冲积平原二元结构地层深基坑降水特征分析及处理措施

冲积平原二元结构地层深基坑降水特征分析及处理措施

郭文玮

四川省第一地质大队  四川成都  610072

摘  要：在冲积平原地区，地形主要是第四系覆盖层、灌口组泥岩的二元结构地层，其卵石层含水丰富，下覆泥岩相对隔水，形成含水层、隔水层的完整井降水模式，但在开挖过程会因深度、采取措施不同会呈现不同的降水实际效果，目前深基坑开挖普遍处于基覆界面位置即二元结构界面过渡处，普遍存在降水较困难，滞水较多的问题，该文结合成都市某深基坑实际降水项目，梳理现场降水特征、分析成因，并针对这些因素针对性提出处理措施，可为其它类似基坑工程提供参考。

关键词：二元结构地层；深基坑；降水；特征分析；处理措施

1  工程概况

成都市某深基坑实际降水项目位于成都市锦江区盐道街，设4层地下室，高层核心筒+框剪结构，基坑最深22.9m，面积5440.3m2，基坑支护结构为桩锚支护和角撑支护体系，降水井深度为30m，共20口。

2  现场降水特征描述

由于地层属于二元结构，18-19m深度以上是第四系卵石层（透水层），下卧泥岩（相对隔水层），因此存在相当大的降水难度，随着开挖深度的增加，现场降水情况有不同的表现特征，见表1统计。

表1 开挖深度与渗水特征描述

图1 基坑开挖俯瞰图

3  降水效果因素分析

通过对建设工程的概况研究发现，影响二元结构降水质量和效率的原因主要有以下几个方面:

3.1 地层基覆界面影响

上部卵石层下卧泥岩的二元地下水结构，在基覆界面处，上部卵石层为潜水层，下部泥岩则相对为隔水层，因渗水系数在基覆界面突然降低，水利梯度下降，存在大量滞水层，而横向渗透能力远远低于竖向渗透能力，导致滞水层无法顺利通过汇入降水井内外排。

3.2  降水井成孔质量问题

成孔采用冲击钻机成孔工艺，为防止塌孔，泥浆比重一般控制在1.05，这样泥浆很容易附着在井壁上，使井壁形成硬泥层，大大降低了透水效果，其次，如成孔孔径较小，导致后期填料的厚度得不到保证，如遇到砂层则易造成加重了二元结构地层降水的难度；

3.3  洗井质量问题

降水井在成孔后，因现场各种原因不能在2小时内及时下污水泵进行洗井，成孔过程中沉积大量泥浆封住了地下水的出路，造成水路不畅，降低出水效果；

3.4  填料质量问题

降水井成孔后，填充的填料级配较差，或者有含泥量较高等因素，导致透水性进一步变差；

3.5  水泵控制问题

人工控制水泵开关无规律，不及时。对抽水量的变化有较大影响，同时对施工现场进行了观测，采集数据进行分析，如果人工控制水泵开关不能有效掌握降水井内水位高度，在水位上升时不能及时打开水泵开始降水，有效地将水位降至设计要求；水位降低时不能及时关闭水泵停止降水，极易造成水泵烧坏。并且因为具体地层、含沙量不同，地下水渗流通道、成井质量不同，对每口井采用相同功率和型号的泵抽水效果并不理想。

4  处理措施

针对实际影响降水的主要因素，结合以往的工程经验进行综合考虑，最终确定可以从以下几个方面提供降水效率。

4.1降水井成井问题的解决措施

降水成井有效深度是影响二元结构质量以及效率的关键，要想确保成井的有效深度，就需要最初对凿井深度进行有效的控制，如果井中含有大量的泥沙，就需要使用空压机在后期进行处理，并且与配合反冲管，从而就能有效的实现对井内泥沙的冲刷，使成井的有效深度得到保证。

4.2成井口径的控制措施

针对成井口径偏小的问题，在实际的施工中，必须对钻头的直径进行严格的控制，确保其不能小于550mm，之后还需要使用沙泥浆进行护壁，以防出现垮塌的情况。

4.3对于洗井问题的应对措施

采用空压机、活塞联合洗井，空压机洗清之后再用活塞洗井；重复以上洗井过程，洗井至井管通畅、水清，达到正常抽水时含砂率小于1/20000的规范要求。

洗井时间的控制：每井活塞洗井原则上不少于两次，每次提拉活塞不少于2小时，空压机洗井原则不少于2个台班，以确保降水质量，但洗井结束时间最终以达到水较清澈为止。

4.4控制填料质量的措施

降水井填充滤料的主要目的是在抽水的过程中，过滤土层中的细沙和泥浆，减少含沙量，防治含沙量过多导致表面变形及井内堵塞。严格控制级配，防治使用石渣，粒料为天然圆砾石，直径在3-5mm之间，进项专项检测，含砂量≤2％，填料时，对称均匀填入，使其饱满无空腔，防止泥土或其他垃圾进入。

4.5 水泵控制的优化

传统的人为控制水泵开关，不能及时开关水泵，水位上升时不能及时抽水，水位下降时不能及时关闭水泵电源，容易造成水泵烧坏，浪费人力，且降水效果差。联系水泵生产厂家安装水位控制器，控制水泵开关。根据设计要求的降水高程，水位控制器设置三个水位高度，当水位到达高水位时，水泵自动开启抽水，当水位到达最高水位时，水泵自动关闭。

根据每个井汇水情况的不同，每个井的出水情况有极大区别，根据实际出水量设定不同的水泵功率，是优化降水效果的有效手段。

4.6对于基覆交界处滞水的处理方式

对于基覆交界处滞水的处理，必须保证进行合理的明排，同时还应该确保坑底以及坑壁的干燥，因此在实际的进行处理的时候，就需要在坑壁上进行滤网包裹反过滤PVC管的设计，这样就可以直接将渗水向集水井引入，然后使其通过水泵向坑外输出。

4.7水泵功率的有效保证

水泵功率的确保主要是为了保证井内的水位在水泵以上的一定范围内，不能出现过多的积水，为了达到这一目的，就需要在实际的水泵选择上进行大功率水泵的选择，然后对井内的水进行有效的抽排，根据传媒中心基坑出水量的实际情况，水泵的功率应该在100m3/h。

结束语

综上所述，通过对于这一工程中成都卵石地区二元结构降水因素的有效分析，并且提出有效的解决措施，采用降水井+明排相结合的运用，优化降水环节的各个细节及质量控制，较好的处理了二元结构基覆界面降水的难题。进行降水后，基本实现了基坑无水作业，可对同类工程起到指导作用。

参考文献

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作者简介：郭文玮（2984-），男，硕士，高级工程师，从事水工环地质、岩土工程勘察治理研究工作。