上海新湖房地产开发有限公司 上海 200063
摘要：在我国工程项目建设中，基础结构的稳定性对工程整体使用安全性有较大影响，基坑施工中采取科学的深井降水技术措施能够提升基坑挖土的质量，防止挖土中发生事故，保证基坑施工推进进度，本文就深井降水进行了概述，分析了其对挖土的作用，进而以某工程项目为例探讨了基坑施工中深井降水技术操作的情况。
关键词：深井降水法；挖土；基坑；应用及作用
引言
基坑施工中进行降水操作是为了降低地下水水位，以防基坑施工中发生地下水渗漏问题而影响基坑开挖的安全性，深井降水技术是管井降水的一种，它主要是采用抽吸的方式对地下水进行处理从而降低地下水位，在工程建设中要根据地质、水文等施工区域条件进行综合分析后科学选择降水技术措施。
1.深井降水法的概念理论
深井井点又称大口径井点，它是由抽水设备、吸水管、滤水井管三部分组成的。深井降水的施工工艺非常简单，排水量也很大，在一般的项目工程施工过程中有着很重要的影响。在地下水丰富的区域通常使用深井降水法，这些区域的土质细腻，对建筑物的支撑能力较弱，故应加强其抗压能力。深井降水法可以减小地下水对基坑挖掘造成的影响，进一步促进了项目工程施工。深井降水法还应该强化坑基结构，因为地下水会不断侵蚀地下的土石构层，将土石结构侵蚀成了抗压能力很低的碎石结构。
2.深井降水法的工艺原理
在此法中使用正循环法进行钻孔，借助钻杆和钻具的自身重力带动周围的泥浆进行顺时针旋转，使得周围泥土不断被搅动，从而形成井的钻孔。在钻孔时，泥浆泵持续向钻孔中搅动泥浆，从而将泥浆中的杂质带出甩回地面。没有了杂质的泥浆能很好地稳固井口，在钻孔时增强井口的抗压能力。在利用深井降水法处理基坑时，一定要把施工安全性放在第一位，遵守安全施工的原则，使用科学有效的监管方法最大程度的提高施工效率。在布井的过程中，应该增加给地下补给的布井数量，遵循“周边多，中间少”的原则，为了避免过滤效果的降低，应该把过滤层放置到泥沙中。在完成钻探工作之后，为了避免因洗井工作没有及时开展而造成井内泥砂的淤积现象出现，应该立即展开洗井工作。在选取水泵时，应选取与静的出水能力相适应的水泵，在选择水泵规格时，要注意应与具体的施工深井相匹配。
3.简要分析深井降水法对于基坑挖土的意义
气态空隙气体、液态水与固态土颗粒三部分组成了基坑土体。在基坑的建设施工过程中，基坑底标高往往低于自然界的地下水位，所以，在开挖土方前就应抽排出基坑里的地下水，这样一来不仅可以给挖土作业建造一个比较干燥的作业面，还能防止坍塌事故的发生，方便了基础施工。在基坑的降水作业中，由于土壤的渗透性，基坑的局部降水会使地下水在基坑内外的水源发生改变，造成地下水垂向或径向流动的现象。在地下水渗流的影响之下，土体结构会有所改变，土壤颗粒的位置也会出现变动，在基坑的薄弱处，土壤颗粒会随着水引发流砂、突涌、管涌等灾害，从而给整个基坑施工的安全带来不良影响。与此同时，土体内水的不断流失会影响土体的应力状态，导致土体出现固结沉降的现象，提高了土体的有效应力，而且，土层的垂直压缩程度和距离降水影响曲线的中点位置远近成反比，这就对附近建筑物的地基基础产生了很严重的影响。因为土体有蠕变性的特点，孔隙水的压力受土层的固结变形滞后而逐渐消散，就算因基坑降水土体的固结度为100%时，土层仍旧未停止变形，而且土层越厚，土体的蠕变时间就越长。所以，科学合理的降水方式不但是基坑施工安全的有力保障，还是对确保地下管线稳固和基坑周边建筑物安全的重要需求。在降水集中、地下水的水位较高以及地下水水量丰富的地区，深井降水法十分常见，在这些区域都不便于建筑基坑挖掘作业的有效开展，所以应该及时处理掉地下水问题。在施工过程中，深井降水法必须注意并强调细节问题，而且要提前规划设计好施工的全部流程，深井降水法在一定程度上可以有效改善基坑的利用效果，还可以提高建筑的稳固性和安全性。深井降水法的主要作用有两点，一是处理改善了建筑基坑的地下水问题，二是健全完善了可以加强基坑抗压力的施工手段。
4.研究基坑深井降水法的实际应用
4.1项目工程概况
该项目工程的任务为建设4栋居民楼和部分附属建筑物，整体建造3层地下室，局部设置一层地下车库和地下的连通道路，此工程大约需要占据24250㎡基坑进行建筑施工。
4.2地下水
现在，上海地区的年平均低地下水水位埋深在地表下的1.5m处，高地下水水位埋深在地表下的0.50~0.70m处。
现规划建造场地浅土层的潜水，随着降水量、气候、季节等因素的变化，潜水位埋的位置也会有所改变。在本次勘察中，可以检测到潜水位埋的稳定水位通常处于地表下0.80~1.50m左右，其对应的标高通常处于3.11m~1.75m的位置，平均的潜水位埋标高是2.26m。基坑围护的位置按照地下的高水位埋深0.50m应用计算。
本项目工程的基坑开挖所处土层的大致范围是粉性、砂性土，它是浅层潜水的主要含水层，土壤渗透性好，在该层土方的开挖过程中，该层砂质粉土会因潜水渗流而出现流砂现象，对围护结构和基层开挖面的稳定性都造成了一定程度的影响，因此，在基坑开挖时，需要地下水位至少下降到基坑开挖面以下的0.5m~1.0m处。采取的降水方式主要为疏干方式，依据基坑开挖的深度可以适当选用深井降水法。
4.3质量较低的地质现象
4.3.1厚层填土、暗浜现象
暗浜的浜底标高大致在-0.09m处，填土含有大量的建筑垃圾，只有少量的有机质，一般需要在围护施工之前就换填完毕。
除此之外，拟建场地的填土一般较厚，其上部位置有大量煤渣、砖块、碎石等建筑垃圾。因为厚层填土不利于成桩和围护结构施工，所以，在围护施工之前就要完成建筑垃圾的清除工作。
4.3.2地下障碍物
拟建场地处于原来的棚户区，建筑物间距离小，还存在部分旧污水管、旧建筑等没有清除完全，因此在基础工程施工开展之前，务必及时完成浅部杂填土和清除地下障碍物的换填工作，特别是对南区地下室的南扩工作，仔细摸探新维护边界区域的地下障碍物等不良地质，使通道的实际具体位置得到明确，并反映到具体施工图中。
与此同时，在围护施工前，应该清除掉部分存在场地内的坡道和废弃人防还需要探明分布于场地东南侧的一些废弃工程桩和老围护桩，并且针对废弃工程桩和老围护桩制备完善的清障方案，在围护施工前就完成所有清障工作。
4.4基坑降水的施工
4.4.1基坑降水施工流程
基坑降水施工流程如下图。
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4.4.2项目工程施工方法
挖土施工的顺序应与深井施工的顺序相匹配，在开始施工之前应与有关部门单位沟通协商决定。
（1）确定井位
要依据基坑围护平面图与深井平面图二者来确定最科学合理的孔位，在布置平面时可以按照大约200平方米的基坑面积设置一口深井，在放样时如若收到地下障碍物的干扰，应及时予以清除，如果设置的井位和工程桩有冲突，需要依据现场的实际情况做合理调整。
（2）护筒的埋设
在布设的井位应提前埋设好Ø750钢制孔口护筒，护筒的位置一定要与相应平面垂直、放置周正，护筒底部入土厚度不低于200nm，为了防止孔口出现塌方，护筒和周围土体间的环形间隙必须利用粘土分层回填完全并务实牢固，还要在护筒的一侧设置溢浆口和泥浆槽连通起来。
（3）钻机就位
安装钻机时，应保证钻机的位置水平、周正、牢固，保证井位中心、钻机转盘中心与天车中心这三点必须在一条铅垂线上。
（4）成孔
利用回转钻形式进行钻孔、泥浆循环排渣、自然造浆护壁的施工工艺，确保开孔的孔径在φ700mm处，一径到底，成孔时的泥浆比重应控制在1.15~1.25的范围内，针对易缩径、易塌地层，要灵活调整泥浆比重，避免缩径、塌孔等不良现象产生。在开钻之前应保证成孔的垂直度、钻杆的垂直度，还需要注意井管与成孔是否同心。
（5）清孔换浆
在钻孔深度达到要求之后，应立即把钻头提离孔底200nm处左右，使泥浆性能自行调整，还应该采用低速回转的方式来正循环清孔，当孔内的淤积杂物被逐渐排出孔外、泥浆比重低于1.05时即清孔完成。清孔这一道工序是决定成井质量好坏的重要一环，所以必须严肃对待，不能有丝毫马虎，一定要确保质量合格后才能传至下道工序中去。
（6）安装井管
在完成清孔工作后，为了不出现塌孔现象，需要立即进行井管的安装；在下管时，需要设置一套直径比孔径小5厘米的找正器（扶正器）在井管的上下两端处，以确保滤水管处于居中位置。使用卷扬机分段下设，把每个分段都焊接密封牢固，下设到距井底表面约1.0m处的位置。在安置井管时，上下节对接要确保同心，保证垂直于孔中间位置；井管的顶部比自然地面要高出大约500nm处。在下井管的过程中应保持持续进行工作，勿中途停止，如果遇上机械故障引起沉积过厚或者塌孔，应立即拔出井管，清孔后再重新下管，谨记不要把井管强插入坍塌孔底。
（7）滤料填充
在完成井管沉放后，在井管和土壁之间要及时填充粗砂滤料，滤料的质量应符合级配标准，把不属于设计砂砾规格的颗粒筛除掉，确保砂砾的杂质含量小于3%，合格率高于90%。
（8）封闭井口
在使用粘性土进行封孔时，围填前应保证填入的是粒径小于3cm的粘土碎粒，以避免“架桥”现象出现。还要控制好下管的数量和速度，依据“少放慢下”的原则沿井管的边缘围填。最后封闭好井管口外。
（9）洗井
针对疏干深井应运用空压机方式洗井，当通过进气管的压缩空气排到排水管下部时，排水管外的气水混合物的密度大于排水管外的气水混合物密度，从而在管的内外有压力差形成，管外的泥水混合物随着压力差流进管内，从而在井管内就产生了水、土、气的三相混合物，它的密度与掺气量成反比，滤料中的泥土随着不断排出管外的三相混合物而越来越少，直到洗井完毕，含砂率≤1/1000。
洗井完毕后开始下泵试抽，没有问题则表示成井完毕，能够投入应用。
（10）排水
在降水运行和洗井的过程中，要利用管道把水排到四周的明渠（沟）中，利用排水沟把水排到预设在场外的排水渠中，应该按时清理场地周围的排水管道，保证排水系统畅通无阻。
结束语
总之，地下水水位控制对于基坑施工安全性与建筑基础结构的稳定性有较大影响作用，进行基坑施工时一定要根据工程情况科学安排降水技术操作，在本文所提到的项目中，由于工程土层结构相对松散、地下水位相对较高，因此采用了深井降水的技术措施，降水施工必须做好相应排水配套设施的建设，以保证降水措施能够达到预期效果，降水后地下水位下降，再进行挖土施工能够保证基坑底部施工的干燥、安全，从而提升基坑施工整体顺畅性。
参考文献：
[1]游洋，阎长虹，刘实等.复杂地质条件下某深大基坑降水方案优化设计[J].工程地质学报，2017，25（3）：715-722.DOI：10.13544/j.cnki.jeg.2017.03.018.