中国建筑第八工程局有限公司天津分公司 天津 300452
摘要：天津中医药大学第二附属医院迁址新建一期工程的基坑平面面积大、深度较深。为确保本工程顺利施工和安全考虑，通过抽水试验、监测、突发流砂的处理，周边帷幕结构渗水封堵等技术手段对较大较深的基坑降水施工进行了研究与分析，较好的控制了坑外地下水位和地表沉降，取得了较好的实施效果，可供类似工程借鉴。
关键词：深基坑工程；软土地基；地下水；降水；流砂处理；监测
一、引言
随着天津城市建设的日益深入，基坑工程面积越来越大，开挖深度越来越深，环境日趋复杂，尤其是在天津市区环境进行施工，软土地基的基坑降水成为了施工中的重点与难点之一。一方面，要加强基坑监测，采取有效措施，避免出现透水、大规模流砂等事故，如上海轨道4#线工程、天津地铁工程透水等事故，另一方面，地下水处理中疏干降水会引起周边地面沉降，对周边建筑物产生影响。解决的最有效办法就是控制地下水位，分层分部位降水，是实现这一目的的重要手段。
二、现场条件与工程概况
天津中医药大学二附属迁址新建一期工程工程由医技部、住院部、锅炉房、液氧站组成。主楼、裙房均为框剪结构，地上15层，建筑高度57m，地下2层，基坑整体挖深11米，基坑面积15000㎡，周长472m。
本工程位于河北区增产道，东至隆源家园，南至银山里、西至红星路、北至增产道。仅场地北侧与主干道相邻，施工现场大门设于北侧增产道。
基坑四周无重要性建筑物，东侧距银山里55m，距江南寄宿小学50m，南侧距银山里40m，西侧距市聋哑学校围墙6m，距建筑物20m，北侧距增产道74m。
基坑采用灌注排桩加一道钢筋砼内支撑支护形式，三轴搅拌桩（A850@600）止水，大口井基坑内降水，基坑北、东、南三侧周边环境相对宽松，采用卸载顶部土体，卸载高度为2.3m，宽度6m，支护桩为A1100@1300。西侧离聋哑学校围墙较近，不具备卸荷条件，桩采用局部悬臂形式，桩顶用帽梁ML2连接，帽梁底标高为-2.35m，排桩直径A1300@1500。
本基坑土方开挖共分四个阶段进行，第一阶段（图1所示）进行西侧帽梁（ML2）部位的开挖工程，施工ML2帽梁结构的施工，然后第二阶段（图2所示）进行首道内支撑范围土方开挖，待水平支撑系统强度达到设计要求后，进行第三阶段（图3所示）土方整体开挖，最后整体形成垫层后，进行第四阶段（图4所示）电梯井、集水坑土方施工。（详细见下图）
降水井平面布置图5 降水管井结构示意图6
3.1 降水井方案
3.1.1 降水井设置目的
根据本工程地质条件、设计图纸、工程的基坑开挖及基础底板结构施工的要求，本工程降水目的主要为以下方面：降低坑内地下水水位。降低坑内土体含水量，方便挖掘机和工人在坑内施工作业。
3.1.2 降水井布置
根据抽水试验，结合基坑面积部位，按照挖深不同和局部深坑的不同设置降水井：降水井1深16m，共计49口，降水井2深19m，共计7口，见图5、图6所示。
为了便于观察降水情况和帷幕渗漏情况，环境保护，设置观测井1深14.5m，共计8口，观测井2深17m，共计3口，见图下所示。
3.1.3 降水井运行
降水井开启运行根据土方开挖进度分两个阶段进行。针对本工程特点，采用以下措施解决降水工程中的难点： 降水运行必须符合下列原则： 做到“分层降水、按需降水、动态调整”，根据土方施工的整体计划，第一阶段、第二阶段土方施工前，施工降水至-5.5m标高；第三阶段大面积开挖前，施工降水至槽底以下0.5m，局部深坑区域施工降水至集水坑底1m以下；坚持信息化施工管理，严格用观测井观测水位及周边环境监测数据，指导降水运行；
本基坑排水遵循“疏干井→集水主管→集水箱→三级沉淀池→排水沟→市政管网”的步骤，确保基坑降水合理科学排放。
基坑内疏干井采用?50mm的塑料软管，抽排井水至?150mm的主干管内，主干管先排水至临时集水箱，沉淀后，再由集水箱排至对应的三级沉淀池内，经三级沉淀后，清水进入集水箱，排放至市政管道。
3.1.4 坑外观察井观测
做好周边坑外降水井的观测与保护，一旦破坏，将直接制约观测数据的可靠性。每天安排专人进行观察井的观测工作，遇到突发状况，及时通知甲方、设计、施工、监理方共同制定对策。
四、降水过程中的应急预案与抢险
4.1 深井降水辅以基坑四周排水沟
随着土方开挖的进行，下部土体的含水量逐渐加大，局部土体有橡皮土、烂泥等现象，严重制约第三阶段土体开挖进度和装车土量，导致基础垫层的施工。
坑内疏干井大量降水后，会引起周边地表沉降，而疏干井停止降水后地下水又快速反弹。
为保证土方开挖不再出现类似状况，在剩余部分土体开挖前，采取深井降水辅以基坑四周排水沟的形式，将土体的饱和水排入到集水坑中，有效的保证固结土体的目的，利于土方开挖的顺利开展。
在距离支护桩边，设置一圈排水沟，并结合降水井设置排水沟，将各降水井连通起来，控制土体的饱和水的堆积。
4.2 突发流砂部位的应急抢险，保证工程有条不紊施工
在主楼东南角施工是，坑内降水井部位水位较高，且降水效果不好。此时基坑开挖已逐步推进到裙楼施工，靠主楼工程桩边出现明显的流沙现象，且周边降水井出现淤积，两口已经失效，一口降水井水位一直维持，但地下水位频频冒出坑底，初步判断为原勘察孔未封堵，导致坑底承压水头较大，出现流砂现象。
在1-18~1-19轴区域-12m处下午6点左右发生轻微流沙现象，不断有水及泥沙涌入，洞口尺寸由元100mm*100mm增大为500mm*800mm。随后采用回填土方加快速浇筑并加厚500mm混凝土垫层做法进行封堵，短期时间有所奏效，但随着时间推移，最终没有成功，流砂面积开始扩大到1500*3000mm即一个承台大小的范围。次日上午10点左右，出现更大面积涌出大量泥浆，局部深坑区域出现了大量的土体塌方，情况相当危险。
针对上述情况，首先观察坑外观察井水位是否变化，然后再采取坑内侧支护桩侧壁，进行分层封堵，并满挂网+喷射混凝土的形式。另一方面在原有降水井的对称区域，增设3口降水井，井距8~9m，深度至坑底以下8m，并缠布下无砂管，以及上下错开4m左右下双泵进行降水井施工，已达到降水的效果。
4.3 在未施工区域进行支护桩部位采用高压旋喷注浆方式进行提前加固
由于地下水位较高，且止水帷幕容易产生漏水现象，为此根据所有出水量异常部位及施工记录，确定了5处进行加强止水处理。采用每处架设两根高压旋喷桩，孔距300mm。
五、结束语
本工程在复杂条件下，进行大面积深基坑工程降水施工，需要采取比一般基坑降水工程更多的施工措施，来应对状况，减少对周围环境的影响，因此，对于此类环境复杂的深基坑工程降水施工，需采取积极合理的应对措施方可进行有效控制。
在本工程降水实施过程中，采取了降水井分层分段降水，且疏干降水，针对于突发状况，我方采取了增设相应降水井，高压旋喷桩等措施，取得了较好的效果，说明这些施工措施安全、可靠，确保了工程进度的实现。
参考文献：
[1]刘国彬，王卫东，基坑工程施工手册，北京：中国建筑工业出版社，2009
[2]王小波，提高深基坑降水效果研究，中国新技术新产品，2013
论文作者:许翔
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/25
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