吳俊賢

(太原市市政工程總公司，山西太原 030002)

止水帷幕在大型深基坑沉井中的應用

吳俊賢

(太原市市政工程總公司，山西太原 030002)

以太原市晉陽污水處理廠主干管工程為例，根據(jù)施工現(xiàn)場的水文地質(zhì)條件與周邊管路設施情況，提出了止水帷幕加深井井點降水的深基坑沉井施工方案，經(jīng)實踐證明，該方案滿足沉井的施工要求，確保了沉井的順利下沉。

基坑，沉井，止水帷幕，深井降水

1 工程概況

2015年筆者所在單位承接了太原市晉陽污水處理廠主干管工程，污水主干管管徑分別為DN2 800 mm和DN3 000 mm兩種，支管管徑為DN1 800 mm，主干管埋深約10 m，全線采用頂進法施工，工作井與接收井采用沉井施工工藝，沉井深度約在10.5 m～12.5 m之間。

本工程位于濱河西路西側綠化帶內(nèi)，規(guī)劃路線上多為高大樹木，周邊無建筑物，地下水位高，土質(zhì)以粉土和粉質(zhì)粘土為主。

1.1 水文地質(zhì)條件

1)地下水位高。擬建場地揭露的地下水類型為孔隙潛水。含水層主要為:②層粉細砂、③層粉土、③1層粉細砂、④層粉土、④1層粉細砂。主要接受大氣降水及汾河側向補給?？辈炱陂g各鉆孔地下水靜止水位埋深介于0.6 m～5.46 m之間，靜止水位標高介于763.55 m～766.61 m之間。

2)土質(zhì)以粉土和粉質(zhì)粘土為主。根據(jù)地勘資料顯示，各巖土分別為:①層:粉土VS=140 m/s(軟弱土);②層:粉細砂VS= 140 m/s(軟弱土);③層:粉土VS=160 m/s(中軟土);③1層:粉細砂VS=170 m/s(中軟土);④層:粉土VS=160 m/s(中軟土); ④1層:粉細砂 VS=170 m/s(中軟土);⑤層:粉質(zhì)粘土 VS= 200 m/s(中軟土)。

1.2 現(xiàn)場情況

本工程地處太原市濱河西路西側綠化帶內(nèi)，場外交通較為便利，場區(qū)內(nèi)均為樹木，施工前需將沉井施工范圍內(nèi)樹木遷移方可進入施工場地。

2 風險分析

根據(jù)地質(zhì)勘探報告數(shù)據(jù)分析顯示，本工程地下水位高，沉井施工過程中會有大量地下水涌入，極易發(fā)生基坑突涌、流砂等不良現(xiàn)象，造成土體流失、涮空沉井周邊及塌方事故，嚴重危及濱河西路快速路及周邊設施和施工作業(yè)人員的安全。

在未對以上風險因素進行有效的控制前，進行沉井施工存在較大的安全隱患，為避免濱河西路快速路、綠化帶下沉塌陷等重大安全事故的發(fā)生，需先采取降水和止水措施，才能保證沉井順利進行，將安全事故發(fā)生率降到最低，保證施工人員及社會財產(chǎn)的安全。

3 施工總體方案

本工程設計采用“基坑外深井井點降水+止水帷幕”的方法對基坑周邊土體進行加固，再施工沉井。止水帷幕樁的目的是使沉井基礎周圍的透水層通過止水帷幕隔水，便于沉井基礎能順利下沉。

本工程止水帷幕樁采用直徑為850 mm三軸水泥攪拌樁，水泥攪拌樁是軟基處理的一種有效形式，利用水泥作為固化劑的主劑，利用攪拌樁機將水泥噴入土體并充分攪拌，使水泥與土發(fā)生一系列物理化學反應，使軟土硬結從而提高基礎強度。軟土基礎經(jīng)水泥攪拌樁處理后，加固效果顯著，可很快投入使用。

3.1 沉井技術參數(shù)

1)沉井平面尺寸:矩形工作井9.6 m×5.6 m，矩形接收井6.5 m×4.8 m，井壁厚0.9 m。圓形工作井直徑9.6 m，圓形接收井直徑6.5 m，井壁厚0.7 m。2)工作井與接收井共有34座，深度約在10.5 m～12.5 m之間，屬一級基坑。

沉井計劃分三次預制下沉，每節(jié)高約3.5 m。沉井要平衡均勻垂直下沉，下沉時對沉井多次觀測，及時封底。沉井分節(jié)澆筑，下沉時第一節(jié)混凝土強度達到設計強度，其余各節(jié)應達到設計強度的70%。

3.2 止水帷幕、降水施工

帷幕樁:在沉井外側4 m位置設置一圈封閉式止水帷幕樁，帷幕樁采用直徑為850 mm三軸水泥攪拌樁，相臨搭接長度250 mm。

降水:根據(jù)施工圖要求，基坑開挖前在一類基坑四周及中間設置5處深井先進行降水，井深20 m，直徑400 mm，確保將地下水位降至沉井井底0.5 m以下。具體布置如圖1所示。

圖1 降水、止水帷幕示意圖

4 施工方法

4.1 測量放線

1)測量前先復核水準點，符合規(guī)范要求。2)在測量過程中，沿管道線路設置臨時水準點，水準點間距不大于100 m并與原水準點相閉合。施工水準點應按順序編號，并測定相應高程。3)若管道線路與地下原有構筑物交叉，必須在地面上用標志標明位置。4)定線測量過程應作好準確記錄，并標明全部水準點和連接線。5)根據(jù)圖紙和現(xiàn)場交底的控制點，進行管道和井位的復測，測量高程閉合差要滿足規(guī)范要求。6)施工過程中發(fā)現(xiàn)樁釘錯位或丟失及時校正或補樁。

4.2 止水帷幕施工

施工機械采用PH-5系列的深層攪拌機及相應的輔助設備，如灰漿泵、灰漿攪拌機等。

1)水泥攪拌樁采用兩噴四攪，噴漿壓力不小于0.4 MPa，前后交錯放置，采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量為20%，每組三軸攪拌樁水泥用量為680 kg/m，水泥漿液的水灰比為1.5，外摻劑為粉煤灰，摻入量為10%。制備好的水泥漿不得有離析現(xiàn)象，停置時間不得超過2 h。

2)樁身垂直度偏差不得超過1.0%，樁位偏差不得大于200 mm。

3)為保證施工質(zhì)量，樁體壓漿要求一氣呵成，不得中斷，每組樁宜一次裝漿并一次噴攪完成。施工過程中因故停漿，宜將攪拌機下沉至停漿點下50 cm，恢復供漿后再攪拌提升。若停工時間超過40 min，必須全面清洗，防止水泥在設備和管道中結塊，影響施工質(zhì)量。

4)要求連續(xù)搭接穿插交叉施工，相鄰兩樁施工間隔不得超過12 h，如超時，搭接質(zhì)量無保證，應采取在兩樁中部加樁補救。

5)施工中，遇地下障礙物等原因無法鉆進時，應及時上報甲方、監(jiān)理，經(jīng)各方研究后，采取補救措施。

6)派專人負責施工記錄，以便匯總分析。

4.3 深井降水

采用深井降水，井深20 m，管井采用直徑400無砂管井，在基坑四角各打設1眼降水井，基坑內(nèi)設1眼降水井，共設5眼降水井。每個管井單獨用一臺水泵不斷抽取降低地下水位，基坑內(nèi)排出的地下水全部排入沿線臨時排水，最后通過提升泵將水排入現(xiàn)狀檢查井內(nèi)。

1)施工流程。

測量定位→砌筑臨時排水渠、聚水池→挖井口、安護筒→鉆機安裝、就位→鉆孔成孔→砂礫墊層→吊放井管→井管與孔壁間的礫石過濾層→洗井→井管內(nèi)下設水泵、安裝抽水控制電路→試抽水→降水井正常工作→降水完畢封井。

2)降水施工及人員組織。

a.定位:定井位時要錯開地下管網(wǎng)位置。

b.砌筑臨時排水渠、聚水池。

排水渠設在基坑外3 m處，如影響施工可適當改變位置。排水渠采用磚砌，斷面尺寸0.6 m×0.6 m，外抹水泥砂漿防滲。

在道路兩側坡腳線2 m外排水渠外側設置聚水池，聚水池的間距為900 m，聚水池大小根據(jù)現(xiàn)場排水情況而定。聚水池為三七磚砌筑，并且用防滲水泥進行抹面。

排水渠、聚水池在排水期間，都得安排專人進行看護。

c.鉆井:降水井鉆孔用180型回旋鉆，一次鉆孔至底，下鉆“輕壓慢鉆”，保證垂直度。

清孔換漿:鉆進到設計標高后，沖孔將泥漿逐漸置換成清漿，將泥塊等沖出。

d.放井管:下管前孔內(nèi)泥漿要充分稀釋，下井要小心謹慎，嚴防碰傷井管，對破損井管要及時更換。

e.回填濾料:填料前從管中下鉆至井底300 mm～500 mm處，井管口加密封圈，用井中的鉆桿送漿沖孔，并逐步調(diào)漿使孔內(nèi)的泥漿從濾水管內(nèi)向外(井管與孔壁間隙中)返出，然后井管內(nèi)填入200 mm～300 mm厚礫料，井管與孔壁間隙也填滿礫料。

f.洗井:在拔出鉆具前接上高壓水泵，將井中的泥漿置換成清水，直到水清(不含砂)為止。

g.安泵:每口井獨自安裝一臺潛水泵，水泵放在距井底2.0 m左右。抽水泵采用出水量6 m3/h的潛水泵(型號Q6-22/2-0.75，額定流量6 m3/h，定額揚程22 m，額定功率0.75 kW，額定電壓380 V，配管內(nèi)徑40)。

h.排水:輸水管采用膠管在井中與抽水泵口連接，排入臨時排水渠，經(jīng)排水渠排入聚水池內(nèi)，用直徑10 cm泵抽入排水渠內(nèi)。

i.人員組織:人員25人(打井、降水負責人1人;電工2人; 1臺回旋鉆機4人;3臺回旋鉆機12人;降水10人)。

g.施工期間，井點降水要連續(xù)，排水工作仍不能間斷，故水泵應有備用。為確保不間斷排水，防止停電，要準備發(fā)電機備用。

4.4 基坑開挖

沉井基坑開挖深度為1.5 m，邊坡坡度為1∶1.5，基坑尺寸要比沉井刃腳外圍尺寸外擴1 m，在基坑內(nèi)設置排水明溝、集水井排水，基坑上口設鋼管護欄，護欄內(nèi)側設攔水壩(見圖2)?；娱_挖采用機械挖槽，人工配合清槽，槽底預留15 cm～20 cm人工清槽，測量員應始終在場，隨挖隨測，嚴格控制槽底高程及中線位置，嚴禁超挖擾動原狀土?；討謇砥秸?，避免地基在沉井制作過程中發(fā)生不均勻沉降。

圖2 基坑開挖示意圖

5 結語

通過對該工程的施工，實踐證明采用“基坑外深井井點降水+止水帷幕”的方法對基坑周邊土體進行加固，基坑開挖過程中坑內(nèi)無積水現(xiàn)象，有效地起到沉井防滲的作用，確保沉井順利下沉，可作為今后同類工程施工的借鑒。

［1］ GB 50202—2002，建筑地基基礎工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范［S］.

［2］ JTJ 120—2012，建筑基坑支護技術規(guī)程［S］.

On application of waterproof curtain in open caisson of large deep foundation pits

Wu Junxian
(Taiyuan Municipal Company，Taiyuan 030002，China)

Taking the artery project of Jinyang sewage treatment plant in Taiyuan as the example，the paper points out the construction scheme of the open caisson of waterproof curtain deep foundation pits according to the hydrogeological conditions and surrounding pipe and road facilities of the construction site，and proves that the scheme can meet the construction demands of the open caisson，and ensure the settlement of the open caisson.

foundation pit，open caisson，waterproof curtain，deep well dewatering

TU463

A

1009-6825(2016)35-0091-02

2016-10-10

吳俊賢(1982-)，男，工程師