止水帷幕结合抽排基坑降水技术

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摘要：开挖面积大的深基坑，降水时间长，降水量大，不能满足绿色施工的要求，且降水会 对周边建筑物产生不良影响。施工中采用止水帷幕结合抽排基坑降水技术，可减少降水，避免降水对周边环境的影响，绿色环保。

关键词：止水帷幕；坑内抽排；降水

一、工程概况

1.1工程规模

姜唐湖进洪闸工程是临淮岗洪水控制工程中的骨干工程，设计洪水百年一遇水位26.9m，进洪流量2400m3/ s。共计14孔，每孔净宽12m，闸孔总宽196.82m，闸底板高程19.70m，下游抛石槽挡土墙建基面高程为6.50m，其开挖深度12.6m。

1.2工程地质

姜唐湖进洪闸自然地面高程为19.10～20.8m，闸址区地层主要为第四系冲、洪积地层，自上而下可分为8层，闸室持力层为第3层粉质粘土和重粉质壤土，其下第4层为轻粉壤土、夹砂壤土，第5层为细砂，其层底高程为9.00m。

1.3水文地质

闸址区地下水主要为存于第2层粉质壤土中的潜水和第5层细砂中的承压水，潜水位高程19.00m左右，承压水位高程在18.50m左右。

二、选择降水方法

2.1降水的分区

姜唐湖进洪闸上下游之间纵向达207.750m，上游抛石槽与闸室之间开挖浅，闸底板建基面高程17.60m，验算承压水头的作用，不会造成地基突涌破坏。基础施工只需降排潜水，依据基坑粉质粘土土质，可用基坑周边挖排水沟、集水井明排。

承压水作用验算如下：承压水高程18.50m，隔水层底高程13.00m，隔水层底面积单位面积上受到的承压水浮托力γωz应小于建基面以下隔水层的土重γz0，γ为土的湿密度，其取2.01t/m3，则地基土不会发生突涌破坏，即γωz≤γz0

z0=（18.5-13）/2.01=2.75m，小于残留隔水层厚度3.9m。

消力池与下游抛石槽之间挖方较深，需要同时降排地表潜水和承压水，并且降水面积大，约5.3万降水深度12m，降水持续时间长。从降水费用和降水的安全性进行分析，选择降水方法。

2.2深基坑降水

姜唐湖进洪闸消力池与抛石槽之间是深基坑施工，有降水面积大，降水深度大，降水量大，降水持续时间长和施工干扰大等诸多特点，若按传统的井点降水法需在坑内，坑外布置较多的深井井点，抽水的管路对土方开挖和基础施工干扰较大，从而加大了降水安全性的风险，长时间连续降水运行维护费用很高。通过对费用，安全性和施工便利、工期等诸因素的权衡比较，采用在基坑周围使用水泥土截渗墙形成封闭的截水帷幕，截渗墙插入承压水层下的相对不透水层内进行止水，而不需进行连续的大量降排地下水，既保护了地下水资源，也避免大量降水对闸室结构的影响。

三、止水帷幕水泥截渗墙的设计

3.1止水帷幕的厚度计算

截水帷幕的渗透系数宜小于1.0×10-6/s，依据水泥土强度和渗透性之间的关系，取含水层土样做水泥配比试验，取得不同水泥掺入比和不同水灰比的水泥土料抗压强度，渗透系数，渗透破坏比降等指标。

防渗墙的厚度δ=H/J=11/80=15

式中H―防渗墙两侧的水头差取18.5-7.5=11.0m

J―水泥土计算允许渗透比降，取80（水泥土破坏比降大于200）。

3.2止水帷幕插入深度的计算

落底式竖向截水帷幕应插入不透水层，其插入深度可按l=0.2hw-0.5b进行计算。

式中l―帷幕插入不透水层的深度

hw―作用水头，取18.5-7.5=11m

b―帷幕厚度，取15

l=0.2×11-0.5×0.15 取2.1m

3.3基坑与截水帷幕布置

截水帷幕尽量靠近基坑布置，从而减少截水帷幕的工程量。

四、止水帷幕水泥土截渗墙的施工

4.1地质复勘

使用地质钻机复勘承压水下不透水层的层面高程，确定水泥土截渗墙底高程作为控制依据。

4.2水泥的掺入比确定

室内配比试验确定水泥的掺入比为15%，换算实搅每米深度的掺入量，进行控制。

4.3施工机械与搅拌工艺

使用BJS-Y25型三轴小直径深层搅拌机，三轴之间的轴距32叶片外径38，满足搅拌土体相交处的厚度大于15，为保证工程质量，采取二搅一喷的工艺进行施工。

五、基坑滞水量的计算与深井布置

基坑内总排水量Q=V×0.7W=330000×0.7×0.33=76230m3

V―基坑内总挖掘的土方量，取33万m3（含降水至基底0.5m以下方量）

W―地基土每立方米天然平均含水量，取0.33m3

由于抛石槽开挖最深，且该部分工序少，便于施工和管井的保护，将管井布置在抛石槽处的挡土墙前端1m处。

六、深井井点的构造

深井井点间距一般取20m，井底超降水水位6-8m，管材使用透水率不小于25%的无砂水泥管，管内径一般不小于35，依据透水层的颗粒分析取用滤料和滤布的规格。该工程使用管外10厚的粗砂作为填隙滤料，并且井外缠绕80目的滤布一层，做到出水不出砂，从而保证地基土层的完好。

七、深井点的施工

使用回转钻清水造浆护壁成孔，托盘（浮板）法安装透水井管。钻探施工达到设计深度，宜超钻0.3～0.5m，用大泵量冲洗泥浆，减少沉淀，下管后及时注入清水，稀释泥浆密度接近1.05后，投入装备好的滤料，滤料应超填2.m以上。洗井对单井的出水量影响较大，采用分级自上而下和抽停相间的程序进行抽水洗井，可取得较好的效果。

八、结论

实践证明，姜唐湖进洪闸采用该方法施工是成功的，最深处下游抛石槽均满足了干地施工。这种方法在城区深基坑施工中值得借鉴，可避免大量降水对既有建筑物的影响。

参考文献

【1】JGJ120-2012，《建筑基坑支护技术规程》【S】.北京：中国建筑工业出版社，2012.

【2】DL/T5425-2009《深层搅拌法技术规范》【S】.北京：中国电力出版社，2009.

【3】《井点降水设计与施工》【S】.上海：上海科学普及出版社，2004.