浅析复杂条件下深基坑沉箱止水井点降水施工

浅析复杂条件下深基坑沉箱止水井点降水施工

张锐

关键词：深基坑；沉箱止水；井点降水

一、深基坑沉箱止水井点降水施工

1.技术特点

深基坑沉箱止水井点降水施工简单快捷、成本低、工期短，钢板沉箱制作采用普通钢板及型钢，根据需要自行焊制，无需专门定制，有效的保证工程质量降低成本，有利于满足节点工期要求。施工效果十分显著，而且安全性高，钢板沉箱具有支护效果，可以保证沉箱内作业人员的安全，在钢板沉箱外围布置降水井点，可降低钢板沉箱外部主动土压力，使得钢板箱的稳定性与安全性增加，消除长期抽水影响基坑稳定性的不安全隐患。

2.适用范围

适用于复杂工程地质条件，基坑存在多层地下水或防空洞，基坑底部及侧壁均有地下水，采用井点降水无法达到降水效果，无法满足工期较短的多层和高层建筑工程。

3.工艺原理

采用井点降水和钢板沉箱止水同步并局部堵漏辅助施工等方法，对基坑底部的孔隙潜水利用井点将水位降低到施工水位，上层治水水位较高且水源补充充足，井点降水作用不大，钢板沉箱可将两层地下水分开处理，使得上层治水流入沉箱外用抽水泵抽出，以保证沉箱内施工安全。

二、深基坑施工要点

1.挖土要点

分区、分块、分层均衡开挖，利用空间效应尽量减少围护墙变位。当基坑较长时，以20m～30m长为一块进行开挖，每层厚度不宜超过1m。当为大面积的基坑时，宜采用“岛式开挖”，即先开挖中心部分的土体，随后做中心部分的地下结构，以此为支点，然后开挖基坑周边土体，并及时支撑，这种支撑一面支撑在围护墙上，一面支撑在已经做好的地下结构上。

2.支撑要点

（1）开槽设支撑。绝对不允许超挖，尽量做到开槽设支撑，即对钢支撑而言，尽量开挖到支撑顶面，然后在支撑位置开槽下放支撑。至多开挖到支撑底面就应立即支撑。

（2）位置正确。三维坐标正确，以免产生较大次应力。对于钢管撑，为防止产生较大的偏心弯矩，安装时的偏心矩应控制在支撑计算长度的1/1000。

（3）钢管撑安装完后，应按设计要求预加轴力。

（4）钢管撑应在横向、竖向附加杆件，以形成刚度较大的支撑体系。

（5）在钢筋混凝土支撑上能否作为挖土时的栈桥，停放挖土机械与设施，需严格按设计要求办理。

（6）在底板混凝土浇捣完后的支撑拆除及换撑，需严格按设计要求，做好换撑构件，绝对禁止盲目、提前拆除支撑。

（7）当开挖至基底后应尽快浇捣混凝土垫层，一大片混凝土垫层对减少围护墙的变位起着重要作用。

3.降水要点

降水需提前2周～3周进行，保证坑内水位在基底下0．5m～1．0m；2）时刻注意坑外水位观测井的水位变化，观测井的水位不能有明显下降；3）抽出的水应是清澈的；4）什么时候可以停止降水，应由设计决定；5）当必须在坑外降水时，应及时监测周围环境的变形，否则需在围护墙外筑一道帷幕（可用旋喷桩等），然后在帷幕内降水，在帷幕外回灌水。

三、排水施工

1.明沟排水施工

基坑排水包括围堰形成后积聚的余水，施工期的雨水和周边及基面渗水或泉水，应根据地形，基坑来水情况，基坑范围的大小，开挖的深度，以及不同的土质、工期长短采取排水措施。当围堰完成后，要尽快排除基坑积水，首先要充分利用下游水位较低的地形条件自流排水，余水经排水沟导引到低洼处或人工开挖的排水井集中，用水泵排出，排干积水的工作要提早进行，使基坑有一个固结干燥的时间，便于弄清情况，安排施工准备工作。在基坑四周自高向低开挖排水沟，把渗水引向集水井用水泵排出。如基坑开挖的范围和深度较大、地下水水位较高、土质差、渗水量大，就要沿等高线分层设排水沟和排水井，分别用水泵排出。基坑范围较小、渗水量不大，可以顺纵向轴线自上而下开排水沟，在下游设集水井，也可以同时开几条横沟，把渗水引向纵沟，集中到排水井用水泵排出。

2.粉土和粉砂基础降低地下水施工

位于地下水位较高处的粉土和粉砂基础，在基础开挖过程中，由于渗水作用容易发生流砂、管涌，给施工带来很大困难。造成管涌的外因是地下水位高，渗水的出溢坡降超过粉砂粉土的允许范围，使土粒随渗水移动，其内因是粉砂粉土颗粒细而均匀，允许的渗水出溢坡降较小，因此在粉砂粉土地基上施工，为了保证施工顺利进行，降低地下水位是一项关键措施。如采用放缓边坡、铺垫砂砾反滤层或柴梢等防止流砂和管涌的办法，工程量相应增加，既不经济，又对施工造成干扰，效果不理想。近年在滨海地区修建涵闸时，一方面从施工工艺或基础结构上采取措施，如沉箱或沉井加水力冲填等施工新工艺，尽量减少和避免因排水造成的困难；另一方面就是在降低地下水上下功夫，如在基坑周围设井管排水系统或射流装置排水，都能取得很好效果。

一般多用水冲沉井或钻井工具如大锅锻造孔，当井管外径40～50cm时，大锅锥造孔直径为70～80cm，为了阻止造孔时井壁坍塌，可用比重为1.1～1.2的泥浆固壁，从开始到井孔完成都要使孔内泥浆面高出地下水水面，并低于管口0.5m左右，当钻孔深度达到要求时，应立即下放井管，首先下放普通混凝土底管，再依次沉放无砂混凝土管，浇筑质量高、透水性好的井管放在下部，一般的放在上部，安放井管时，先在底部的吊环中穿入细钢丝绳，钢丝绳上做成活扣，在管内用插钎固定，插钎上系有拔钎的副绳从管内引出地面，然后用绞车或人力控制，逐节下管，每节管子在上口露出地面一定高度时暂时固定，在洗净晾干的管口上，涂温度在170℃左右的沥青、水泥及干砂按4：3：3配合比加热配制成的胶结剂，再安放上一节井管，接缝口涂上热胶结剂后，马上用一条宽20cm的玻璃丝布或麻袋片或粗布在上下管接缝间缠好，四周用3～4根长30～40cm、宽3～4cm的竹片或木板贴在管子外壁，用14号铅丝绑扎几道，以保持管子垂直，防止脱节，井管全部完成后，先在底管内填厚0.5m的黄砂，再填厚0.5m的细砾石、碎石，然后将钻孔和井管间空隙用平均粒径为含水土层平均粒径8～12倍的细砾石、粗砂回填，使之在抽水过程中起到拦砂滤水的作用，回填滤料的厚度不小于10cm。

排水干沟（又称龙沟）的布置应尽量不干扰施工，需有一定纵坡便于渗水集中，龙沟的断面应根据渗水量和纵坡确定，因此在基坑放样时要考虑因排水需要，把基坑开挖范围适当扩大。合理选择井径和管径，保证井径和管径间有一定的环状间隙，来充填有效阻砂透水的滤料（环状间隙应考虑不同地层情况）保证水清砂净，在满足需水量的前提下，不要盲目加大管径，否则，既增加了施工难度，又增加了成本。管井建成后，必须根据抽水实验的结果，选择抽水设备，不可盲目安装大泵，否则使井的出水量超过正常的出水量，因流速过大而引起大量来砂。管井正常抽水时，其水位降深不能超过第一个取水含水层的过滤器，避免过滤管的缠丝因氧化、损坏而造成涌砂。井管施工一定要在滤水管部位一定要安装扶正器，扶正器一般每5～6m安装一组，每组由4～6片构成，防止滤水管在孔内不居中，偏向一面，从而使该面没有砾料或很少，失去过滤作用，造成涌砂。

结语

复杂条件下深基坑沉箱止水井点降水施工技术使得基坑内积水及时得到排泄，周边沉降数据在控制范围内，达到预期的降水效果，以保证工程节点在约定工期内如期完成，消除长期抽水影响基坑稳定性的不完全隐患，工程的质量得到有效的保障。

参考文献：

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[2]任国家.粉土地基真空井点降水现场试验与理论分析[D].北京交通大学.2011年

[3]张增阳.工法－建筑企业提高技术管理水平的重要载体[J].科协论坛.2009年