1、管井降水在深基坑中的应用摘要：随着我国城市化进程的不断发展，基坑开挖深度也不断变难加深，而基坑的开挖深度往往受到地下水位的限制，这就使得基坑降水逐渐成为岩土界的一个新的难题。文章以实际工程为例，详述了管井降水在深基坑中的应用以及开挖过程遇到的诸多侧壁渗水的处理方式，为今后类似工程提供有益借鉴。 关键词：管井降水深基坑应用借鉴 中图分类号：U231 文献标识码： A 1、绪论 随着国民经济的飞速发展，我国城市化进入了一个新的发展阶段，城市数量、规模以及城市人口都有了巨大的增长，高层建筑的密集兴建，地下空间资源的开发，使得基坑开挖深度和面积越来越大，对周边建筑环境、人文环境影响也越来越大。然而在我
2、国大部分地下水位较高的城市，基坑的开挖深度往往受到地下水位的限制，根据调查表明，由于地下水的原因导致深基坑工程支护体系失效或部分失效引起的安全问题和环境问题占事故总数的 70%75%。降水工程受土层条件、渗透性能、水位起伏、设备设施等诸多因素影响，是一个涉及多学科、多领域的复合工程，其所具备的复杂性和不确定性使其逐渐成为岩土工程领域的一个新的难题。 尤其是随着基坑深度增加、环境复杂化的程度的提升以及对稳定和位移控制的要求的提高，使得单一的降水方式很难达到设计安全和施工要求。本文健翔大厦降水工程为例，简述了以管井降水为平台，对基坑开挖过程中遇到的槽壁渗水、电梯井渗水、土层剪灭渗水等成功的处理方式
3、，为今后类似工程提供有益的借鉴。 2、工程概况 拟建健翔大厦位于北京市朝阳区祁家豁子 8 号，健德桥北侧，北临健翔山庄别墅区，南临旭风苑，东临华严北里居民小区，西临德昌高速公路辅路。拟建建筑物地上 13 层，地下 3 层，基坑周边长 448m,开挖深度 17.0m。 基坑周边建筑环境比较复杂，位于基坑东侧的华严北里居民区 2 号院 7#楼距基坑开挖线约 8.5m,均为六层砖混结构，基础埋深为 2.5m；基坑西侧层高为 24 层的今典家园商住楼距基坑约 13.7m，地下两层，基础埋置深度为-11.7m；北侧东段紧连健翔山庄 3 层高的别墅群，基础埋深3.0m,北侧西段距开挖线 600mm 为一条
4、现用高压电缆管沟。 2.1 工程地质概况 本工程拟建场区在地貌上位于北京平原区古金沟河、清河、温榆河古道所夹台地的中部，地形基本平坦，自然地面标高约在 47.60m 左右，拟建场区的第四纪沉积层厚度在 80100m 之间。地面以下至基岩顶板之间为第四纪沉积的粘性土、粉土与砂、卵石互层。场区各土层岩性特征见下表： 序号 岩性 层顶 标高 颜色 湿度 稠度 压缩性 粉质粘土、粘质粉土填土 47.2147.89 黄褐 湿饱和 可塑软塑 / 1 碎石填土 杂 稍湿湿 中下 / 2 房渣土 杂 湿饱和 中下 / 粘质粉土、砂质粉土 43.6145.85 褐黄 湿饱和 可塑硬塑 中中低压缩性 1 粉质粘土
5、、粘质粉土 褐黄 湿饱和 可塑硬塑 中高中压缩性 2 砂质粉土 褐黄 湿饱和 硬塑可塑 中低低压缩性 粘质粉土、砂质粉土 40.7542.41 灰黄灰灰黄 饱和 可塑硬塑 中低压缩性 1 重粉质粘土、粉质粘土 灰黄灰灰黄 湿饱和 可塑软塑 中高压缩性 2 粘土、重粉质粘土 灰黄灰 湿饱和 可塑软塑 中高压缩性 细砂、粉砂 35.7137.54 黄灰灰黄褐黄 湿饱和 密实 低压缩性 粘质粉土、砂质粉土 黄灰 湿饱和 可塑硬塑 中低低压缩性 砂质粉土、粘质粉土 32.7134.65 褐黄 湿饱和 可塑硬塑 低压缩性 1 粘土、重粉质粘土 褐黄棕黄 湿饱和 可塑硬塑 中低中压缩性 2 细砂、中砂 褐
6、黄 湿饱和 密实 低压缩性 3 粉质粘土 褐黄 湿饱和 可塑 中中低压缩性 4 粉砂、细砂 褐黄 饱和 密实 低压缩性 细砂、中砂 25.9727.21 褐黄 稍湿湿 密实 低压缩性 卵石、圆砾 22.2924.85 杂 稍湿湿饱和 密实 低压缩性 1 细砂、中砂 褐黄 稍湿湿 密实 低压缩性 2 砂质粉土 褐黄 饱和 密实 低压缩性 2.2 水文地质概况 拟建场地在 36.00m 深度范围内分布有 5 层地下水，地下水类型及钻探期间（2003 年 9 月上旬）实测水位见下表： 水层序号 地下水类型 地下水静止水位 埋深（m） 标高（m） 1 上层滞水 1.403.50 44.1046.35
7、2 台地潜水 7.208.50 39.1040.01 3 层间潜水 14.3015.00 32.7133.49 4 层间水 19.60 28.1532.71 5 潜水 14.5030.50 17.27 根据“北京市区浅层地下水长期观测网”资料，拟建场区内地下水历年最高水位包括：1959 年接近自然地面，近 35 年为标高 46.00m 左右。 地下水水质的腐蚀性：第 1 层地下水（上层滞水） 、第 2 层地下水（台地潜水） 、第 3 层地下水（层间潜水） 、第 4 层地下水（层间水）对混凝土结构均无腐蚀性；第 1 层地下水（上层滞水） 、第 3 层地下水（层间潜水） 、第 4 层地下水（层间水
8、）在干湿交替条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋有弱腐蚀性；第 2 层地下水（台地潜水）在干湿交替条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性。 3、降水设计 3.1 降水目的 1.确保基槽土方顺利开挖； 2.确保水位在基坑底以下 0.51.0m,基础施工时干槽作业； 3.2 降水分析 根据本工程水文地质条件，基槽开挖深度范围内分布的地下水有三层地下水，第一层为上层滞水，水位埋深 1.43.5m，含水层主要为粉质粘土层，渗透系数小，水量相对较小；第二层为台地潜水，水位埋深为 7.28.5m，含水层主要为粉质粘土、重粉质粘土1 层，渗透系数小，水量较小；第三层为层间潜水，水位埋深 14.315.0m，含水层
9、主要为细砂、中砂2 层，水量较大；基坑中心加深位置深度为 19.30m，基坑降水要求水位降到埋深 20.30m，在基底以下存第四层和第五层地下水，对基坑开挖及基础施工无影响，第四层水水位距槽底较近，不具备自渗条件，第五层水距槽底距离较大，具备自渗条件，但埋深较大，降水井需要打 33m 以上，不经济，因此采用管井抽水方案，通过基坑周围管井抽水，形成一定降深，可以有效地降低基坑中心水位。 3.3 降水方法 基坑降水方法主要有：明沟加集水井降水、轻型井点降水、喷射井点降水、电渗井点降水、深井井点水等。 针对该地下水类型，结合场区水文地质条件及降水体系特点，本着安全高效、经济节约的原则，采用管井抽降方
10、案，将第一层至第三层水通过管井疏导进行井底抽水，形成一定降深，达到疏干基槽目的，将地下水位降至槽底以下 0.51.0m。以利于其他后期基础工程施工。 基坑深度范围内的粘质粉土、粉质粘土地层，含水层由于渗透系数小，影响半径小，且地下水流动速度比较缓慢，降水难度较大，易在坑壁形成一定的悬挂水，呈现出水点及渗水线。因此，基坑周边降水井必须采取合理的井间距，基坑中间设 5 眼观测井，观测井深度进入卵石层层,土方开挖前可以监测水位，同时起到基坑中间第一层水的引渗作用，可在较短的抽降周期内最大程度的达到疏干效果。 3.4 降水计算 1.计算数据： 根据勘察报告，本场地基坑开挖深度范围内分布有三层地下水，第
11、一层为上层滞水，第二层为台地潜水，第三层为层间潜水，由于第一、二层地下水水量很小，计算时可忽略不计，所以基坑涌水量可采用潜水完整井模型计算。 槽底标高：-19.3m；地面标高：-0.70m；基坑深度：-19.3m；水位埋深：-14.51m 计算模型：潜水完整井 含水层渗透系数 k=10m/d；含水层厚度 H=4.6m；水位降深 S=4.6m ；井管直径 d=600mm；过滤器有效进水长度 l= 0.15m；含水层的经验系数 a=120 2.计算过程 （1）基坑等效半径： （2）降水井影响半径： （3）基坑涌水量： （4）单井出水量： （5）所需井点数： （6）井间距： L= 取 L=8m；管井
12、距槽边 1.0m 布置，实际布管井井数 53 眼。 （7）井深： 根据含水层情况、要求水位降深、基坑等效半径等取井深为 25m 。 3.设计结果 降水井参数 井深 井距 井径 井数 水泵性能 四周管井 25 8 600 53 水泵流量 3m3/h、扬程 30m 潜水泵，下泵深度 24.00mm 自 渗 井 25 20 600 5 3.5 降水布置 降水井沿基坑周边布置，距开挖上口线 1.0m，间距 8.00mm，井深25.00m，使之形成一个封闭的井群，形成一定的降深，发挥群井降水效果，控制外来水。土方开挖前为了掌握水位降深情况，在槽内增设 5 眼自渗井，自渗井位于基坑长轴方向中心线上，且基坑
13、加深处应有观测井。4、施工中特殊情况处理 本工程按照管井抽渗结合总的降水原则下，对基坑开挖施工中遇到各种特殊情况作如下处理。 （1）.槽壁渗水 由于受场地地下水贮存条件及施工条件制约，以及管井降水的局限性，粉质粘土层与粉砂层、砂质粉土层界面，以及其他粘性土层与粉砂层、粉土层的界面，出现少量滞留部分残留水渗出现象。则开挖支护过程中采用导排措施予以解决，即在桩间土喷护砼面层内用埋塑料花管将渗水导出坡面（如果肥槽区域小的地方则采用软管内接置于支护坡面下直至排水沟） ，基坑见底时在槽底坡脚处设置排水沟与集水井，用水泵抽排至槽顶排水管网中。排水沟边缘距边坡坡脚不应小于 0.30m，排水沟底面应比槽底低
14、0.30.4m，集水井底面应比沟底面低 0.5m 以上。详见附图 1 （2）.电梯井、集水坑渗水 由于电梯井、集水坑坐落在下卧粘土层中，部分槽壁揭漏粘土层与粉土交界面，在电梯井、集水坑开挖施工中侧壁明显析水、槽底存在难以疏干的残留水，影响其防水施工则采取如下处理方案：电梯井、集水坑侧壁采用 10 的软塑管导流沿侧壁暗埋，向坑底导水沟汇集；电梯井、集水坑底沿边界线挖导水沟，埋置规格为 50 的导水花管、沟内充填砂砾石，将水导致坑中心的潜埋井内（潜埋井深 1.0m，埋设无砂砼管） ，井口采用 10mm 厚的钢板预留孔焊接 100 钢管的装置，低于电梯井、集水坑垫层 30-50mm 高度进行封井，采
15、用暗埋潜水泵排水。浇筑底板时，将泵一同封埋，砼达到一定强度时，封堵泵排水管止水。详见附图 2 （3）砂槽积水 在基坑开挖到 11.3m 时，在基坑西南侧出现粘土层突然尖灭砂层突增而形成一条宽约 45m,长约 95m，厚约 4m 的富含水砂槽积水带，且局部与西侧支护体系相联局部出现流沙，影响土方开挖和支护体系施工安全。在砂槽中部积水区分层分区采用大口径管井进行大方量强抽明排，以加速上部积水的疏干，由于饱和砂层成井困难且开挖过程形成的流砂危及支护体系的安全同时其他工序施工工期紧张不允许存在大口井降水的抽降周期，在接近支护体系区域采用自吸泵竖向、斜向支管作为花管采用高压水管打入砂层形成横向竖向立体降
16、水体系进行强抽以满足施工开挖需要，反复循环，向基坑四周推进，最终在基槽施工区内形成抽排体系。详见附图 3 5、结束语 健翔大厦周边建筑环境复杂，基坑开挖深度较大，在施工中严格按照放线、成孔、清孔、下管、投料、洗井、下泵、抽水的工艺流程采用反循环钻进施工，严格控制各工序施工质量，保证降水井质量。对基坑开挖过程遇到的各种特殊情况积极采取有效的方法进行处理，保证了结构施工的顺利实施，达到了预期设计目的，为同类工程提供了成功经验。降水是一种技术性较强的岩土施工技术，其设计、施工具有一种灵活机动性。因此，应当采取动态设计、信息施工、发现问题，及时解决，保证降水任务的顺利完成 【作者简介】：段石敦（1978） ，男，工程师， 硕士研究生，从事岩土工程级地质灾害防治方面工作。 【参考文献】 1建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99 建设部，1999 2刘建航、候学渊。基坑工程手册.北京：中国建筑工业出版社，1998 3胡春林.深基坑支护工程监测与险情预报.建筑技术开发，1996 4吴林高、姜荣祥.基坑工程降水案例.人民交通出版社，2009 5姚天强、石振华.基坑降水手册. 中国建筑工业出版社，1970 6张永波、孙新忠.基坑降水工程.地震出版社，2000
