170李松砂卵石地层深基坑降水施工

砂卵石地层深基坑降水施工

（隧道工）

论

文

姓名：李松

单位：中铁隧道集团四处有限公司

砂卵石地层深基坑降水施工

李松

中铁隧道集团四处有限公司

摘要：根据本工程地质水文状况及基坑围护结构设计情况，结合各地质层水力联系状况及基坑开挖深度要求，设计有效的降水方案。通过合理的降水井设计形式及降水井在基坑内的布置方式，成功的对基坑进行降水。降水期间，深入分析降水井抽水流量、水位降深以及时间的相互关系，从而验证降水方案的合理性。并结合降水期间基坑周边地下水位及周边地表沉降、建筑物倾斜沉降的监测数据，深入分析本工程围护结构的密闭性及抗渗效果。总结出砂卵石地层深基坑降水施工，若采用坑内降水的方式，基坑围护结构的密闭效果将尤为关键。

关健词：基坑降水井观察井圆砾层连续墙监测

1 工程简介

1.1 工程概况

本项目为“南宁市大学-明秀路口综合交通工程”，位于大学明秀交叉路口，主体为地下双层岛式车站，车站全长465m；基坑宽20.7~26.1m，基坑开挖深度为16.88m～19.23m。

1.2 工程地质及水文地质情况

1.2.1 场地条件

广西大学站位于大学路与明秀路交叉口处，站区范围地面交通繁忙，建筑物较密集，主要建筑物有“世贸西城”、“时代天骄”、以及道路两旁多层建筑物；地下分布各种管道、管线等。

1.2.2 岩土分层及特征

本工程位于邕江北岸，南距邕江约2.0 km，地形平坦，原始微地貌属于河流阶地，场区土层为二元结构，上为粘性土，下为粉土、砂层和圆砾层，属于邕江Ⅱ级阶地的河流堆积物，覆盖层厚度17.50～26.20m。下伏基岩为第三系泥岩、粉砂质泥岩为主。根据钻探揭露的岩土层，按顺序自上至下分11层，分别如下：素填土、硬塑状粉质粘土、可塑状粉质粘土、可塑粉质粘土、软塑粉质粘土、粉土、细砂、砾砂、圆砾、泥岩（上段）、泥岩（下段）、粉砂岩等。其中圆砾土层

极厚，渗水系数为73.6m/d，为强透水性，且地下水位受邕江水位的影响变化大。

1.2.3 水文地质

勘察期间揭露场区地下水的初见水位埋深约5.50m，高程为70.65m，稳定水位埋深约4.00m，高程约为72.15m。场地地下水位受季节变化影响很大，与邕江有一定的水力联系。每年4～10月为雨季，降雨充沛，水位会明显上升，而在秋、冬季因雨量减少，地下水位随之下降。地下水位变化幅度约为3～5m。

1.3 气候条件

南宁位于北回归线以南，阳光充足，雨量充沛，霜少无雪，气候温和，夏长冬短，年平均气温在21.6℃。冬季最冷的1月平均12.8℃，夏季最热的7、8月平均28.2℃。年均降雨量达1304.2毫米，平均相对湿度为79%。

1.4 设计概况

主体采用800mm厚连续墙做围护结构，堪入基岩（强风化泥岩）2m；基坑内采用钢筋混凝土支撑及钢管支撑相结合的内支撑体系；一般段连续墙采用工字型钢接头，远期5#线下穿位置与盾构井端头玻璃纤维筋段采用圆端形锁扣管接头；桩间采用双重管旋喷桩做止水帷幕。目前，设计的围护结构204幅地下连续墙。

2 降水试验总体方案

本工程设计采用全封闭的连续墙围护结构，基坑开挖采用明挖，开挖深度为16.24m～19.16m，主体结构落在圆砾层上，连续墙（止水帷幕）进入承压含水层，并进入承压含水层底板以下的弱透水层（泥岩）中，止水帷幕（连续墙）阻断了基坑内外承压含水层之间的水力联系，在坑内承压水降到安全埋深时，坑外水位降深相对下降较小，从而因降水引起的地面变形也较小，故基坑施工降水采取坑内降水。

目前，参照设计和相关计算，现场设置降水井按照纵距每20m一个，深度为开挖基坑底面下2m，共计23个降水井；为了达到安全施工的目的，具体降水试验方案如下：

降水试验采用多孔降水试验，以便于测定地下连续墙的封闭情况，检测降水井降水效果，同时掌握降水过程中对周边构筑物及土体等的影响情况，并按照最

不利因素设定周边环境影响试验指标，每个阶段均采用连续抽排，全过程连续观测的方式对周边建筑物的沉降、垂直度；道路的沉降、管线的沉降，对连续墙位移、变形进行监测，根据施工监测方案进行监测，指标值控制在监测预警值80%范围内，从而为基坑开挖提供数据参考，指导基坑开挖施工、降水井布置。

3 基坑开挖与降水运行

基坑开挖时，对基坑降水运行进行分阶段细化。本工程施工降水分三个阶段进行，见表1。

表1 三阶段降水

3.1降水井布置

本次降水试验拟选六个井（J5、J10、J14 、J18、J21、J24）作为降水井，其余十七个井（J1-J4、J6-J9、J11-J13、J15-J17、J19-J20、J22-J23）作为坑内观测井，降水井与观测井均匀布置。

3.2降水运行

降水前对基坑内初始水位进行测定，观测二次数据作为“初始值”。降水期间每日对基坑内水位深度进行测定，并详细记录每个抽水井的出砂情况，根据降水进展调控抽水流量，使水位降深随开挖深度的增加而逐渐超前推进，控制水位降至开挖面以下0.5m。每个降水井采用了一台15~30方/小时流量潜水泵进行降水，降水时间每天基本采取14小时抽排，10小时稳定观测的方式进行。

3.3 降水运行效果分析

随着基坑内水位的不断下降，抽水流量逐渐减小。表现为弱透水层由于水位补给较慢，故抽水流量下降较快；水位位于强透水层时，由于该含水层水补给较快，故抽水流量下降速率有所减缓。水位降至强透水层下部时，由于抽水泵位于底板底面往下2m处，该位置与降水面落差较小，导致降水井内水补给能力下降，故抽水流量下降速率增大。

水位深度随基坑开挖深度增加而逐渐超前推进，在施工中合理调配抽水泵流量及工作时间，并根据基坑开挖位置对抽水井的出水量进行调节，将降水深度控制在开挖面位置往下1m左右，避免降水深度过大从而导致基坑内外水压力过大引起连续墙倾斜及地表沉降等不良影响。

3.4 降水设计合理性及可行性分析

降水期间根据基坑开挖深度及开挖断面位置合理调配抽水井的抽水流量及出水量，其降水施工能够满足工程开挖进度需要。

在降水过程中，对抽水井出砂量进行分析统计，发现在降水初期有少量细砂排出，随着降水的进行，含砂量逐渐减少，说明降水井滤网对外部细砂起到很好的过滤作用，前期完成降水井施工后进行洗井收到了很好的效果。

基坑降水施工结束后，对基坑出水量进行统计，根据抽水泵流量及工作时间计算得总出水量为32400m3，由基坑各含水层的物理力学指标计算得开挖深度范围内含水量为36000 m3，考虑到含水层内的残留水量，基坑出水量及含水量基本吻合，说明降水期间对基坑降水水位深度的测定是准确的。

由于本工程地质主要含水层为圆砾层，其渗流系数较大，水补给能力较强，故可以考虑增大降水井分布间距，将间距调整为40m，即放大一倍间距进行降水井布置，从而达到基坑降水设计的经济性目的。

4 基坑周边及建筑物周边水位监测

在基坑周围沿车站纵向两边各布置5个水位测孔，共计10个孔，孔深20m。并在基坑两侧建筑物周边沿车站纵向增设12个水位观测孔，分别为左侧5个，右侧7个，孔深20m。

基坑周边及建筑物周边水位观测孔布置完成后，进行多次的地下水位观测，并取其稳定值作为水位初始值。

基坑降水期间，每天定时对基坑周边及建筑物周边水位进行监测，并详细记录监测时间、天气情况、基坑施工进度、水位变化情况等监测资料。

5 基坑周边地表沉降及建筑物倾斜、沉降监测

基坑降水期间，对基坑周边地表沉降及建筑物倾斜、沉降进行监测，结合基坑降水及开挖进度综合分析基坑降水对周边环境的影响。