X機(jī)場基坑降水施工技術(shù)詳析

劉桂芳

摘要：X機(jī)場基坑降水工程具有超大平面、復(fù)雜地質(zhì)條件等特點(diǎn)。根據(jù)地質(zhì)條件及含水層特點(diǎn)，分析并比較降水方案，選用管井降水；闡述基坑降水設(shè)計(jì)及施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：機(jī)場；基坑；降水；支護(hù)；設(shè)計(jì)；施工技術(shù)

1.概述

1.1工程概況

本工程擬建場地位于X縣X鄉(xiāng)，現(xiàn)狀主要為農(nóng)田，局部有水井和墳地，地形平坦。根據(jù)擬建場地地勘資料，地下水位位于槽底之上，基坑開挖須進(jìn)行地下水控制，以保障主體結(jié)構(gòu)地下部分施工。本工程基坑總面積約17.7萬m2，其中航站樓區(qū)域基坑挖深普遍約8m～9.5m，面積約8.2萬m2；交通換乘中心及停車庫區(qū)域基坑挖深普遍約5m～7m，面積約9.5萬m2。

1.2擬建場區(qū)的水文地質(zhì)條件

1.2.1場區(qū)地表水分布情況

X市屬黃河流域，黃河從X市南部入境，據(jù)X縣X水文站實(shí)測資料，黃河在本市多年平均徑流量248.2m3×108m3，保證率為50%的徑流量為243.2m3×108m3。大黑河及支流是X市城區(qū)地表水的主要來源。大黑河徑流為降雨補(bǔ)給型，其特點(diǎn)為干支流來水，年內(nèi)、變差大，歷年平均降水量為392.8mm，一天內(nèi)最大降水量為99.1mm，來水集中在汛期6月～9月（60%～80%）。

1.2.2場區(qū)地下水分布條件

依據(jù)含水層成因、結(jié)構(gòu)特征，可將X市第四系含水層系統(tǒng)劃分為山前單一結(jié)構(gòu)含水層系統(tǒng)和平原區(qū)雙層結(jié)構(gòu)含水系統(tǒng)。平原區(qū)雙層結(jié)構(gòu)含水層系統(tǒng)，又劃分為淺層含水層系統(tǒng)和深層承壓含水層系統(tǒng)。具體劃分結(jié)果見表1-1。

1.2.3地下水條件

本次勘察90.0m深度范圍內(nèi)觀測到一層地下水，地下水類型為潛水，擬建場地地下水主要含水層為粉土②層、粉砂②2層及以下透水層，水位穩(wěn)定且水量較大，主要補(bǔ)給來源為大氣降水、地面灌溉、以及深層承壓水補(bǔ)給，主要排泄方式為蒸發(fā)和人工開采，地下水位一般自每年7月份開始上升，9月至10月份達(dá)到當(dāng)年最高水位，隨后逐漸下降，至次年的5月至6月份達(dá)到當(dāng)年的最低水位，平均年變幅約1.0m～2.0m。

2.基坑降水目的、原則及要求

2.1基坑降水目的、原則

（1）遵循施工設(shè)計(jì)的原則，確保環(huán)保一流、堅(jiān)持以人為本、采用先進(jìn)的科技成果、高效的施工工藝。

（2）確保挖至槽底時(shí)基槽干燥無水；不影響土方、護(hù)坡的施工。

（3）遵循維護(hù)地下水資源平衡的原則，確保不發(fā)生大量地下水流失。

（4）遵循安全施工、文明環(huán)保的原則，確保地基及周邊管線、建筑物不沉降、不變形、同時(shí)保證基坑不發(fā)生隆起及管涌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

（5）處理好殘留滯水，確?；舆吰掳踩?/p>

（6）遵循經(jīng)濟(jì)節(jié)約施工可行的原則，設(shè)計(jì)方案盡量降低造價(jià)；堅(jiān)持實(shí)事求是的原則，根據(jù)公司的能力，確保施工組織的可行性、先進(jìn)性及合理性；遵循科學(xué)施工的原則，正確組織施工，確保施工質(zhì)量優(yōu)良。

2.2基坑降水要求

將上述地下水降至基坑最低筏板標(biāo)高以下0.5m；基坑大面積開挖深度普遍深處為9.86m，筏板厚度0.8m，因此要求將場區(qū)內(nèi)的地下水位至少要降至11.16m。受降水漏斗的半徑影響，需將降水井插入到下一層含水層的土層中一定深度，以保證其排降效果。

3.施工依據(jù)

3.1降水條件分析與方案選擇

根據(jù)降水要求和地下水、地層分布及組成的特點(diǎn)，結(jié)合周邊工程的施工經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)參考周邊工程的降水成果。按招標(biāo)文件要求與充分研究場區(qū)水文地質(zhì)條件和周邊基坑環(huán)境因素，基坑降水設(shè)計(jì)采取“以降水為主，疏干井為輔”的地下水控制方案。綜合考慮本工程基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案、周邊環(huán)境影響因素，本項(xiàng)目基坑采用管井降水方案。

3.2降水和排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

降水井沿基坑外側(cè)布置間距8m～10m布設(shè)323口，疏干井位居結(jié)構(gòu)內(nèi)部間距18m～20m布設(shè)166口。

基坑內(nèi)部疏干井徑650mm，采用外徑273mm、壁厚4mm的鋼管井，鋼管井在底板厚度范圍內(nèi)采用實(shí)管，以便后期封井。實(shí)管和濾管均為鋼管，濾管深度至基底以下不少于7m。

基坑外部降水井井徑650mm，采用外徑為400mm的無砂水泥礫石濾水管，濾管深度至基底以下不少于7m。

四個(gè)區(qū)域排水口與排水線路關(guān)系及距離見下圖。以上參數(shù)需根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際抽水試驗(yàn)后進(jìn)行調(diào)整。

3.4殘留滯水處理

基坑側(cè)壁在上層滯水和潛水含水層的底板位置可能會(huì)出現(xiàn)少量殘留滯水的滲水現(xiàn)象，可采用導(dǎo)排措施予以解決，即在噴射混凝土護(hù)坡面層內(nèi)埋塑料花管將滲水導(dǎo)出坡面，并導(dǎo)入槽底排水溝、集水井，用水泵抽排至地表排水管網(wǎng)中。

3.5降水工程預(yù)防措施

（1）在基坑四周距基坑邊沿5m范圍內(nèi)不得設(shè)置散用水點(diǎn)；在場地內(nèi)的所有用水點(diǎn)，均應(yīng)設(shè)置排水溝，將水引入排水管道。

（2）在基坑四周邊沿設(shè)置排水溝（或排水管道），溝內(nèi)及以外3m范圍的地面用水泥砂漿抹面，防止降雨和人工用水的入滲。

（3）檢查并堵塞施工場地內(nèi)廢棄的人防通道、上下水管道和暖氣溝等，防止?jié)B水和雨季積水滲漏引起邊坡坍塌。

4.降水井施工

4.1降水井施工技術(shù)要求

4.1.1鉆進(jìn)方法

采用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)反循環(huán)鉆進(jìn)工藝，減少孔壁泥皮，提高成井質(zhì)量。

4.1.2鉆孔

均不得使用粘土造漿護(hù)壁，循環(huán)鉆機(jī)成孔時(shí)，必須保證清水的供給，循環(huán)泥漿池不得小于30m3，以便控制泥漿稠度。下管前進(jìn)行徹底換漿。

4.1.3成井

選擇質(zhì)量好、滲透能力較強(qiáng)的水泥礫石濾水管、鋼管；接頭處的死管長度小于2cm；換漿后立即下入井管，井管應(yīng)保持垂直和居中；井孔內(nèi)沉淀厚度不得大于0.3m；濾料必須沿四周均勻下入，邊洗井邊下濾料，上部2m待洗井結(jié)束后用粘性土封井。

4.1.4洗井

采用井內(nèi)洗井方法；循環(huán)鉆機(jī)成孔后，下入井管，邊下濾料邊用空壓機(jī)送氣吹洗；待水清砂少時(shí)，改用潛水泵進(jìn)行抽水，直至水清砂凈為止。

4.1.5水泵安裝潛水泵用絕緣材料繩吊放。安裝并接通電源，每井附近架立電線桿，鋪設(shè)電纜和電閘箱，做到單井單控電源，并安裝漏電保護(hù)系統(tǒng)。

4.1.6鋪設(shè)排水管網(wǎng)地面管網(wǎng)采用波紋管、鋼管、硬塑料管作為排水管線。分為主排水管、副排水管、集水管三級(jí)。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，航站區(qū)整體排水暫定分為4個(gè)區(qū)域。主排水管連接排水口與河道之間，采用大直徑波紋管或鋼管，暫定采用雙φ600波紋管（一用一備）；副排水沿基坑周邊布置，匯集降水井抽排出來的地下水進(jìn)入排水口，采用直徑大于250mm的鋼管；集水支管采用潛水泵配套塑料管，使水泵抽出來的地下水進(jìn)入副排水管。主副排水管網(wǎng)向水流方向的傾斜度以1‰為宜，考慮現(xiàn)場場地不平，也可采用集水管增加單向閥措施加壓排水或增加加壓泵站強(qiáng)制排水。主副排水管網(wǎng)由加壓提升泵站排水口連接；副排水管線布置在降水井外側(cè)，根據(jù)現(xiàn)場條件可放置于地表或采取暗埋方式。

4.1.7抽降聯(lián)網(wǎng)抽降后應(yīng)連續(xù)抽水，不應(yīng)中途間斷，水泵井管維修應(yīng)逐一進(jìn)行。開始抽水時(shí)，因出水量大，為防止排水管網(wǎng)排水能力不足，可有間隔的逐一起動(dòng)水泵。

4.1.8抽降及維護(hù)現(xiàn)場降水人員對不能正常工作的水泵必須及時(shí)更換，保證抽降效果。降水人員分兩班輪流進(jìn)行值班。電工每天須有電工記錄，每天早晚檢查現(xiàn)場排水線路，保證現(xiàn)場降水用電安全。定期清理降水管線、沉淀池里的泥沙，保證排水線路暢通。

4.1.9降水井質(zhì)量驗(yàn)收施工結(jié)束前，對所有井的井深和水位進(jìn)行驗(yàn)收，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的井點(diǎn)，應(yīng)進(jìn)行重新洗井，洗井后仍達(dá)不到要求的，應(yīng)補(bǔ)打；當(dāng)洗井、抽水時(shí)，井內(nèi)出砂嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)停止洗井和抽水，防止砂土流失而引起不良后果。

4.2封孔方案

對于出水量較大的井點(diǎn)，封井采取在井管內(nèi)灌注混凝土的封堵方法，基本操作順序及有關(guān)技術(shù)要求如下：

4.2.1當(dāng)本基坑挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，在基坑底開挖面以上70cm處，在管外焊一止水板，止水板外圈直徑φ600mm；

4.2.2向井管內(nèi)灌入混凝土，混凝土的灌入高度略低于基坑底板混凝土面約10cm；混凝土灌注結(jié)束，及時(shí)觀測井管內(nèi)水位的變化情況；

4.2.3待井管內(nèi)混凝土的初凝能符合要求，并能確定封堵的實(shí)際效果滿足要求后，即可割去所有外露的井管；

4.2.4井管割去后，在管口要用鐵板焊封，管口低于基底混凝土面以下10cm；

4.2.5管口焊封后，用水泥砂漿填入孔洞抹平，封井工作完畢。

4.2.6注：對于疏干井或出水量較小的情況下，采用微膨脹混凝土直接灌入進(jìn)行封堵；封井后要嚴(yán)格做好封井效果的檢驗(yàn)工作，當(dāng)檢測符合設(shè)計(jì)要求后，方可逐個(gè)實(shí)施封井工作。

4.3降水井質(zhì)量保證措施

4.3.1鉆機(jī)安裝應(yīng)周正平穩(wěn)，嚴(yán)格按操作規(guī)程施工，保證鉆孔垂直度誤差小于1%，孔深誤差小于1%。

4.3.2提下鉆具時(shí)要輕提慢放，避免產(chǎn)生抽吸作用，造成塌孔。

4.3.3清孔后應(yīng)保證孔內(nèi)沉渣厚度小于0.3m。

4.3.4下管時(shí)濾水管接頭處要用竹片夾好綁牢，防止在下入過程中發(fā)生位移；下管時(shí)應(yīng)輕提慢放，遇阻時(shí)應(yīng)查明原因后再下，嚴(yán)禁強(qiáng)行墩放，以防損壞井管；下至設(shè)計(jì)位置后，要保證井管口高出地面30cm以上，并用蓋板蓋好，防止雜物掉入；井管要安放在鉆孔中央位置。

4.3.5填入濾料時(shí)，要仔細(xì)檢查濾料質(zhì)量，控制其含泥量不超過5%；填入過程中要用鐵鍬沿井管四周緩慢均勻填入，防止投料不均或中途架橋；在降水過程中，如遇濾料下沉，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充。

4.3.6空壓機(jī)洗井時(shí)，洗井管應(yīng)下到預(yù)定位置，并隨時(shí)檢查水中含砂量，直至水清砂凈。

5.基坑明排水

由于本工程基坑深，土層滲透系數(shù)低，基坑內(nèi)出現(xiàn)積水采用明抽排水方式，基坑整個(gè)土方開挖坑內(nèi)積水需配合管井降水修筑坑內(nèi)排水溝、集水坑進(jìn)行集水明排。

5.1工藝流程

確定排水溝開挖的順序和坡度及位置→基坑頂面管道、排水溝、沉淀（砂）池施工→基坑內(nèi)排水溝、集水坑施工→下泵架水管及接線→抽水至沉淀（砂）池，沉淀后排出。

5.2主要施工方法及技術(shù)要求

5.2.1確定排水溝開挖的順序和坡度及位置，坑內(nèi)的排水溝沿基坑一圈布置，每隔40m～60m設(shè)置一個(gè)集水坑，排水溝的坡度0.3%，明排水結(jié)合重型井點(diǎn)降水施工布置。

5.2.2基坑頂面管道、排水溝、沉淀（砂）池施工

（1）基坑頂面排水溝

設(shè)計(jì)圖紙基坑頂?shù)呐潘疁蠟?00mm×300mm的磚砌排水溝，側(cè)壁厚120mm。墊層為150mm的C15混凝土，壁厚為60mm磚砌體。

（2）沉淀（砂）池在排水工作開始前，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和現(xiàn)場實(shí)際在基坑?xùn)|面設(shè)置4個(gè)沉淀（砂）池。沉淀（砂）池長4.0m、寬4.0m、高2m，中間設(shè)置1道隔墻。抽排水經(jīng)沉淀（砂）池沉淀達(dá)標(biāo)后排出。

5.2.3基坑內(nèi)排水溝、集水坑施工

基坑內(nèi)排水溝和集水坑要隨著土方分層開挖而進(jìn)行修筑。集水坑中下泵架水管及接線，抽水至沉淀（砂）池，沉淀后排出。排水溝、集水坑沿基坑周邊設(shè)置，應(yīng)與支護(hù)樁保持至少0.5米的距離，以保證樁間土不被擾動(dòng)。排水溝、集水坑的設(shè)置深度應(yīng)滿足基坑內(nèi)排水的要求?；觾?nèi)所設(shè)置的抽、排水系統(tǒng)隨同基坑開挖深度而逐步降低。

基坑內(nèi)排水溝采用M5砂漿砌筑MU10磚，溝內(nèi)抹1∶2.5水泥砂漿厚15mm，溝底采用C15混凝土澆筑，溝底縱坡0.3%。沿排水溝每隔40m～60m設(shè)置一口集水坑。集水坑位置根據(jù)現(xiàn)場條件設(shè)置，一般在轉(zhuǎn)角處、水量較集中位置設(shè)置。

5.2.4基坑成型后的排水施工

基坑開挖施工到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，在基底下開挖排水溝，按設(shè)計(jì)要求結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，在基坑支護(hù)邊沿設(shè)置300mm×300mm的磚砌排水溝。排水溝采用M5水泥砂漿砌筑MU10頁巖磚，并進(jìn)行1∶2.5水泥砂漿抹灰15mm厚，排水溝的坡度斜向設(shè)置在四個(gè)角點(diǎn)的集水坑，基坑開挖時(shí)進(jìn)行放坡，其坡向應(yīng)為中間高逐步向四周排水溝傾斜的均勻坡度，集水坑內(nèi)的積水采用潛水泵抽排入降水井沉淀（砂）池后統(tǒng)一排出。

6.降水井應(yīng)急預(yù)案

根據(jù)本工程的特點(diǎn)，為了保證降水效果，針對在降水過程中可能出現(xiàn)的問題，編制了相應(yīng)的應(yīng)急措施：

6.1在實(shí)際降水運(yùn)行期間，由于各種原因，可能出現(xiàn)抽水泵、電纜線等損壞的情況，造成降水運(yùn)行中斷，為了避免出現(xiàn)這種問題，在施工過程中應(yīng)預(yù)先備好備用抽水泵及相應(yīng)物資，在抽水泵出現(xiàn)異常情況時(shí)立即更換，避免出現(xiàn)對降水質(zhì)量造成影響的事故。

6.2在基坑開挖前必須要有足夠的加真空預(yù)抽水時(shí)間，這樣才能保證土體的疏干效果，如果連續(xù)墻有滲漏，導(dǎo)致降水效果差，及時(shí)對連續(xù)墻進(jìn)行堵漏，同時(shí)降水井根據(jù)降水的實(shí)際情況在每層開挖后有針對性的采取適當(dāng)加真空進(jìn)行輔助，確?；拥捻樌_挖。

6.3在開挖過程中，由于各種工程樁較多較密集，施工過程中做好井點(diǎn)保護(hù)工作，以免在開挖過程中井管被挖斷、損壞，導(dǎo)致泥土井入井內(nèi)，堵死降水井造成降水井點(diǎn)失效，影響降水效果。

6.4根據(jù)本工程的土質(zhì)情況，如果遇到雨季施工，及時(shí)排干坑內(nèi)的積水，以免造成土體液化，對降水效果及基坑的其他施工產(chǎn)生影響，同時(shí)避免坑內(nèi)的明水進(jìn)入井內(nèi)，回灌至地層、堵死降水井過濾器，給降水帶來不必要的影響。

6.5根據(jù)本工程的分區(qū)、井口數(shù)量及水泵功率，應(yīng)配備4臺(tái)300千瓦柴油發(fā)電機(jī)，分別放置于工程四個(gè)分區(qū)內(nèi)。

7.小結(jié)

基坑工程中對場區(qū)地下水處理采用排降法較阻擋法的最大缺陷是會(huì)引起鄰近建筑物的不均勻沉降。當(dāng)不均勻沉降達(dá)到一定程度時(shí)，鄰近建筑物就會(huì)裂縫、傾斜甚至于倒塌。降水工程的成功取決于對本地區(qū)復(fù)雜地層的充分理解、正確的降水設(shè)計(jì)方案以及嚴(yán)格的質(zhì)量控制，因此配合基坑邊坡支護(hù)進(jìn)行降水設(shè)計(jì)和施工，必須高度重視降水對鄰近建筑物的影響，把不均勻沉降限制在允許的范圍內(nèi)，以確?；蛹爸車ㄖ锏陌踩?。

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