三亚某深基坑降水工程设计与施工
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摘 要：阐述了三亚某深基坑降水工程采用人挖大口径井降水方案的成功运用，为三亚地区深基坑降水工程提供了一种新的设计与施工方案。
关键词：人挖大口径井；深基坑降水；设计与施工
Abstract: This paper describes the Sanya of certain deep foundation pit dewatering engineering using dig large diameter well dewatering scheme successfully, for the Sanya region of the dewatering of deep foundation pit project provides a new design and construction scheme.
Key words: people dig large diameter well; deep foundation pit; design and construction
中图分类号：TU74文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）03-0020-02
前言
三亚市在2000年之前，城市兴建的建筑物主要以中低层为主，基坑开挖深度基本在4m左右（一层地下室），在此期间普通采用基坑降水工艺有轻型井点降水、机械管井和全充料砂井导水，均取得较好的效果。但随着近年来20～30层高层建筑的不断兴建，深基坑工程也逐渐增多，在深基坑工程中出现了采用以往降水工艺而降水失败的现象。通过调查分析，我们找出其降水失败的主要原因：即三亚市区由于上部含水层为饱和弱透水层（粉细砂层）且厚度较大，在深基坑工程中用轻型井点管至少要埋藏在10m以下，因受设备实际能力的限制，一般很难达到疏干大于8m以上的深度，即使将井点泵组及管路下埋深些，但由于在井点施工过程中，泥浆过稠，填料时换浆不彻底，造成井点管工作时被糊死，已失去了其应有的功效；使用机械管井和全充料砂井导水，由于泥皮的形成，使滞水渗入井内受阻，又由于含水层中水量不大、水压小，粉细粒砂土也易堵塞滤管的细小孔隙。以上降水工艺的不足造成降水效果不理想，为此，我们在本工程提出人挖大口径井降水方案，被建设方采用，并在施工中得到检验，证明是可行的，效果良好。
一、工程概况
本基坑工程位于三亚市迎宾路北侧，楼高20层，采用桩基上的箱形基础，有两层地下室，基坑设计深度为-9.5m，其基底面积约1500m2。地下室西侧边界距现有三亚东河上游约10m，北侧距金鸡岭路约9m；东侧南部距学院路约10m，东侧北部距沙场约5m；南侧距迎宾路大于约5m。由于场地狭窄，基坑无法放坡开挖，故基坑四周布设了护坡桩（桩径ф600mm，桩长15.0m，桩中心距1.2m）。该场地需疏干的第一含水层（①粉细砂层）属潜水类型，静止水位-1.5m，根据以往的施工经验，第①层粉细砂含水层在进行基坑开挖时易发生涌砂与坍土现象，在此情况下若进行大面积开挖，将导致坑壁失稳，从而影响相临建筑物的稳定性。受甲方委托，我院对该工程进行专门的基坑降水设计，要求将地下水降至-10.0m，并阻截基坑水涌入基坑（基坑内残余水不要求疏干），使基坑开挖后坑壁四周不坍塌。施工期30天，维护期120天。
二、场区地质条件
拟建场地位于滨海堆积阶地上，地形平坦。第四纪沉积层厚约7m，埋深50m内地层依次为粉细砂、粉质粘土、中粗砂和粉质粘土及粘土互层；地层在水平方向上基本均一，但在垂直方向上颗粒粗细及塑性大小经常有所变化，地层简易柱状图见图1。本次降水主要疏干层为①粉细砂层，该层成层分布于场区；上部颗粒较细，下部颗粒较粗且粘粒含量较大。静止水位-1.5m，渗透系数k=0.312m/d，总出水量约110m3/d，属饱和弱透水含水层。③粉细砂和⑤中砂层地下水属微承压水，静止水位分别为-10.9m和-17.1m，对基坑降水无影响。
三、降水设计
降水方案的选取及采用的技术手段，是确保降水工程一次性成功的首要环节。我们针对本工程持点，在设计中考虑了两种技术方案，并进行了简易的试验比较，依据试验所获得的准确资料及实际效果，最后选定较优的降水方案，现分述如下：
1、试验
（1）机械管井和全充料式砂井导水效果试验
本试验的目的，一是证实机械管井对第一含水层的降水效果；二是根据③层地下水的水关差，将第一含水层滞水通过全充料式砂井导至第②、③含水层，再由管井排出，以证实对第一含水层的降水效果。
试验方法：抽水井由CZ—22型钻机施工，洗井方式为活塞和空压机联合洗井；观测孔由工程钻机施工，清水钻进。井与砂井，观测孔相关位置见图2，其结构如下：
井：孔径ф550、井径ф250、井深20.0m、砾料2～4mm，过滤器为铸铁管打眼缠丝，外包棕皮。观测孔：孔径ф300、井径ф67、井深11.0m、其余同井。在以观测孔1为中心直径圆环上均布料6个井；井径ф300、井深20.0m、砾料2～4mm。
试验效果：井1、井2连续抽水24小时，发现观1、观2水位不动，通过抽水井滤管内壁观察，在-6.00～-8.50m内并无滴水现象。由此可看出机械管井和全充料式砂井对第一含水层的降水效果是不理想的。
（2）人挖大口径井试验
人挖大口径成井无泥浆影响，含水层越松散，填砾规格比常规放大；由于口径大，可使进水面积增加，进水量增大，再验证降水效果如何。
试验方法：人工沉管法施工两口井，抽水井与观测井除填砾规格不同外，其余结构相同——孔径ф1100、井径ф450、孔深11.0m；过滤器为自制钢筋骨架过滤器外包窗纱网，其长度为4500；填料：抽水井为5～20mm，观测井3～10mm；两井间距6m，一井抽水（井1），一井作为观测孔（井2），井1抽完后，再抽井2，对比填砾效果。
试验效果：抽水井（井1）开泵抽水几分钟后，观测孔（井2）既有所反映，井1连续抽水24小时后，观测孔（井2）水位下降0.23m，但发现抽水井出砂；后对观测井抽水、无来砂现象，说明填砾规格只能放大至此（3～10mm）。据单井出水量与水位下降资料分析，粉细砂①层确为一饱和弱透水层；渗透系数和影响半径都很小。同时，说明此方法对这一地区降水是有效的，可行的。
2、降水方案的选取
通过试验对比可以看出：采用人挖大口径井，无泥浆影响，而且进水面积大，从单井抽水的干扰半径来看，只要合理地调整井的间距，将能有效的降低第一含水层的水位；而采用机械管井，则因水量小造成洗井不彻底，冲击的成孔方式挤实了含水层（回转钻进成孔，因泥浆量大，无法排放，未采用），因而对降低第一含水层水位效果微小；砂井的自渗能力也因施工缩孔及受实际施工条件的限制（无法大水量清孔换浆）而无力将第一含水层的地下水导至下部含水层；采用轻型井点，要求一次性降深至-10.0m，在以往的工程实际施工中效果不佳。由于②层粉质粘土为一隔水层，下部含水层水位均在-10.0m以下，实际上只需将第一含水层地下水疏干，就能满足基坑开挖要求。故而我们选定人挖大口径井降水方案。但根据第一含水层为饱和弱透水性粉细砂层，且水平分布于场区，在水位降到最低时，在接近含水层底板0～40cm层间必有残存水存在，当基坑开挖时还将有部份残余水携砂土流出，而影响坑壁的稳定性。为此采取在两护坡桩之间用素混凝土封堵，让残余水水头抬高，流向抽水井内而排出。概而言之，本工程的降水方案是：以人挖大口径井抽水来尽可能地降低第一含水层水头，接近砂层底板的部份残余水用素混凝土封堵，以确保基础施工对降水的要求。