深基坑降水井的设计与施工

深基坑降水井的设计与施工

李子豪 ,赵金龙 ,单浩明

中建二局第三建筑工程有限公司    陕西省西安市    710100

中建丝路建设投资有限公司     陕西省西安市     710100

[摘要] 随着社会发展，施工降水工程要求日益提高，有效、安全、可控的施工方法越来越受重视，为保证土方开挖和地下室结构施工及周边建筑物的安全，基坑建设施工前，需要提前进行预降水施工，地下水位监测和降水井施工作业是目前深基坑安全建设的主要保障，如何确保降水井施工质量并且有效的组织降排水工作是施工要点，以进一步保障工程的质量与安全。

[关键词] 降水井；全自动、水泵控制器

0  前言

随着城市的深入发展，我国建筑项目高速发展，其中降水井的重要性越来越收到重视，怎样保证降水井的施工质量、怎样能实现全自动化智能控制，形成可视化管理，是降水施工主要解决[1]的问题。

1  工程概况

    某工程由一栋超高层，两栋公寓楼及商业楼组成，地下室埋置深度-18.4m；建筑层数：主楼地上26层，地下4层；商业楼地上5层，地下4层。

2  地质概况

据场地岩土工程勘察报告，在基坑开挖及其影响深度范围内，场地地层自上而下依次由第四系全新统杂填土、上更新统风积黄土、残积古土壤、中更新统风积黄土、残积古土壤等构成。地层分布较稳定。

① （Q42ml）杂填土

杂色，场地内分布不均，结构松散。为建筑垃圾，主要为粘性土夹砖块、瓦砾、混合堆积物，土质不均匀。

②（Q3eol）黄土

黄褐，可塑，场地内均有分布，土质不均匀，结构松散，具有孔洞状大孔隙，含有大量虫孔、蜗牛壳，偶见植物根系，垂直节理发育。

③（Q3el）古土壤

红褐~浅灰，硬塑，场地均有分布，结构松散，具有团粒结构，孔隙较发育，可见钙质斑点和钙质结核。

④（Q2eol）黄土

黄褐，软塑，场地均有分布，土质不均匀，具有孔洞状大孔隙，偶见虫孔、蜗牛壳，垂直节理发育。

⑤（Q2el）古土壤

红褐，可塑，场地均有分布，结构松散，具有团粒结构，孔隙较发育，可见钙质斑点和钙质结核，局部钙质结核富集成层。

⑥（Q2eol）黄土

黄褐，可塑，场地均有分布，土质均匀，可见孔洞状孔隙，可见少量白色钙丝，垂直节理发育。

⑦（Q2el）古土壤

红褐，可塑，场地均有分布，结构松散，具有团粒结构，孔隙较发育，可见钙质斑点和钙质结核。

⑧（Q2eol）黄土

黄褐，可塑，场地均有分布，土质均匀，可见孔洞状孔隙，可见少量白色钙丝，垂直节理发育。

3  水文地质条件

根据区域水文地质资料，拟建场地地下水类型属第四系孔隙潜水，主要由大气降水和地下侧向径流补给。本次勘察实测场地地下水稳定水位埋深为10.18～15.58m，勘察期间为年平水期较高水位，拟建工程场地抗浮设计水位建议按年高水位上升3.0m考虑。

4  基坑降水设计

结合水文地质报告，该工程施工区域地下水位适用于管井法来达到降水的目的，降水井点位分别分布在基坑上口及基坑内部，根据设计要求，降排水主要为自然雨水和地下降水抽排，其中自然雨水通过排水沟排入降水井，基坑四周降水井共29口，基坑内降水井共21口，基坑降水采用大口径管井法降水。将基坑中心部位的水位降至基坑底面以下不小于1.0m。

降水井成孔直径800mm，滤水管采用无砂混凝土管外径600mm,内径不小于460mm,壁厚50mm，孔隙率不小于15%；滤料采用含泥量不大于5%的天然圆砾，圆砾粒径2~6mm。井底设长度1.50m沉淀管，井口0.50m井管与井壁之间空隙采用粘性土夯实回填，井管高于井口地面0.20m，井管高出地面部分四周采用素混凝土或砂浆砌筑粘土砖保护。

水泵抽水量选用30~40m³/h，扬程不小于40m的潜水泵。

5  施工方案

5.1  降水井施工

井点测量定位—挖井口、安护筒—钻机就位—钻孔—清孔换浆—吊放井管—回填井管与孔壁间的砂砾过滤层—井口封闭—洗井—井管内下设水泵、安装抽水控制电路、试抽水—降水井正常工作

（1）管径定位

测量人员需根据降排水点位图对现场进行测量放点，与现场构筑物有影响的可以对降水井进行微调，微调前需跟技术部门对接，核对现场结构施工图纸。

（2）挖井口、安护筒

根据测量后的降水井位置，开挖井口，井口直径为800mm，并埋设井口钢护筒以防孔口塌方，并在一侧设置排泥沟，泥浆坑。

（3）钻机成孔

降水井施工采用旋挖钻机成孔工艺，钻机安装平稳，确保钻孔圆正、垂直、孔斜不得超过1.5°，成孔施工采用自然造浆，当提升钻具或停工时，孔内压满泥浆，以防孔壁坍塌。

（4）清孔换浆

下井管前的清孔换浆是保证成井质量的关键工序，为保证成孔质量，提前将钻机提至离孔底500mm，，进行冲孔，清楚孔内杂物，同时将孔内泥浆密度逐步调至接近1.05，反出的泥浆不含泥块为止，清孔换浆工作未达到要求时（不存在泥沙为止）不允许进行下道工序施工。

（5）吊放井管

下井管应连续进行，不得中途停止，如因机械故障原因造成孔内坍塌或沉淀过厚，应将井管重新拔出，扫孔、清孔后重新下入，严禁将井管强行插入坍塌孔底。

（6）填砂砾料

填砂砾料前应用测绳测量井管内外的深度，两者的差值不应超过沉淀管的长度，做到随填随测，持续进行，直到预定位置为止。

（7）井口封闭

井口0.5m井管与井壁之间采用粘土封孔，为防止围填时产生“架桥”现象，围填前需将粘土捣碎后填入。

（8）洗井

成井完后立即下入潜水泵至井底抽水，如井内有沉淀，可在水泵抽水的同时人力上下穿动水泵，扰动井内沉淀让水泵带出，直至水泵能抽至井底，井内水抽干后拔出水泵，以防井外颗粒进入井内造成暗埋，待井内水位上升至滤水管上口时重复上述操作，每井洗井时间不少于2个台班，直至井内出水清澈为止。

（9）泥渣外运

降水井成井及洗井产生的泥渣，经过项目部统一安排外运。

（10）试抽水

成井施工结束后，应及时下入潜水泵，铺设排水管道至集水总管内、接电缆，抽水系统安装完毕，即可开始试抽水。电缆和管道系统在设置时应注意避免在抽水过程中损坏，应做好水位观测记录，核查抽水量与水位下降值是否与设计相符。

潜水泵使用50mmPE管连接，管侧壁绑扎潜水泵感应系统，泵顶设置停止装置，根据设计图纸中动水位要求设置潜水泵启动装置，路面预留降水口部位采用50mm镀锌钢管连接至300mm集水总管内，50mm镀锌钢管在井内与PE管进行连接。

基坑外设置由挡水墙、排水沟、三级沉淀池组成的排水系统，所有的雨水和地下降排水通过基坑周边管线排入三次沉淀池，集水总管采用直径为300mm镀锌管，支管采用直径为50mm镀锌管，抽水选用流量为40m³/h、扬程不小于40m的潜水泵。

基坑上部每个井设置一个自动控制箱，控制箱安装在基坑周圈围挡上部，基坑底部降水采用二级箱接线，拟定六个三级箱(仅供降水井使用)连接一个二级箱，共布置四个二级箱。

（12）井盖

现场所有基坑上部降水井均设置铸铁井盖，以防人员坠落风险。

5.2  集水总管施工

根据现场条件集水总管围绕基坑上口成环布置，分别抽排至市政雨水井中。

图2 集水总管BIM深化图

（1）雨水收集井使用原预留支管，支管端部安装止水阀，以免排出的水回灌。

（2）集水总管采用300mm镀锌钢管焊接成环，潜水泵使用50mmPE管连接，管侧壁绑扎三个潜水泵感应系统，间距各为1m，泵顶设置停止装置，根据设计图纸中动水位要求设置潜水泵启动装置，路面预留降水口部位采用50mm镀锌钢管连接至300mm集水总管内，50mm镀锌钢管在井内与PE管进行连接，坑内临时布管采用聚乙烯塑料管待开挖后变更为50mm镀锌钢管。

集水总管底部支座使用L40角钢焊接制作，支座间距3m，支座高度为350mm，宽度为450mm，底座宽度150mm，共使用4个膨胀螺栓固定在混凝土路面上，支架上部采用1mm厚管箍固定集水总管。

图3 现场施工效果图

5.3  全自动智能水泵控制器

全自动智能水泵控制器是一种采用数码芯片控制，集上、下液位和压力自动控制于一体，具有自动、手动两种工作模式，具有过载、空载、缺相、过压等保护系统，且安装便捷。全自动智能水泵控制器达到了作业安全、装拆便捷、节约人工、节约成本、绿色施工的目的。

强、弱电接线区：独立的强、弱电接线区大大提高了接线的安全性、可靠性，保证工人接线更加安全，更加方便，杜绝误操作风险。

水位数据自动采集系统：主要由水位传感器、水位传感探头、可视化系统组成，水位传感探头放置于基坑内、外的降水井内，降水井内探头分为上、中、下三种高度，每个探头间隔1m，最底部水位传感探头可根据设计要求高度进行调整，水位线超过最上端水位传感探头时水泵自动启动，水位线达到设计要求高度时水泵自动停止，以保证降水工作的持续稳定运行。

可视化通过全自动水泵控制器的显示装置，可随时掌握了解降水井内降水情况。

图3 全自动水泵控制器

6  结束语

随着城市化的不断发展，高层及超高层的建筑物越来越多，往往此类建筑物的开挖深度较大，降水施工对于建设工程具有十分重要的的影响，降水施工的质量及速度决定项目工程进度和施工安全，所以此类方法能很好的解决降水井降排水问题，节约了成本，节约了劳动力。

参考文献

[1]GB50202-2018,建筑地基基础工程施工质量验收标准[S].

[2]建筑工程施工中深基坑支护的施工技术管理山.孟敬萍．住宅与房地产.2019(22).

[3]浅析建筑深基坑施工中降水技术的应用U.沈刚．居舍.2018(08).

[4]降水技术在建筑深基坑施工中的应用分析U．李伟常．中华建设.2016(04).

收稿日期

作者简介：李子豪（1995— ），男，陕西西安人，助理工程师