江海交互高承压水地层深基坑减压降水技术研究

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　　摘   要：地下基坑工程是我国城市化建设中的重要组成部分，基坑减压降水是基坑工程中的施工难点，严重影响工程质量。本文针对高渗透富水地层的复杂地质条件，对深基坑减压降水技术研究，可为今后江海交互高承压水地层深大基坑减压降水施工提供参考。
　　关键词：高承压水地层  深基坑  减压降水
　　中图分类号：TU473                                文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）02（b）-0049-04
　　Abstract： Underground foundation pit engineering is an important part of urbanization construction in China. Decompression and dewatering of foundation pit is a difficult construction point in foundation pit engineering， which seriously affects the quality of the project. In view of the complex geological conditions of high-permeability water-rich strata， the research on decompression and dewatering technology of deep foundation pit can provide reference for the deep dewatering and dewatering construction of deep and large foundation pit in Jianghai interactive high confined water stratum.
　　Key Words： High pressure water formation; Deep foundation pit; Decompression precipitation
　　目前，随着城市化建设的发展，出现越来越多的深、大基坑，地质条件也愈加复杂。特别是在高承压高渗透富水地层条件下的施工，变得更加复杂。
　　在現有的基坑减压降水施工方法中，需要花大量时间在模板支设以及模板固定的工序上，其施工工艺及施工规程已不能很好地适应高渗透富水地层减压降水施工的要求。而减压降水技术通过使用减压井来降低作用在地基中的承压水头及渗透压力，是处理地基工程承压水问题的有效控制措施。
　　本文针对高渗透富水地层的复杂地质条件，依托实际工程，采用孔口分段固定进行降水井快速施工，并在降水过程中，按照“分层降压”和“按需抽水”的原则，随着开挖深度的增加逐渐降低水位，以避免过早抽水。再使用基坑底板封井快速封井技术，提高施工效率，技术先进，成本节约，施工周期快，环保，可为今后江海交互高承压水地层深大基坑减压降水施工提供参考。
　　1  工程实例
　　本技术依托工程为上海轨道交通18号线工程，包含两座单体车站：芳芯路站、北中路站。芳芯路站为地下三层岛式双柱三跨车站，车站规模160m×20.60m（内净）。车站采用明挖顺做法施工。车站主体围护结构为地下连续墙，车站标准段地下墙深52m，标准幅5m或6m宽，厚度均为1200mm，采用C35P水下砼、H型钢接头。北中路站为地下二层岛式车站，车站规模205m×19.6m（内净）。车站采用明挖+局部盖挖法施工。
　　依托工程在高渗透富水地层的复杂地质条件下采用孔口分段固定进行降水井快速施工，并在降水过程中，按照“分层降压”和“按需抽水”的原则，随着开挖深度的增加逐渐降低水位，以避免过早抽水。再使用基坑底板封井快速封井技术。工程开挖过程中，具有降水效果良好，土层疏干后开挖过程顺利、质量可控、基坑监测数据稳定、结构可靠等优点，达到了设计预期的效果。
　　2  深基坑减压降水原理
　　在减压降水井成井孔口施工环节，采用正循环回转钻进泥浆护壁的成孔工艺，填埋滤料后，将粘土块分次填入井口，压实在井管与孔壁之间，使孔口分段固定。
　　当减压降水运行阶段运行时，需要按天记录抽水量及承压水位的变化情况，按照基坑底板抗承压水突涌稳定性计算结果开启降水开挖深度开启减压井，随各层土方开挖逐步降低水位，即“按需降水”原则。直至静止水位情况下抗浮力不小于水头压力，降水阶段结束，并进行降水井封井施工，采用基坑底板封井快速封井技术，居中插入注浆管至滤管底部，回填细石子，分段注浆至细石子顶。分两次灌入混凝土浇筑至底面顶板，管口割至于底板顶面平齐，凿除井管内20cm混凝土盖板与井管焊封内止水钢板与井管焊封。采用细石混凝土抹平底板面，内铺钢丝网片。
　　减压降水井封井施工如图1所示。
　　3  深基坑减压降水工艺
　　3.1 工艺流程
　　江海交互高承压水地层深大基坑减压降水的施工工艺流程如图2所示。
　　3.2 操作要点
　　（1）施工准备。
　　①测放井位。
　　根据井点平面布置，使用全站仪测放井位，井位测放误差不得超过30cm
　　②埋设护口管。
　　埋设护口管时，将管底插入原状土层中，用粘性土密封护口管的外部，防止施工时管外返浆，护口管上部高出地面0.1～0.3m。 　　③安装钻机。
　　安装钻机时，为了确保孔的垂直度，机器需安装平稳，钻头与钻杆连接处带两根钻铤，严禁将弯曲的钻杆降低至孔中。
　　（2）成孔施工。
　　①钻进成孔。
　　疏干井和减压井成孔时，其直径与井底直径保持相同;钻孔时为了确保孔的垂直度，需拉紧钢丝绳并轻轻按压缓慢转动。
　　成孔施工时孔中必须充满泥浆时才能提升钻钻机或停止作业，以防止孔壁坍塌。
　　在钻探过程中，如果发现实际地质条件与勘测过程中提供的信息不一致，则应及时通知设计者，并及时调整井的结构，以确保钻探装置的安装位置，使滤水管可以有效地进入水中。
　　②清孔换浆。
　　冲洗残留在钻孔内的碎屑，直至返出的泥浆内不含泥块为止。
　　③下井管。
　　井管过滤器间隙必须符合设计要求方可使用。井管进入现场后，先测量孔的深度，并逐一测量并记录井管滤水管。将沉淀管的底部密封，以确保沉淀管的底部紧密密封，下密封铁板的厚度不小于6mm。
　　井管焊接接头处采用套接型，套接接箍长20mm，套入上下井管各10mm;套管接箍与井管焊接焊牢、焊缝均匀，无砂眼，焊缝堆高不小于6mm。
　　检查完井管焊接后开始下井管，当井管下降时，滤水器水管居中。直径小于5cm的一组扶正器分别安装在过滤管的上端和下端。扶正器配有梯形铁环和上下扶正器（找正器），铁环与扶正器应不平行且一半错开。
　　④埋填滤料。
　　在填充滤料之前，将钻杆降低到井管中，以使距孔底部的距离为0.30～0.50m。井管的上管用闷头密封后，从钻管中抽出泥浆进行打孔。逐渐调节泥浆，使孔中的泥浆从过滤管内部返回到井管和孔壁之间的环形间隙，使孔中的泥浆浓度逐渐调节至1.05，然后小型泵根据上述井的结构设计要求进行填充。放入中等粗砂或瓜子石的滤料中，并填满滤料的高度。直到过滤材料下降到预定位置。
　　填充滤料时，根据节流孔的回水条件调节泵的容积。在填充过滤材料的过程中，应跟踪过滤材料的返回高度。当将过滤材料压实到设计高度时，将粘土块填充到井口中，并压紧在井管和孔壁之间，以防止泥浆和地表污水从管外流入井中。
　　⑤洗井。
　　在提出钻杆之前，先将井筒中的钻杆连接到空气压缩机上，然后首先泵送空气压缩机，待水排出后，再用钻杆清洗井。活塞的直径与井管的内径之间的差约为5mm，必须在活塞杆的底部添加一个阀门。对于水少的井，活塞可以在过滤器部分中上下移动，并且会影响孔壁。加水时拉动活塞。当活塞吸入的水基本上没有泥沙时，可以用空气压缩机代替它冲洗井，然后将管的底部淹没，直到水清净为止。
　　⑥下泵抽水。
　　成井后，将泵与井泵连接，并与真空管路连接，布置排水管，安装真空泵，打开电源，安装后检查安装效果。
　　⑦抽水。
　　疏干井采用2.2kW潜水泵抽水，降压井采用7.5kW水泵。
　　⑧标识。
　　为了避免抽水设备损坏和压坏，在安装后对抽水设备进行标记。
　　⑨排水。
　　洗井及降水运行时排出的水，通过管道或明渠排入场外市政管道中。钻井泥浆排入泥浆池后，运至环境保护部门指定地点处置。
　　（3）降水运行。
　　结合基坑底板抗承压水突涌稳定性计算结果，为尽量减少坑内减压降水对周边环境的影响，对减压降水井进行“按需降水”。按照计算开启降水开挖深度开启减压井，随各层土方开挖逐步降低水位至满足设计要求即可。
　　（4）降压井封井。
　　①基坑挖至设计标高后，在基坑底开挖面以上50cm处井管外焊一止水板，止水板外圈直径φ650mm;
　　②注浆封井前，应现场预拌水泥浆;水泥浆的水灰比宜为0.8～1.0，浆量宜为回填细石子量的1.5～2倍。
　　③注浆管居中下放至井管内，注浆管底端进入滤管底部。注浆管安放到位后应在井管口固定管位。
　　④固定注浆管后，应向井管内填入细石子;细石子回填高度宜高于滤管顶2.0m。
　　⑤注浆时应控制注浆压力不小于0.4MPa;每注浆0.5～1.0m高度的浆量后将注浆管上提 相同高度，注浆至细石子顶面后应拔除注浆管。
　　⑥水泥浆终凝后，应抽出井管内佘水，首次灌入混凝土至底板垫层底面以下2.0m。
　　⑦首次灌入的混凝土终凝后，抽出井管内剩余水，二次灌入混凝土至底板顶面处。
　　⑧二次灌入的混凝土终凝后，应将井管口割低至底板顶面位置。
　　⑨凿除井管内200mm混凝土，并应在管内焊烧2道内止水钢板;内止水钢板厚度应与钢管壁厚相同。
　　⑩采用细石混凝土封填井管口，混凝土内应铺一层钢丝网片，最终将混凝土抹平至底板顶面。
　　4  结语
　　（1）采用江海交互高承压水地层深基坑减压降水技术，增加了降水井结构稳定性;分段降压，分层降水，持续性按需抽水，有效提高了减压降水的施工效率;現场预拌水泥浆进行注浆封井，采用细石混凝土封填井管口，与传统的封井施工方法相比效果更好，具有很好的技术效益。
　　（2）采用江海交互高承压水地层深基坑减压降水技术，加快降水井施工速度，减少作业量及材料的浪费;减少了深基坑减压降水对周边环境的影响，同时节约工程成本;安装方便快捷，加快施工速度，可有效缩短工期。与传统的减压降水施工方法相比综合节约造价15%左右，具有很好的经济效益。
　　（3）采用江海交互高承压水地层深基坑减压降水技术，在降水井成孔施工环节，使孔口分段固定，减少作业量，避免不安全因素，节约时间成本;对减压降水井进行“按需降水”，随各层土方开挖到临界开挖深度再进行减压降水，避免浪费，具有很好的节能环保效益。
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