度、渗透系数、过滤器半径、水头高度、单井出水量、降水深度等有关。在“咬合桩”外侧均匀布置30孔管井降水井点，而井点布置妥当与否将直接影响其技术经济效果。根据本工程《地勘报告》主要含水层为卵石层，结合兰州地区以往降水施工经验，按《建筑基坑支护技术规程》附录E计算得30孔，间距约15m。井管成孔采用冲击成孔，为降低施工成本采用钢筋水泥花管，即水泥管上的进水孔成梅花状交替排列，孔隙率在30％以上，每孔采用5节花管，长12.5m，过滤管包2层30目的尼龙过滤网，管井顶部5m为水泥管，中间部分为包裹过滤网的滤水管，下部2.5m沉砂管为实管，全部进入砂岩层。井管外的滤料厚度为150mm。管井井点降水施工工艺：降水井位的布设→冲击成孔→放滤水管→填滤料→洗井→放潜水泵→连接排水管→联动抽水。至此管井完成一孔立即开始抽水，直到所有管井完成联动抽水。1.3.2第二阶段轻型井点降水轻型井点在基坑内的布置，待第一阶段的管井联动抽水正常后即可进行基坑内土方开挖，由于基坑开挖面积较大，本工程分四个区域分层开挖直至含水层，在出现地下水的区域满布井点管。由于处于主城区繁华路段，土方开挖及运输只能在夜间10点以后作业，为降低施工费用和方便大型机械作业，井点管采用一次性的DN32PVC管，在土方开挖过程中PVC管随土方一起挖出，不再回收利用。管端1.5m部分为过滤管，表面梅花形交替开孔，包裹2层60目的尼龙网，长度采用3m、4m、6m，钻孔孔径为DN50，井管外填细砂，每个区域轻型井点管布置完成后启动真空泵抽水。待土方开挖至下层出现地下水的区域再次满布井点管，重复进行以上工序直至降水到基坑底面0.5m以下，保持基坑底部干燥。由于真空泵受扬程限制，在开挖面设置储水罐，通过潜水泵将储水罐中水排至基坑外。轻型井点降水施工工艺：井位的布设→风钻成孔→PVC管制孔、裹滤网→放过滤管→填细砂→连接真空管→联动抽水。在四个挖土区域交替循环布置轻型井点，直至基础筏板施工完成才可停止真空泵。2井点降水施工中遇到的问题及采取的措施2.1由于井点降水和基坑变形导致周边建筑物不均匀沉降问题在井点降水过程中，由于含水层水位降低常常引起周边地面下沉、开裂、周围建筑物的不均匀沉降等。本工程在管井井点联合抽水开始后第二个月，基坑南侧西段地面和消防井开始下沉伴有开裂。南侧东段的九层框架楼变形缝有逐渐增大的趋势，为此第三方专业检测单位采取对周边建筑物增加观测频率，对南侧建筑物的变形缝采取贴纸、贴石膏饼观测裂缝开展宽度。通过对该建筑物四角观测发现有不均匀沉降现象且持续发展，同时南侧基坑变形已达到警戒值30mm。通过查阅该建筑物档案得知，该建筑物为独立基础，持力层为卵石层。经现场各方研究决定对南侧基坑堆土反压，反压高度5m，同时暂停南侧管井井点降水，对南侧支护桩顶部增加四排预应力锚索进行加固，同时对该建筑物的地基进行高压注射水泥浆，使用PC42.5的硅酸盐水泥，水灰比为1：1，注浆压力1MP。预应力锚索张拉完成后，重启南侧降水井并缓慢清理堆载，通过近一周的观测，该建筑物沉降稳定，变形缝缩小。本次地基与基础加固、基坑支护的加固虽然增加了工程造价，但避免了周围建筑物不均匀沉降所造成的损失和基坑坍塌所造成的损失，正所谓“两害相权取其轻，两利相权取其重。2.2南侧基坑和东侧基坑流沙处理在基坑开挖到基底标高时北侧-15m，东侧-14m基坑壁出现流砂，在出现流砂前这两处均有渗漏水现象，这是由于“咬合桩”施工时桩身偏位或桩身垂直度不够，咬合部位有间隙。砂岩扰动遇水软化崩解后随水流出，随水流的增大逐渐变为流砂。流砂会很快掏空排桩背面的砂岩，引起地面塌陷或建筑物的沉降。在现场各方专家一致认为“只可疏水，不能堵水”。这时排桩背面的砂岩已成为透水层，承压水水头压力较大，如果采取封堵的方法，必然会引起其他部位渗水、漏水直到再次出现流砂。我们采取如下措施，把一端包有多层60目钢丝网的硬质PVC管塞入流砂部位，其他部位采取封堵措施，水流通过钢丝网被排出，砂岩被阻挡在排桩背面。该措施效果显著，这也为排桩、土钉墙、地下导墙治理流砂提供了宝贵的经验。2.3井点降水过程中需要注意的问题为保证土方开挖的顺利进行，确保深基坑工程的质量及安全要求，降水施工须注意以下几个问题；①管井成孔后必须进行洗井工序。②管井井底必须用钢板封堵严密。③井管安装完毕后，立即填磨圆度较好的粒料，直径5~20mm。④真空井点在粉土或砂岩中成孔和降水效果较好，而在卵石层中效果并不理想，在岩土颗粒较大的卵石层中采用疏干井反而效果更好。⑤现场准备功率满足要求的柴油发电机一台，在临时停电的情况下及时切换电源。3结束语综上所述，通过本工程井点降水施工，可以保证其降水效果满足施工要求，有效地控制