浅析软土地区基坑降水施工技术

　　摘要：本文结合某工程实施的具体情况，对其软土地区深基坑降水施工技术的主要施工工艺进行阐述和探讨，希望能为相关人员提供一点参考。
　　关键词：软土地区；基坑降水；施工
　　某工程地质主要为粘质粉土和砂质粉土，地下水丰富，并存在承压水。周围密布自来水、雨水、污水、煤气、通讯、信息、电力、架空线路等管线，还有220kV和110kV的超高压电缆，对基坑开挖变形要求很高。工程四周高层建筑、居民小区住宅楼、学校等建筑林立，部分建筑年代久远，是工程施工的重点保护对象。
　　1基坑内降水
　　1.1标准段基坑内深井设计
　　在基坑内侧进行降水井的布置，按照以往在砂性土地层中的深井降水工程实践经验，单井抽水的有效面积一般可采用180m2左右。在本工程中，场地内地质情况特殊，上部12.0m以上主要是粉土，从而使地下连续墙成槽过程中，槽内泥浆压力不足以确保侧壁土体的稳定而易发生坍塌，故在成槽施工时应采取降水措施。因此，坑内降水井的布置既要满足基坑开挖的需要，又要考虑到地下连续墙施工时上部槽内侧壁土体的稳定。故坑内单井(降水井)的有效抽水面积取160.0m2。结合标准段基坑开挖的总面积约5700m2左右，故标准段内总共需要设置35个深井。
　　标准段基坑开挖的深度约15.50m，设计井深为21.00m。
　　1.2东、西端头井基坑内深井设计
　　工程东、西端头井每只总面积约300m2左右，因此，在二只井内各布置二根深井即可。但因二只端头井内均对坑底地层作搅拌加固，因此深井布设位置还要根据搅拌加固地层的设计图和支撑位置的变动作相应的变动。
　　东端头井开挖深度约17.00m，西端头井的开挖深度约17.50m，由砖坑底基本上都采取了满堂加固，故设计井深为21.00m。端头井内的深井要等到坑底加固之后才能实施，在成槽施工前先各设置四根临时深井(为地下墙上部成槽时稳定槽壁土体用)，每根深井埋深10m，待地下墙完成后拔除，再实施深井施工。
　　2降水(压)井的构造与设计要求
　　⑴井口应高于地面以上0.50m，以防止地表污水渗入井内，一般采用优质粘土或水泥浆封闭，其深度不小于3.00m;
　　⑵井壁管均采用焊接钢管，降水井与降压井的井壁管内径大放小250mm.
　　⑶采用桥式滤水管或钻孔管(二种型式都可以用)，所有滤水管外均包一层40目-50目尼龙网，滤水管的直径与井壁管的直径相同;
　　⑷沉淀管主要起到过滤器不致因井内沉砂堵塞而影响进水的作用，沉淀管接在滤水管底部，直径与滤水管相同，长度为1.00m左右，沉淀管底口用铁板封死。
　　⑸降水井从井底向上至地表以下5.00m均围填中粗砂;降压井的滤水管部位围填磨圆度较好的砾砂（中粗砂)，填入部位，从井底向上至过滤器顶部以上3.00m，围填高度为地表以下30.00m;
　　⑹在瓜子片或砾砂的围填面以上采用优质粘土围填至地表并夯实，并做好井口管外的封闭工作;
　　3成孔(井)施工工艺与技术要求
　　成孔施工机械设备选用QJ150-I型工程钻机及其配套设备。（也可能改用干取土机成孔)采用正循环回转钻进泥浆护壁的成孔工艺及下井壁管、滤水管，围填填砾、粘性土等成井工艺。其工艺流程如下:
　　3.1测放井位
　　根据井位平面布置示意图测放井位，当布设的井点受地面障碍物或施工条件影响时，现场可作适当调整，主体结构范围内的井尽量靠近围护结构中的钢支撑边。
　　3.2埋设护口管
　　护口管底口应插入原状土层中，管外应用粘性土和草辫子填实封严，防止施工时管外返浆，护口管上部应高出地面0.10m-0.30m。
　　3.3安装钻机
　　机台应安装稳固水平，大钩对准孔中心，大钩、转盘与孔的中心三点成一线。
　　3.4钻进成孔
　　降水井开孔孔径为Φ500-550mm，降压井开孔孔径为Φ550mm,均一径到底。钻进开孔时应吊紧大钩钢丝绳，轻压慢转，以保证开孔钻进的垂直度，成孔施工采用孔内自然造浆，钻进过程中泥浆密度控制在1.10-1.15，当提升钻具或停工时，孔内必须压满泥浆，以防止孔壁坍塌。
　　3.5清孔换浆
　　钻孔钻进至设计标高后，在提钻前将钻杆提至离孔底0.5m，进行冲孔清除孔内杂物，同时将孔内的泥浆密度逐步调至1.10，孔底沉淤小于30cm，返出的泥浆内不含泥块为止。
　　3.6下井管
　　管子进场后，应检查过滤器的缝隙是否符合设计要求。下管前必须测量孔深，孔深符合设计要求后，开始下井管，下管时在滤水管上下两端各设一套直径小于孔径5cm的扶正器，以保证滤水管能居中，井管焊接要牢固，垂直，下到设计深度后，井口固定居中。
　　3.7填砾料(中粗砂)
　　填砾料前在井管内下入钻杆至离孔底0.30m-0.50m，井管上口应加闷头密封后，从钻杆内泵送泥浆进行边冲孔边逐步稀释泥浆，使孔内的泥浆从滤水管内向外由井管与孔壁的环状间隙内返浆，使孔内的泥浆密度逐步稀释到1.05，然后开小泵量按前述井的构造设计要求填入砾料，并随填随测填砾料的高度，直至砾料下入预定位置为止。
　　3.8井口封闭
　　在中粗砂的围填面上采用优质粘性土围填至地表，围填时应控制下入速度及数量，沿着井管周围少放慢下的围填。然后在井口管外做好封闭工作。
　　3.9洗井:洗井可采用两种方法
　　⑴直接在井管内放入喷射井点，利用设置在井管底部的真空发生器所产生的强大真空吸力把管底沉淤及管外砂滤层内的泥浆水吸净，同时也消除孔壁泥皮使地下水流动通畅。
　　⑵在提出钻杆前利用井管内的钻杆接上空压机先进行空压机抽水洗井，待井能出水后提出钻杆再用活塞洗井，活塞必须从滤水管下部向上拉，将水拉出孔口，对出水量很少的井可将活塞在过滤器部位上下窜动，冲击孔壁泥皮，此时应向井内边注水边拉活塞。当活塞拉出的水基本不含泥砂后，再用空压机抽水洗井，吹出管底淤泥，直到水清不含沙为止。
　　3.10安装与试抽
　　本次有可能安装两种抽水设备，但抽水效果基本相同:
　　⑴由于喷射井点的真空发生器可以安装在深井下部的滤网位置，其产生的强大真空吸水可直接作用于滤网周围能水气并抽，从而大大提高了抽吸效果。故在深井内设置喷射井点抽水，每根井点都有一台4KW小型水泵机组提供工作水，循环水箱的存水体积仅有0.15m3，该水泵机组体积小，便于搬移和管理。如一根井点有障碍，也不致影响其他井点的正常运转，可视现场情况放置在适当位置，水泵机组通过橡胶软管与喷射井点相连接。
　　⑵成井施工结束后，在降水井井内下入潜水泵，地面接上真空泵，铺设管道、电缆等。当安装完毕，即可开始真空泵加潜水泵的试抽水。抽水过程中，当滤网管被基坑挖土暴露出来后，即转入重力排水（由井管内潜水泵将流入管内的地下水直接排出地面)。在降压井井内及时下入潜水泵抽水即可。
　　电缆与管道系统在设置时应注意在抽水过程中不被挖土机、吊车等碾压、碰撞损坏，因此现场应在这些设备上进行标识。
　　⑶排水:洗井及降水运行时应用管道将水排至场地四周的明沟（渠)内，通过排水沟（渠)将水排入场外市政管道中。
　　4降水运行
　　4.1试运行
　　⑴试运行之前，准确测定各井口和地面标高、静止水位，然后开始试运行，以检查抽水设备、抽水与排水系统能否满足降水要求。
　　⑵降水井在成井施工阶段应边施工边抽水，即完成一口投入抽水运行一口，力争在基坑开挖前，将基坑内地下水降到基坑底开挖面以下1.00m深。水位降到设计深度后，即暂停抽水，观测井内的恢复水位。
　　⑶试运行时，观测井的出水量，水位下降值，以验证抽水量与下降能否满足降水设计要求。
　　4.2降水运行
　　⑴基坑内的降水井应在基坑开挖前十五天进行，做到能及时降低连续墙内基坑中的地下水位;
　　⑵降水井抽水时，当用喷射井点抽水时，可24小时不间断运行。而当用潜水泵抽水时则潜水泵的抽水间隔时间自短至长，每次抽水井内的水被抽干后，应立即停泵，对于出水量较大的井每天开泵抽水的次数相应要增多。
　　⑶降压井:当基坑开挖至地表以下12.0m时开始正式抽水。
　　⑷降水运行过程中，做好各井的水位观测工作，尤其要加强对观测井的水位测定，及时掌握井内水位的变化情况。
　　⑸降水运行期间，现场实行24小时值班制，值班人员应认真做好各项质量记录，做到准确齐全。
　　⑹降水运行过程中对降水运行的记录，应及时分析整理，绘制各种必要图表，以合理指导降水工作，提高降水运行的效果。降水运行记录每天提交一份，如有停抽的井应及时测量水位，每天l-2次。
　　5施工技术措施
　　5.1施工前期准备
　　⑴针对本工程的特点，选择适合本工程施工条件及能满足本次降水技术要求的洗井、降水的机械设备。
　　⑵排设排水管道与集水坑。
　　⑶电缆线、配电箱的排设与安装布置要合理，不影响挖土施工作业。
　　⑷施工前，对全体施工人员及管理人员做好本工程施工技术交底工作，施工的关键节点作详细交底，使全体施工人员明了本工程的技术要点，有的放失的做好本工程各项工作。
　　5.2降水运行技术措施
　　⑴做好基坑内的明排水准备工作，以防基坑开挖时遇降雨能及时将基坑内的积水抽干;
　　⑵降水运行开始阶段是降水工程的关键阶段，为保证在开挖时及时将地下水降至开挖面以下，因此在洗井过程中，洗完一口井即投入一口，尽可能提前抽水。
　　⑶降水的设备仁主要是喷射井点4KW水泵机组和潜水泵)在施下前及时做好调试下作，确保降水设各在降水运行阶段运转正常。工作现场要备足抽水泵，数量多于井数的3-5台。
　　⑷在降水运行阶段应经常检查泵的工作状态，一旦发现不正常应及时调泵并修复，无法修复的应及时更换。
　　⑸降水工作应与开挖施工密切配合，根据开挖的顺序、开挖的进度等情况及时调整降水井的运行数量。
　　⑹降水运行阶段，电源必须保证，如遇电网停电，甲方须提前二小时通知施工单位，以便及时采取措施，确保降水的效果。
　　参考文献
　　[1]施仲衡，张弥，王新杰等，地下铁道设计与施工.西安:陕西科学技术出版社，1997.
　　[2]崔松涛，南京地铁张府园车站明挖深基坑支撑替换技术，铁道建筑技术，2004.2
　　[3]贾利亨、赵明好、丁文兵，地铁车站大跨度深基坑支护技术的研究与应用，隧道建设2003.3