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摘要：高层建筑深基坑是建筑物的基础和关键环节，建筑物的安全稳定与深基坑施工质量有着直接的关系，而降水是深基坑工程的重要组成部分，直接关系到整个高层建筑的地质安全问题。本文结合工程实例，论述了基坑降水施工方法，提出了保证深基坑降水效果的措施，有利于提高基坑工程的安全性以及稳定性。
关键词：高层建筑；深基坑；降水；真空深井；施工技术
1工程概况
项目总建筑面积约为38952.90m2（其中地上建筑面积24038.64m2，地下建筑面积1419.26m2），地下2层，地上5、14、19层。本工程基坑面积7784.30m2，基坑总延长395.70m，底板顶面标高为-9.90，底板厚700~1200mm，承台厚1200mm，混凝土垫层厚150mm，开挖深度10.40~10.90m，局部开挖深度13.30m。
根据设计图纸和围护设计要求，本工程基坑需通过井点降水来提高土体的强度。本工程的基坑降水方案，采用真空深井疏干降水，真空深井在基坑开挖前4周必须开凿完成，基坑开挖时，坑内的疏干降水井全部开放，并提前3周进行预降水，从以下方面保证基坑的安全：（1）需要对基坑坑底的土体进行加固，使其强度能够得到提升，防止地表过量沉降和坑底变形量较大。（2）加强边坡的稳定性，避免出现滑坡的情况。（3）排出坑内具有的地下水，以方便在坑内的施工作业。
2深基坑降水方案
本工程在基坑内共布置疏干管井35口，为避免基坑受地下承压水的种种薄弱环节影响，根据现场基坑开挖土质的实际情况，可另行增加布置几口降压备用井。本工程真空深井过滤器采用外包40目的滤网，填砾选用与地层粒径相匹配的天然砾料，成孔孔径为650mm，井管和过滤器直径为273mm。
2.1布置井点
在布置本工程井点的时候主要参考围护设计图纸来展开，结合图纸中的具体情况使布置的井点不会与支撑、工程桩、栈桥区等位置重复，布置井口应当与支撑点远离，这样才更加方便支撑点的固定。所设置井的深度则需要根据基坑开挖的深度来进行确定，其中降水工作开展的速度主要需要根据实际开挖的进度来做出调整。
2.2降水井构造要求
降水井在实际施工中对井口、井壁管、过滤器等都有着具体的要求。（1）井口：为了有效避免地表污水流入井内，通常设置的井口需要高出地面大约半米距离，并使用水泥或者黏土封闭井口。（2）井壁管：本工程采用的井壁管直径为273mm，材质使用焊接钢管。（3）过滤器：此工程采用过滤器为直径273mm的圆孔滤水管，在滤水管管口位置处设置两层40目的尼龙网，对较大的滤渣进行过滤。（4）沉淀管：沉淀管与滤水管的底部进行连接，直径也同样为273mm，本工程设置长度为1m，其主要作用在于：避免过滤不完全造成管道彻底堵死的情况。（5）填充滤料：从井底开始填充砂砾作为滤料，直到地表以下2米为止。（6）封孔：做好井口管的密封工作，通常采用粘性土在滤料的表面进行围填夯实，然后对井口进行密封。
2.3真空深井施工
在此次的真空深井施工过程中，选用M200-Ⅰ型工程钻机及其配套设备作为施工设备，对井点深度的控制主要与井底标高来进行控制。下面对具体的施工工艺展开探讨。
2.3.1测放井位
需要根据设计的降水井图纸来完成现场井位确定，如果在实际施工时遇到一些障碍物或者影响正常施工的时候，可以结合实际情况，对井位做适当的调整。
2.3.2埋设护口管
在埋设护口管时应当将底口插入到原状的土层之中，在护口管外应当使用粘性土对其进行密封，防止管外出现返浆的情况，且护口管的上部位置处应当适当高出地面。
2.3.3钻进成孔
本工程设置疏干井的孔径为650mm，在进行钻进的过程中应当控制钻进的速度和压力，同时保证钻进的垂直度，使得钻进孔斜度不能够超出1度。除此之外，需要保证完成孔的表面光滑圆整，值得注意的是在停止钻孔并提出钻机的时候，需要保证孔内具有足够的泥浆，以免钻孔出现坍塌的情况。
2.3.4清孔换浆
清孔换浆是保证真空深井施工质量的关键，通过该项工艺能够避免成孔进入含水层时产生过多的泥渣。在进行钻孔施工时，即将要钻到含水层的顶板时，开始进行清孔换浆操作。具体操作为：钻进到相应的高度位置时，适当的提高钻杆然后对孔内的杂物和泥浆进行清洗，指导孔底部位沉积的淤泥低于30厘米，且从孔内流出的液体中没有明显泥沙位置。该施工步骤对最终成井的质量影响较大，因此，在进行实际的清孔换浆过程中，需要确保清洗质量达到标准，才能够开始下一道工序。
2.3.5下井管
在管材进入施工现场之后，需要对其进行仔细的检查，首尤需要对过滤器的缝隙进行检查，观察其是否满足设计的要求。同时，在下管之前，需要对孔的深度进行测量，确保孔深与设计相符，然后开始下井管施工。在施工操作中需要保证焊接的的完整性和垂直度，确保焊接质量不会受到较大的影响，出现下井管过程中脱落的情况。为了保证滤水管能够处于居中的状态，可以在滤水管的两端位置处设置找正器具，在整个下井管操作过程中，应当保证操作的连续性，不能够出现中断的情况；如果其间发现孔内坍塌的情况，则需要将井管拔出，在进行清理之后，再进行下管。
2.3.6填滤料
在向井管内填充滤料之前，先将钻杆下入到距离底部0.3m-0.5m位置处，在井管的上方位置处添加闷头进行密封，并对孔内的泥浆密度进行稀释，将其密度调整到1.05，然后向井管内逐渐填入滤料，并在填入的过程中对其高度进行时刻的监测，当滤料填充高度到达指定位置后停止。
2.3.7填粘性土
在本次工程中滤料表面的围填都采用优质的粘性土，为了充分保证回填的密实度，在进行回填之前，将大块的粘性土进行碾碎操作，最好将其粒径控制在3cm以内，而且在填入的速度上应当尽量减慢，具体的回填部位需要结合实际的机构图纸来进行。
2.3.8井口封闭
井口封闭主要是为了防止地表的污水进入到井内，通常在地表上采用水泥浆进行封孔或者回填较厚的粘性土层。
2.3.9洗井
在进行洗井操作时主要利用空压机抽水，当井内能够自行出水之后再将其中的钻杆拔出，换用活塞对井进行清洗。在实际操作过程中，活塞需要由下部上部位置拉扯，将其中的水拉出到孔口之外。如果管内的水量较少，此时在拉活塞时带出的水量会很少，会对其中的孔壁泥皮产冲击，然后向其中注入适量的水再拉活塞，能够将孔壁上的泥皮顺利带出。当活塞最终拉出来的水几乎没有泥沙时，此时可以将其中的水抽出，并用空压机将管底的一些沉淤吹出。其工作的具体原理如下图所示：空压机将空气压缩之后，通过进气管将压缩气体通入到排水管的底部，此时会使得排水管内外产生出较大的压力差，在压力的作用之下，使得井内现有的泥水混合物进入到排水管内，使其不断被排出到井外，直至最终井内的泥沙被清洗干净为止。
当井管之内的泥沙量较多的时候，则可以采用反复关闭和开启排水管的阀门，来获得较大的压力，使得井内的水出现“沸腾”的现象，从而让井内的泥沙和泥皮受到破坏，能够顺利的从排水管道排出在，最终将井内清洗干净。工作原理如下图1所示：
图1 工作原理图
洗井、下井管、填滤料等过程应当具备较高的连续性，如果中间间隔的时间过长，可能使得其中的一些泥皮出现老化的现象，再对其进行冲洗的时候，将很难对其造成破坏，进而影响到最终的渗水效果。
2.3.10安泵试抽
在整个成井施工过程结束之后，需要在降水井的内部及时进行真空泵的安装，并将其与相关的管道进行连接。其中设置的管道系统和电缆系统应当进行妥善的保护，设置相应的保护标志，避免其它施工对其造成破坏。在整个系统安装完成之后，则可以先进行试抽水。真空抽水泵工作的时候，其管道内的真空度应当大于0.04MPa，这样抽水的效果才能够得到保证。
2.4降水运行操作
2.4.1试运行
在进行降水试运行操作之前，需要对井内的水位进行测量和记录，以便检验实际运行过程中相关设备和系统的运行效果是否满足降水需求。
降水设备主要有潜水泵和真空泵，在正式开始施工之前需要做好调试准备工作，保证潜水泵和真空泵能够正常开展工作。而在降水井的实际施工中，在完成一个降水井之后则安装潜水泵和真空泵，并让其保持工作装态，降低基坑开挖前的水位，以促进基坑开挖的顺利进行。
2.4.2降水运行
通常情况下，建筑工程深基坑开挖施工之前的3天时间，应当进行降水井施工，这样才能够保证基坑开挖时，围护结构内的地下水位较低。在降水运行时，需要保证真空泵全天不停运转，通常一台真空泵可以供应3-4口井的使用，当进行第一层土开挖之后，关闭真空泵，开启潜水泵进行间歇式抽水，当井内的水量被抽干之后将潜水泵关闭，等待一段时间之后，将其再次开启。如果井内的出水量较大，则潜水泵的开启频率应当适当增加。
在实际开挖施工过程中，降水管井的管道会逐渐暴露出来，此时需要根据基坑开挖进度来进行分层分割回收。同时还需要做好降水管井管道的保护工作，在井管口位置处设置较为明显的标志物，提醒施工人员开挖时注意。而对于布设的电缆线和抽水管线则应当尽量避开机械施工作业的区域，以免机械设备对其进行碾压，造成破坏。
在进行降水运行的期间，现场需要安排专门的人员进行24小时轮值，并且做好相关的记录工作，如：降水出水量、设备运作时间、潜水本开启次数等，然后及时对所得到的数据信息加以分析，提升降水运行的效果。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1～2次。
3结论
要想在高层建筑深基坑中做好降水井处理，就一定要搞好降水井的布置、设计科学，并对全面工作进行综合考虑。我们还需要对施工现场的水文地质条件有一个全面、清晰的认识。在施工过程中，正确选择井管和滤料，工艺合理，施工精细。这些都是保证工程安全顺利施工的必要条件。
参考文献
[1]《基坑工程技术规范》（DG/TJ08-61-2010）
[2]浅析深基坑降水支护方案[J].谢立鹏.民营科技.2017(08)
[3]深基坑降水施工工艺探讨[J].龙正君.中华建设.2017(11)
论文作者:严飞
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/8
标签：基坑论文; 工程论文; 井口论文; 深井论文; 过程中论文; 真空泵论文; 位置论文; 《建筑学研究前沿》2018年第17期论文;