1、深基坑降水施工技深基坑降水施工技术摘要 结合上海中环线吴中路地道深基坑工程，介绍地道深基坑降水（含降微承压水及承压水）施工工艺流程，阐述了轻型井点、疏干井（深井）、降压井的构造和设计要求及施工工艺。关键词 深基坑 降水 轻型井点、疏干井（深井）、降压井1、概述11工程概况吴中路地道工程位于虹许路，起点K4+540，终点K5+200，全长660m，为下穿式车行地道，标准段基坑宽度为33m，地道最大开挖深度约为11.2m，地道泵站最大开挖深度约14.5米，采用暗埋段、敞开段及半敞开段等形式。暗埋段采用自重抗浮，而敞开段及半敞开段由于缺少覆土，采取倒滤层抗浮措施。吴中路地道围护结构采用SMW工法，桩
2、径为650、850，工法桩桩长根据底板埋置深度及围护结构形式选取，在地道的端部设单排700水泥搅拌桩止水。12工程特点（1）地理位置特殊，施工干扰大，安全责任大；（2）周边建筑物多、近，地下公用管线多，管线复杂；（3）场地狭窄，施工受限；（4）环保和文明施工要求高；（5）工期紧。13气象气候上海市位于北亚热带东亚季风盛行的地区，气候温和湿润，四季分明，日照充分，雨量充沛，春秋较短，冬夏较长，全年平均气温15.215.9，市区略高于郊区，历史极端最高气温40.2，历史最低气温12.1，年日照时数18722115小时，平均日照为44%。年平均降水量1144.4mm，最大一次降雨量为591.7mm，
3、全年平均降雨日132天，日降水大于25mm的天数为25天，年平均相对湿度77%83%，年雾日最多66天，最少25天。全年常风向ESE，其次为NE，强风向为NSE-NE，其次为ESE。年十分钟最大风速30m/s，年极端最大风速34.7 m/s，年平均风速市区为2.9 m/s，郊区为3.13.7 m/s。14、工程地质勘探区域范围内地层均属滨海平原相沉积地层。工程范围内各土层构成与特征自上而下分述如下：1层填土：人工而成，局部上部以块石、碎砖石等为主，混粘性土，下部为以粘性土为主的素填土，含少量有机质及细小杂物，该层层底标高为3.700.40m，一般厚约0.53.7m。平均N10=21击。 2层浜
4、填土：由原浜底淤泥和人工填土混合组成，含有机质，夹细小杂物。主要在田林路人行天桥揭露。该层层底标高为1.010.45m，一般厚约1.92.6m。 层褐黄灰黄色粉质粘土：夹少量粉性土，状态可塑软塑，且自上而下状态渐差。该层层底标高为1.69-1.00m，一般厚约0.33.5m。平均比贯入阻力Ps=0.68MPa。成因类型为滨海河口相。 层灰色淤泥质粉质粘土：流塑状，局部夹较多薄层粉砂而呈砂质粉土状（如04-30A）。层面标高为-1.86-4.90m，层厚为2.305.80m。平均比贯入阻力Ps=0.45MPa。 层灰色淤泥质粘土：夹少量薄层粉砂及粉土，刀切面光滑，状态流塑，层底标高为-10.06
5、-15.57m，层厚为6.0012.10m。平均比贯入阻力Ps=0.50MPa。以上层灰色淤泥质粉质粘土、层灰色淤泥质粘土的成因类型为滨海浅海相。 1-1层灰色粘土：含少量少量有机质，半腐蚀物质，软塑流塑状，该层层底标高为-17.72-23.08m，一般厚约2.712.50m，平均比贯入阻力Ps=0.86MPa。该层土在04-0104-26孔中主要为粉质粘土，局部夹少量粉砂；在04-2704-70孔中主要为粘土。 1-2层灰色粘土夹粉砂：含云母、贝壳碎屑，局部夹砂较多，具有薄层水平层理，软塑状。该层层底标高为-21.24-27.70m，一般厚约1.66.4m。平均比贯入阻力Ps=1.37MPa
6、。 2-1层灰色砂质粉土：含云母片、腐植质，该层土局部为粉质粘土夹粉砂或粉质粘土与粉砂互层，稍密状，层底标高为-26.44-35.50m，一般厚约2.210.80m。平均比贯入阻力Ps=4.69MPa，平均N63.5=14.4击。 2-1t 层灰色粉质粘土：呈透镜体分布于2-1层灰色砂质粉土中，主要分布在04-4504-57与04-4704-56孔之间，层底标高为-27.70-29.81m，一般厚约0.41.8m。平均比贯入阻力Ps=1.83MPa。 2-2层灰色砂质粉土：含云母片、腐植质，该层土局部为粉质粘土与粉砂互层，中密状，层底标高为-33.85-35.98m，一般厚约2.66.2m。平
7、均比贯入阻力Ps=6.39MPa，平均N63.5=17击。以上1-1、1-2、2-1、2-1t及2-2层的成因类型为滨海沼泽相。 3层灰色粉质粘土：含云母、有机质，夹薄层粉砂软塑状。平均比贯入阻力Ps=1.48MPa。该层成因类型为溺谷相。 以上层均为全新世(Q4)土层。 层灰色砂质粉土：含氧化铁斑点、云母片，局部为粉砂与粉质粘土互层、粉砂夹粉质粘土或粉质粘土与粉砂互层，中密密实状，平均比贯入阻力Ps=8.11MPa，平均N63.5=28击。该层层底标高为-44.71-45.50m，一般厚约10m。成因类型为河口滨海相。 层灰色粉质粘土与砂质粉土互层：含云母、腐植质，夹砂，具交错层理，软塑状，
8、平均N63.5=15.4击。成因类型为滨海浅海相。 、层均为上更新世(Q3)土层。由于古河道切割的影响，本场区缺失上海市统编的第层硬土层。15、水文地质本工程场地浅部地下水属潜水类型，受大气降水及地表径流补给，其水位动态为气象型。根据详勘，在基坑开挖中，2层中的地下水为微承压水，层水为承压水。场地及其附近尚未发现明显污染源。2、降水方案设计及施工工艺21基坑降水分析和安排211、因地基土质影响需采取的降水措施分析（1）基坑开挖深度范围内（、）地基土潜水特性分析根据本工程地质勘察报告（详勘）可知，地道工程地基土在基坑开挖面以上主要为、层（淤泥质粉质粘土和淤泥质粘土）为主，饱和软土，宜产生蠕变和触
9、变等不利影响，且第层中局部夹砂较多，在一定水头压力下，易产生流沙、管涌等不利影响。一般开挖35米的基坑，按上海地区的建筑经验，采用坑内降水。基坑开挖过程中，在水头差的作用下，易产生塑流、管涌现象，因此在基坑开挖前20天左右进行基坑降水，加强降水施工管理，确保水位在坑底1m以下。淤泥质土层若降水充分，有利于土物理力学性能指标的改善和提高，有利于减少基坑施工中周边环境的变形。因此合理的基坑降水是本工程的重要技术措施。212、基坑降水安排根据地质勘察资料分析和设计要求，我们决定根据开挖深度的不同分别采用深型井点和轻型井点降水方式对地道进行坑内施工降水。对于基坑开挖深度在2-5米的部位采用轻型井点进行
10、施工降水，对挖深大于5米基坑段，采用大孔径深井真空降水的方式，对坑内降水还应建立监测机制，既要保证坑内降水效果，又保证周围建筑物和附近地下管线的安全。22、轻型井点降水根据吴中路地道纵剖面图，开挖深度在小于5米的有K4+540K4+640,K5+040K5+200,采用轻型井点降水，降水管深度为68米，基坑开挖前20天须进行降水，水位位于坑底以下1米。221、井点布置参照上海市其它相似工程的地质条件降水经验成果，现假定：降水管径为0.038滤管长为1米降水坡度取0.25（最保守取法）R：降水半径S：降水深度K：渗透系数H：含水层厚度R=2*6*0.0278*35 =12MQ=1.366K*(H
11、2- hm 2)/lg(1+R/ r0)+( hm -l)/l*lg(1+0.2*hm/r0)Q：基坑涌水量 ；K：渗透系数H：含水层厚度 ； S：降水深度 hm(H+ h)/2r0：基坑等效半径Q=1.366*0.0278(1225-684.32)/lg(1+12/38.84)+(26.35-1)/1*lg(1+0.2*26.35/38.84)=13.5 M3q=120*r*l* 3k =120*0.019*1*0.3032.17M3井点布置采用直线布置,布置于基坑内, 根据每个轻型井点降水的有效半径K4+540K4+640段需要布置6套轻型井点,在K5+040K5+200段需要布置9套轻型
12、井点。222、轻型井点施工用水冲管，以高压水流冲管，成孔直径300mm，深度比滤管深0.5M，先在孔底，填一层砂砾，然后沉设井点，填入粗砂。在地面以下0.51.0米深度内应选用粘土填实，以防漏气。如土质不好易塌时选用套管式冲枪成孔沉管。井点系统的设备安装完后，先进行试抽水，如无漏水、漏气、无淤塞现象后方可正式使用。抽水设备应安装真空表，真空度一般不低于55.366.7Kpa，当真空度不够时，应及时检查管路或井点是否漏气，离心泵叶轮有无障碍等应及时处理。轻型井点使用时，应保证连续抽水，宜准备双电源。如不上水或一直较混，应立即检查处理，如井点管过多，应逐个用高压水反冲浇洗井点管，或拔出重新埋设。2
13、3、深井点降水231深井布置疏干降水井布置一般根据基坑面积按单井有效抽水面积a的经验值来确定，而经验值是根据场地潜水含水层的特性及基坑的平面形状来确定。根据上海的施工经验单井有效抽水面积a的经验值150至250平方米，考虑到K4+640K5+040段开挖范围为第层灰色淤泥质粉质粘土，由于夹较多薄层粉砂，该粉砂层渗透性强，在一定的动水条件下该层易产生流砂、管涌等现象；第层灰色淤泥质粘土，呈流塑状，且厚度大，属中灵敏度软土，该层土渗透性差，渗透性系数达E-7 以上，在开挖时易产生触变及蠕变。若降水效果不好对基坑的开挖及基坑安全不利，因此单井有效抽水面积a取180平方米/口，且管井采用多级滤水管，加
14、真空抽水措施，以确保每口井的出水量。深降水井数量计算n=A/a 式中：n-井数（口）； A-基坑降水面积（平方米）；a-单井有效降水面积（平方米）；A=33.5x400=13400 a=180n=13400/180=75深井井点施工流程图231、成井施工（1）、成孔施工采用WP-100型潜挖式干钻机，其工作原理是回转式干取土，清水护壁。由于无护壁泥浆，井壁上不会形成泥皮阻碍渗水，同时废浆污染，尤其适用于井点施工。（2）、深井井管沉放前应清孔，本工程采用压缩空气（压力为0.8Mpa，排气量为12m3/min）与潜水泵联合洗井。（3）、井管下设时，将预先制作好的井管用吊车分段下设，分段焊接牢固，直
15、下到井底。井管安放应力求垂直并位于井孔中间；管顶部比自然地面高500mm左右。（4）、井管下入后，及时在井管与土壁间填充砂砾滤料-人造石英砂。粒径应大于滤网的孔径，一般为38mm。砂砾滤料必须符合级配要求，将设计砂砾规格上、下限以外的颗粒筛除，合格率要大于90%，杂质含量不大于3%；不得用装载直接填料，应用铁锹下料，以防填层不均匀和冲击井管，填滤料要一次连续完成，从底填到井口下1米左右，上部采用不含砂石的粘土封口。（5）、井管周围填砂滤料之后，安设水泵之前，应按规定先清洗滤井，冲除沉渣。一般采用压缩空气洗井法。其原理是当压缩空气通到井管下部井管中变成气水混合物密度小于1，而井管外的泥水落石出混
16、合物密度大于1，这样管内外产生压力差,井管外的泥水混合物，在压力差作用下流进管内，于是井管内就变成气、水、土三相混合物，其密度随掺气量的增加而降低，三相混合物不断被带出井外，滤料中的泥土成分越来越少，直至清洗干净。当井管内泥砂多时，可采用“憋气沸腾”的办法，即采取反复关闭、开启管上的气水土混合物的阀门，憋气23min，使井中水沸腾来破坏泥皮和泥砂与滤料的粘结力，直至井管内排出的水有浑变清，达到正常出水量为止。洗井应在下完净管，填好滤料，封口后8h内进行，一气呵成，以免时间过长，护壁泥皮逐渐老化，难以破坏，影响渗水效果。（6）、真空泵、深井泵或潜水泵在安装前应对泵本身和控制系统作一次全面细致的检
17、查。检验电动机的旋转方向，各部位螺栓是否拧紧，润滑油是否加足，电缆接头的封口吸无松动，电缆线有无破坏折断等情况，然后在地面上转35min，如无问题，方可投入使用。深井内安设潜水泵，右用绳吊入滤水层部位，带吸水钢管的应用吊车放入，上部应有可靠绝缘，每台泵应配置一个控制开关。主电源线路沿深井排水管路设置。安装完毕应进行抽水，满足要求始转入正常工作。24、基坑底稳定性验算（泵站部分） 241、基坑底的稳定条件：基坑底至承压含水层顶间的土压力应大于等于下伏承压水的顶托力。即： H*SFS*w*h式中： H基坑底至承压含水层顶板间距离（m）； S基坑底至承压含水层顶间的土的加权平均重度（KN/m3）；
18、h承压水水头高度至承压含水层顶的距离（m）； w水的重度（KN/ m3）； FS 安全系数，取1.10；242、承压水的顶托力与基坑底下覆土中计算2层微承压水微承压水顶托力计算静止水头标高：-1.50m微承压水含水层顶面标高：-25.50m微承压水水头高度h=-1.50-(-25.50)=24.00mFS*w*h=1.10*10*24.00=264.00kpa基坑底下覆土中计算基坑开挖深度：-14.50m上覆土层厚度H=-14.50-(-25.50)=11.00H*S =11.00*17.0=187.00kpa层承压水承压水顶托力计算静止水头标高：-2.40m（勘察资料显示）承压水含水层顶板面
19、标高：-43.90m承压水头高度h=-2.42-(-43.90)=41.48mFS*w*h=1.10*10*41.48=456.28kpa承压底下覆土中计算基坑开挖深度：-14.50m上覆土层厚度H=-14.50-（-43.90）=29.40mH*S =29.40*17=567.80kpa243、稳定性计算：层微承压水H*S - FS*w*h=187.00-264.00=-77.00kpa则：承压水的顶托力大于上部土压力即，当基坑开挖到底时，需降低2层微承压水水头0.90m，地面以下6.70m。层承压水对基坑无影响，不需降低其水头值。244、基坑底板稳定性分析 根据上述验算结果分析：当本工程基
20、坑开挖至设计底标高时，下伏2层微承压水的顶托力大于承压含水层顶板上覆的土压力，即基坑是不稳定的，势必会产生突涌。因此降低第2层微承压含水层的水头0.90m，即地表以下6.70m。就能保证基坑底板的稳定，保证基坑的安全施工。对于下伏层承压水含水层，根据计算可知，当基坑开挖到底时，承压水的顶托力对基坑底无影响，故无须降低该层承压水的水头。245、降压井布置 根据以上计算，同时考虑施工便利，在泵站基坑外围布置一口微承压水降水井（Y1），一口微承压水观测井兼备用井（Yg1）。 井结构：降水井和观测井结构相同。设计井深均为37m，成孔孔径550mm，井径273mm，为完整井，过滤器长度7m（深度29m3
21、6m），围填砾料9m（深度28m37m），28m以上用优质粘土封闭至井口。246、微承压降水井运行 （1）、降水运行深度计算 当基坑底下伏微承压水顶托力与上部土压力平衡时，基坑 H=15-9/17=14.47m 由于需提前7天开始降水，因此在基坑开挖到11m时，开始运行降水，并及时观测水位变化情况。 （2）、降水运行开始后，必须保证24小时连续运行，现场必须配备2台备用泵。 （3）、当泵站底板施工结束并达到强度后，降压井即可停止抽水运行。25、降水运行（1）、正式运行之前先试运行 a、试行之前,准确测定各井口和地面标高、静止水位，然后开始试运行，以检查抽水设备、抽水与排水系统能否满足降水要求。
22、 b、每口井在第一次试抽水时，应将井内的水一次抽干，并记录抽水的时间与单井出水量，然后测定动水位的深度，此时观测停抽后的水位恢复情况，当水位上升幅度相对较快时，断定洗井有明显效果，该井可作为正式降水井使用，否则就重复上述“联合洗井”的步骤，重新洗井，直到满足要求位置。 c、在降水试行阶段,必须对各井水进行真空抽水,真空度不宜小于0.06Mpa，真空抽水采用真空泵与潜水泵交替进行，每口井必须保证真空抽水的运行时间（一般不少于5天）。（2）、运行结束后即可开始降水运行a、正式降水应在基坑开挖前七天进行，做到能及时降低地下水位。b、在整个降水运行过程中应根据开挖的进度，控制水位下降的幅度，即始终将地
23、下水位控制在开挖面以下1.0米左右。c、潜水泵的抽水间隔时间自短至长，每次降水井内的水抽干后，应立即停泵，对于出水量较大的井每天开泵抽水的次数相应要增多。d、降水运行期间，实行24小时值班制，值班人员应认真做好各项质量记录，做到准确齐全。e、降水运行过程中对降水运行的记录，应及时分析整理，绘制各种必要图表，以合理指导降水运行的效果。降水运行记录每天提交一份，对停抽的井应及时测量水位，每天12次。26、降水运行的技术措施（1）、降水运行开始阶段是降水工程的关健阶段为保证在开挖时及时将地下降水至开挖面以下，尽可能提前投入降水运行，即在降水井的成井施工阶段应边施工边抽水，完成一口投入降水运行一口，在
24、基坑开挖前，将基坑内地下水降到基坑开挖面以下1.00米左右，但不允许降水过深。（2）、降水的设备（主要是潜水泵与真空泵）在施工前及时做好调试工作，确保降水设备在降水运行阶段运转正常。（3）、降水运行阶段应经常检查潜水泵的工作状态，一旦发现不正常应及时调泵并修复，另外施工现场要数量多于降水井井数的35台潜水泵以备用。 （4）、降水运行阶段应保证电源供给，如遇电网停电，有关单位须提前两小时通知降水施工人员，以便及时采取措施，保证降水效果。 （5）、降水工作应与开挖施工密切配合，根据开挖的顺序、开挖的进度等情况及时调整降水井的运行数量。 （6）、做好基坑内的明排水准备工作，以防基坑开挖时遇大雨能及时将基坑内的积水抽干。27、降水井处理 基坑开挖到基底后，将轻型井点拆除，然后进行垫层和结构施工；深井井点应保证每节底板留两个井点，待地道底板结构砼达到设计强度后再进行拆除，拆除后应将井内外焊好止水片同时并打两道遇水膨胀止水胶然后用砼浇注密实，防止地下水渗漏。3、结语 地下深基坑工程降水的效果对基坑的施工安全和施工质量有重大影响，所以在施工前一定要进行设计，同时还要保证施工质量。
