深基坑工程气动降水施工技术

深基坑工程气动降水施工技术

杭金  张余  左丽萍

（中建八局第三建设有限公司  210046）

[摘  要]：随着城市建设水平不断提高，深基坑工程越来越多，开挖深度也越来越大，降水技术是保障建筑物安全施工的关键，本文以无锡SK海力士医院项目深基坑施工为依托，采用的气动降水施工技术，与传统降水泵进行对比，其降水方案经济、合理、可靠，具有很好的推广价值。

[关键词]：气动降水 深基坑施工

1.工程概况

1.1降水基本概况

无锡SK医院项目，位于新吴区净慧西道与科研路交叉口，基坑长宽约200m*180m，周长约710m，开挖面积约3万㎡，地下三层，开挖深度15.7~17.75m左右，基坑等级一级。根据要求，基坑内布置152口疏干井，深度为21m、23m，布置40口减压井，深度为38m。

图1  降水平面图

1.2周边环境条件

基坑北侧紧邻科研路，基坑边线距离围墙（即用地红线）9.2m，用地红线往北依次分布有电缆、污水、雨水、天然气、信息光缆等管线。基坑西侧紧邻华谊路，道路与围墙之间约10m宽绿化带，基坑边线距离围墙（即用地红线）9m左右,用地红线往西依次有信息光纤、雨水、污水、、天然气、自来水、电缆等管线。基坑南侧及东侧为空地、无任何管线分布。东南角连通道横穿河道，现已隔断30m范围内进行了围堰、清淤、回填处理。

1.3地质条件及水文地质条件

场地地貌形态隶属太湖冲湖积平原区，地面标高3.2~4.2左右，经勘探揭露，开挖土层主要有①1素填土、①2耕土、②1~3粉质黏土、③粉质黏土、④1黏质粉土夹粉质黏土、④2粉砂夹粉土、④3粉质黏土、④3T黏质粉土等组成。

场地内含水层主要有：地表水及浅层孔隙潜水赋存①1素填土及①2耕土中，由大气降水及地表径流补给；微承压水分布于④1黏质粉土夹粉质黏土（富水性及透水性弱）、④2粉砂夹粉土（富水性及透水性中等）、④3T黏质粉土（富水性及透水性弱）中，补给来源为横向径流和少量纵向越流补给，微承压含水层正常年变幅在1.0m左右，对基坑开挖影响较大。在基坑开挖时可能会有少量潜水渗入基坑，同时降雨对基坑安全也会产生影响。

2.降水方法选择

针对本工程周边环境条件及地质水文状况，基坑内采用深井降水，并在外侧布设观测井，地下室基坑底部土层为④3粉质黏土和④3T黏质粉土，而④3T黏质粉土处于微承压水位置，含水量大，透水性弱，对基坑影响较大。

本工程基坑面积大、开挖深度较深，工期紧张，对降水施工有一定的难度，若采用传统的水泵降水，传统降水方法利用电动潜水泵、开关箱、电缆线、排水管等进行降水施工，由于基坑面积大用电排线及排水用管量大，布线布管复杂对土方开挖不利，且带电作业安全无法保证。同时基坑底部土层透水性弱，水泵抽水降水效果不易保证，倘若雨水天气，容易造成积水可能影响到基坑安全。

为保证降水施工的效果，此类大面积降水作业采用气动泵进行降水，自动化气动降水设备新颖，标准化高，空气压缩驱动，能够做到智能、安全、节能的效果。

3.气动降水施工

3.1气动降水系统

气动降水是通过高压气体进行基坑降水，包括气源设备、气动水泵、控制柜组成。气源设备包含空压机、储气罐和分气总成；气动水泵包含排气装置、置换器；控制柜包含传感器、自动控制箱和网络终端。

3.2主要施工工艺

3.2.1气动降水流程

施工准备→钻机进场→测量定位→钻井施工→下护口管→冲孔换浆→井管埋设→孔壁回填→洗井→气泵抽水→试降水→正式降水→持续监测

3.2.2主要技术措施

（1）核查地勘及现场土质情况，确定管井位置，检查井壁管、过滤网、填砂等材料的质量，落实材料和人员，合理安排。

（2）完成定位后，埋设护孔管约20cm左右，周边粘土填实，钻机安放稳固、水平，竖直钻进。

（3）钻进深度根据设计要求而定，钻进中控制泥浆比重在1.2左右，达到最终深度后进行清孔作业。

（4）按管井设计进行下管，井管入孔时确保平稳，严格控制底部标高，为保证填砂厚度均匀，在滤水管位置增加扶正器。

（5）采用空压机及活塞进行洗井，直到出现清水为止，洗井完毕后方可投入使用。

（6）对每个管井内安装气动水泵，根据出水流量调整控制柜，出水集中汇合经沉淀池排出。

（7）土方开挖前一周左右进行预降水试验，查看坑外四周潜水、微承压水水位是否有异常下降，来验证止水帷幕的施工质量效果。如有异常堵漏后再进行试降水，直至基坑外无异常才能进行土方开挖。

（8）降水期间执行24h三班交接制度，抽水量大小根据基坑开挖对水位埋深要求进行控制。降水一经启动需进行观测记录，若水头降深不能完全满足要求，可增大单井的出水量。

根据地勘报告、基坑面积、降水深度等资料，含水层渗透系数k=0.864m/d，承压含水层厚度M=6.5m，水头降深Sw=18.55m，基坑等效半径取r0=98.6m，抽水影响半径R0=44m（参考地勘报告中的抽水试验报告），均质含水层承压水基坑日涌水量计算：

≈1773m3/d（平均每口井日涌水量约11.66m

3）

（9）对观测井每天监测，每天上报降水报表，通过降水运行情况绘制基坑外各水位监测点变化曲线；若有水位异常，增加监测频率，梳理止水帷幕可能存在的质量缺陷部位，采取合理的方案进行处理。

（10）为确保土方开挖，疏干深井的降水在基坑开挖前15天进行；由于土方为分层开挖，根据开挖进度，每开挖一层土，浅层水位至少降低至当前开挖底面以下3m，最后收底时确保水位控制在开挖底面以下0.5m~1m左右。

4.与传统降水施工对比

（1）气动降水避免大量的电缆线布线，用电设备减少，实现无电化降水，安全可靠，减少了安全隐患。

（2）气动降水设备采用标准的构件、快速接头，安装拆卸方便，布线减少，外观更加整洁。

（3）抽水采用传感器及变频装置，用电损耗减少，同时可通过计算理论日涌水量结合现场水位情况，控制装置设置抽水流量，比传统降水节约用电50%左右。

（4）传统的水泵用电抽水，可能出现设备空转现象，容易导致水泵损坏，检修也比较繁琐，气动降水无机械密封，损耗率低。

（5）气动设备新颖自动化程度高，可对渗水流速进行监测，并能进行远程控制，抽水效率提高，功能更加强大。

5.综合效益分析

本项目现场共有疏干降水井152口，通过电动泵降水和气动设备降水两种方案对比分析情况如下。

综合效益分析对比表  表1

6.结束语

选择合理的降水施工方案对深基坑的开挖及地下结构施工起了举足轻重的作用，气动降水在深基坑工程中将越来越广泛，特别是深度深、含水量丰富、透水性弱的土层中，气动降水降低了安全隐患，工程成本也得到了节约，更是起了良好的施工效果。

参考文献

[1].《地下防水工程质量验收规范》GB50208-2011

[2].《建筑与市政降水工程技术规范》JGJ/T111-2016

[3].李晓伟,武迪,刘新岩等;气动降水在工程中的应用;2018年第30期