深基坑井点降水及沉井支护施工工法

高地下水位下的深基坑施工工法

沉井支护井点（砂管井）降水

完成单位：中交第四公路工程局有限公司

曾珍明

1 前言

1.0.1为满足深基坑开挖施工要求、降低造价、提高功效而编制本深基坑砂管井井点降水及沉井支护施工工法。

1.0.2 在高地下水水位及深基坑开挖施工中形成本工法。

2 工法特点

2.1 本工法在工艺上具有以下优点：

1)排水量大、降水深、降水效果好；

2)降水范围大、井距大、对施工平面布置的干扰小；

3)降水井及沉井制作较易解决、机械灵活、操作简单；

4)井点制作，降水设备及操作工艺、维护管理均较简便；

5)沉井结构截面尺寸和刚度大，承载力高，支护稳定性好，减少了承台模板投入及模板安

装工序，可用于很大深度地下工程的施工；

6)施工不需复杂的机具设备。

2.2 砂管井井点降水及沉井制作周期相对一般钢板桩等常规支护方案虽制作周期较长，但可以在不增加投入的情况下大面积的展开作业面，大大缩短了整个工程深基坑的进度。

2.3 在深基坑开挖中有效消除了在开挖过程中可能发生的塌方等安全事故，且保护了临边建筑，从而保证开挖安全和施工质量。

2.4 由于采用本法在深基坑开挖中减小了挖、运及回填土方量，故大大减小了深基坑开挖工程造价，同时缩短工期。

3 适用范围

本法适用于地下水水位高、临江临水、开挖深度大且具有流沙等地质条件的深基坑开挖，流沙现象越强，本工法的优越性越明显。

4 工艺原理

砂管井井点就是沿基坑每隔一定距离设置一个砂管井，每个砂管井单独用一台水泵不断抽水来降低水位。根据承台的设计尺寸制作合适的沉井，利用沉井进行深基坑支护。

首先根据工程需要将地下水水位降低至合适位置，并在承台设计坐标位置上制作足够

刚度的沉井备于支护，之后再进行基坑开挖。

砂管井井点降水根据水在土中渗流规律及达西定律，及土体本身如果存在并保持水头差，水就会不断地产生流动，形成稳定流。其渗流速度：v=k·i(适用于砂及其他较细颗粒的土中) 。水在土中渗流的速度v 取决于两方面的因素：①土的透水性(反映为渗透系数k 的大小)；②水力条件(反映为水力梯度i 的大小)。

砂管井降水的降水曲线如图4-1降水曲线

不透水层

4-1 降水曲线

井点

沉井

基坑底

地下水位

水流方向

沉井

水流方向

井点

地下水位

5 施工工艺流程及操作要点 5.1 工艺流程

工艺流程图见5.1。

5.1施工工艺流程

5.2 施工方法

以昌黄连接线项目承台深基坑为例：

5.2.1施工程序

1)制作程序：场地整平→放线→夯实基底，抄平放线验线→铺砂垫层→绑沉井身钢筋

→支井身模板→浇筑混凝土→养护、拆模→下沉；

2)下沉程序：下沉准备工作→打降水井、降水→设置垂直运输机械→挖土下沉→观测

→纠偏→沉至设计标高、核对标高→浇筑封底混凝土→承台施工。

5.2.2 沉井制作

1)沉井采用钢筋混凝土，如在软弱地基上制作沉井，应采用砂、砂砾或碎石垫层，用打夯机夯实使之密实，厚度根据计算确定；

2)沉井一次制作下沉，以减少沉井自由高度，增加稳定，防止倾斜；

3)沉井制作采取在刃脚下设置木垫架或砖垫座的方法，其大、小和间距应根据荷重计算确定；

4)浇筑的沉井身混凝土应密实，外表面平整、光滑。突出井壁面部分应在拆模后铲平，以利防水和下沉。

5.2.3 降水

本工程由于地下水位较高，且基坑全部位于粉砂层，采用D300砂管井降水，井深15米，井间距6米，沿沉井周边布置，工艺流程如下：

1)钻孔：使用一台冲击钻钻孔，孔径为60cm；

2)安装管井：井管采用无砂混凝土滤水管，连接要采取有效措施，使其紧密牢固，防

止井管错位，造成漏泥。井管安装完成后，向孔内填500mm厚粗砂滤料；

3)洗井：管井安装后，立即抽水洗井，防止时间闲置，使滤管堵塞。使用1.5寸～2.5 寸的高压潜水泵，一个井点一个水泵；

4)抽水：洗井后留出清水，此时即可连续抽水；

5)井管封闭：井管封闭在不需要继续降水后进行，封闭采用级砂填实，为了加强施工缝处的防水效果，底板侧壁处用双道上水处理。

5.2.4 沉井下沉

1)下沉前应进行井壁外观检查，检查混凝土强度，并根据勘测报告计算极限承载力，计算沉井下沉的分段摩阻力及分段的下沉系数（≥1．15～1．25），作为判断每个阶段可否下沉，是否会出现突沉以及确定下沉方法及采取措施的依据；

2)下沉前应分区、分组、依次、对称、同步的破除（拆除）刃脚下的垫层；

3)小型沉井挖土多采用人工或风动工具；大型沉井，在井内用小型反铲挖土机挖掘。挖土须分层、对称、均匀地进行，一般在沉井中间开始逐渐挖向四周，每层高0．4～0．5m，沿刃脚周围保留0．5～1.5m宽的土堤，然后沿沉井壁，逐层全面、对称、均匀的削薄土层，每次削5～10cm，当土层经不住刃脚的挤压而破裂，沉井便在自重作用下均匀垂直挤土下沉，使其不产生过大倾斜；

4)在挖土下沉过程中，现场技术人员、测量人员、挖土工人应密切配合，加强观测，及时纠偏；

5)由于下有流砂，要求降水面高程始终低于沉井底高程；

6)沉井下沉观测方法为在沉井外壁周围弹水平线，井筒内按4等分或8等分标出垂直轴线，各吊线坠一个，对准下部标板来控制。观测时间，每班三次，接近设计标高时两小时一次。随时掌握分析观测数值，当线坠偏离垂线达50mm或标高差在100mm，应立即纠正。挖土过程中可通过调整挖土标高或外力进行纠偏；

7)筒壁下沉时，外测土可能会出现下陷，并与筒壁间形成空隙，一般干筒壁外侧填砂，以减小下沉的摩阻力，并减少了以后的清淤工作。雨季应在填砂外侧作挡水堤，以阻止雨水进入空隙，防止出现筒壁外的摩阻力接近于零，而导致沉井突沉或倾斜的现象；

8)沉井下沉接近设计标高时，应加强观测，防止超沉；

9)沉井下沉出现倾斜，如调整挖土仍不能纠正时，可加荷调整；

10)沉井挖出之土方用吊斗吊出，运往弃土场，不得堆在沉井附近。