关于船闸基坑深井降水施工技术探究

赵作鹏

（湖南省航务工程有限公司，湖南 长沙 410000）

船闸建筑项目对建设技术要求较高，在建设规划过程中，需首先考虑深井降水施工，随后方可开展船闸基坑建设工作，但就实际而言，部分项目在深井降水技术应用方面存在一定问题，因此积极开展闸基坑深井降水施工研究对于后续顺利开展船闸基坑建设工作具有重要的现实意义。

某船闸工程的建设标准属于四级指标，目标区域的高程为13.25～26.50 m，基坑建设作业的最低高程为7.54 m，设计作业深度为14.54 m，船闸基坑规划形状为矩形，整体工程根据对应地勘报告显示作业区域的整体地段地质符合基本作业施工要求，规划区域的地下10 m位置的主要土质为黏土，少数区域为粉质黏土，底部土壤环境为具有一定渗透性的重粉质砂壤土[1]。

深井降水施工作业是船闸基坑项目的前置工序之一，是维持基坑建设顺利开展的重要基础项目。目前，由于作业区域的地下水系较为丰沛，基坑作业难度较高，且底部土壤环境为一层为渗透性比较强的沙壤土，在大面积开挖作业下可能出现流砂问题。结合本工程的地质报告数据，在进行详细分析后发现，应采用波纹管深井降水法辅助作业。

该项目的原地面高程26.5 m，顶部为黏性土。下部高程13.25～26.5 m的中间区域为地下潜水层，夹层中的粉质黏土层厚7 m；高程0.5～12.5 m之间为粉砂，结构较软，具有较高的渗透性，在常规开挖作业条件下可能导致管涌与流砂现象，主体结构持力层处于该区域范围内。该土层中的粉质黏土在地下水系径流作用下可能产生边坡坍塌，因此在基坑建设阶段需在周边位置建设对应的降水设施。根据不同井点降水的作用范围：管井降水对于底层水量较大、高渗透性土层具备较好的降水效果。降水深度可达到7 m左右。本工程船闸规划建设的基坑底部桩顶高度为6.35 m，结合实际建设需求，基坑水位应降低至5.22 m以下，降水深度达6.23 m，根据地质勘查获取的数据以及同类建设项目的相关施工经验，此类项目通常应分级管井降水，通过多级降水方案满足规定的降水设计，从而确保基坑底部干燥性。

1）降水井的设计布置。将下闸位置的基坑作为标准基坑进行降水量计算，根据设计图纸规划要求，沿基坑侧向位置，每20 m布置3口降水井，共6口，且距离结构边距离4 m，井深设计在24 m，直径为0.3 m。

2）井点结构。结合设计方案以及实际区域情况，管井设计方案主要采用直立式，钻孔直径为0.4 cm，钻孔中加入0.28 m透水管材，通过多级链接方式，单极长度为5 m。透水铁管外表面增加多层铁网，多级铁管之间进行焊接，随后在外表面添加粗砂滤料。单个降水井中布置一台潜水泵，扬程为40 m。

3）井点后续作业施工：在规划建设的船闸基坑位置中进行井点施工，预计规划应用多台钻机交替施工，一周内即可落实井点施工。在施工过程中，首先应落实泥浆护壁，维持钻孔区域的土壤结构正常，井管安装高度达到规定设计标准后需进行洗孔。此操作过程逐渐借助境内的潜水泵进行，并将排水导入到预先设置的抽排管道内，从而将井内的地下水转移至下游围堰外。

4）井点封闭。结合规划建设方案内容，在完成基本项目建设后，应进行基坑外围的土壤回填，同时对周边井点区域进行密闭处理，避免底部的地下水出现外溢问题；封堵方案主要采用粗砂混合C20混凝土进行封堵操作[2-3]。

规划井点→深井工钻孔作业→孔内清理→增加滤料→安装波纹管→深井壁回填以及孔壁过滤安装→加装水泵抽水→试抽→移除设备及封井[4]。

1）明确渗透系数。在作业准备阶段中，技术人员应优先进行地质资料核对以及分析，然后根据作业规划方案，明确结合施工现场的地质情况，计算涌水量，随后计算出预定规划建设位置的深井间距、深度、管径等数据内容。此外，井点布置方案应采取环形，同时做好封闭工作。在缺少目标区域的地质资料时，则应积极开展降水试验，根据相关数据报告确定土壤的渗透系数。

2）成孔。在落实成孔建设前，应优先开展井位测放，随后结合平面图进行孔位的合理布置，在实建过程中，应结合地形因素进行对应调整，随后在目标区域土层中插入波纹管，并采用黏性土进行整体回填，为消除施工过程中出现的地下水回涌问题，护口管顶部应高于地面一定距离。在安装钻机过程中，应首先确保底座处于稳定状态，钻机应与规划孔位相互对接，确保转盘、吊钩、孔处于同一轴线位置。钻孔时可根据需求采用不同类型的钻机设备，并确保成孔直径在0.6 m左右，在作业过程中，应合理控制泥浆的稠度，避免出现过稀或浓稠问题，同时对成孔进行彻底清理，避免出现井底淤积问题。

3）下井管。该项目规划井的整退直径为0.28 m的大直径轻质波纹管，单节长度控制在5 m，在进行初步加工时，要确保整体管材质量符合建设规划需求，在作业准备前应积极做好管材加工检测以及测量工作，确保孔深满足建设需求后进行下放，下放过程中要和孔中心对准，以此使得滤水管进入到预定位置，井管中的管道应做好焊接，避免出现透水，随后放入到规定深度后，进行井口封闭。在回填前需对井管进行高度测量，要确保填砾一次完成，滤料的投入量应与设计使用量相等[5]。

4）封闭井口。此布操作主要采用黏性土施工，为降低井口封闭过程中的架桥问题，围填准备阶段应首先进行黏土捣碎操作，围填过程中确保黏土压实，并做好井管外的封闭工作。

成井建设完成后，需铺设电缆、排水管线等，同时做好两类线路的规划布置工作，同时确保排水管线以及集水池连通，做好防渗漏工作，随后将导出的井水直接汇入到集水池中。在试抽准备阶段需对电线管路进行多次复检，确保电线管路通常后进行实际操作。此外，要根据排水需求，适当增加一定数量的发电机组，做好排水泵与发电机的连通工作，同时根据当地环境条件，做好应急发电方案的制定工作，避免在意外停电时影响整体抽水作业；基坑底部位置应布设观测井，同时基坑面积及数量应与设计方案相同，控制好降水情况。在抽水作业期间，应委派专人对抽水作业进行全时段监控，当发现抽水工作异常时应积极做出对应处理方案。

在施工完成一口井之后，建设人员应进行抽水以此观测出水量，试抽水的准备阶段应做好要地面标高和静水位的检测，确保抽排水系统的工作状态符合预期。

在基坑建设准备作业中，工作人员应提前开展降水井试抽水，从而控制基坑作业过程中的地下水位。降水井运行期间，需制定轮流值班制度，对相关数据进行对应检测。降水井试运行时需进行对应数据的分析与整理工作，科学规划降水工作，加大降水井的应用效率。在降水井试运行阶段时，技术人员需重视基坑的明渠排水效能，在遭遇雨天时需在基坑位置增加外部排水设备。降水井试运行时需定期检查井下的潜水泵，若发现潜水泵出现工作异常，则应及时更换水泵。降水过程要确保电力系统维持不断，增加对应数量的应急发电机，一旦出现意外停电时，可采用备用发电机及时供电，同时此过程须在尽可能短的时间内完成，以免出现降水回流问题。

降水监测。在基坑水位检测应采用信息化检测手段，深井降水作业展开后，技术人员需针对井下水位进行每天四次的周期性观测，当水位逐渐下降至船闸主体结构基坑底以下0.5 m后，可降低观测频率。另外，应维持水位观测，记录水位异常变化情况，同时做地下水防回流操作，制定应急准备方案，从而保证正常施工。

降水维护。降水井运作过程中，为维持地下水位，需对潜水泵进行周期性维护，以此确保抽水作业稳定。潜水泵要制定维护工作方案，降水井作业应保持连续性，同时安装对应的备用潜水泵。在降水作业中维持降水井外部密封，开掘作业时要避免破坏降水井外部结构，回填时应保证降水井周边回填土方量均衡，避免出现单侧压力过大导致井管倾倒或变形。

在该项目作业期间，由于当地降水量大。在后续作业过程中降雨次数将为频繁，为避免出现雨水渗漏问题，减小雨水对基坑作业的影响，设计人员在规定区域位置另外增设了明排水沟，在下闸区域的两侧位置分别建设了一个l m×l m×2 m集水坑，并配备水泵抽水，另外在边坡位置增设隔水网布，消除雨水对边坡造成的影响。由于该地区土质情况复杂且夹层较多。结合相关地质勘察资料可知，该区域的地质主要受到周边水系泥沙淤积形成的，存在较多的粉质粘土夹层，且整体分布不规则、各处位置厚度不尽相同。粉质粘土夹层可能影响地下水下通过铁丝纱布渗进深水井，同时透过附近的粉质黏土层流入外部区域，进而导致周边边坡的出现结构软化情况，因此，该区域的降水井数量与实际需求数量不相符合。结合地质勘察资料，确定该项目规划地下水位的深度，并在开挖作业前进行抽水试验，同时反复对单井土层渗透系数、涌水量进行多次校核计算，结合作业区域周边水系对基坑边坡结构稳定造成的影响因素，要消除边坡透水层出现的结构松动问题，则应对井间距做好加密处理，综合考虑，下闸位置在规划设计方案基础上增加4口深井，且间距控制在5 m，共需打14口深管井。以实际效果来看，在后续试抽水中，基坑底部土壤较为干燥，整体降水效果良好。

1）基坑作业前，需定期进行自然水位监测，在初期抽水作业需采取每天四次的基坑水位监测，待水位接近基坑设计水位后采取每天两次的降水监测。

2）落实观测记录工作。在水位监测过程中，技术人员应结合各类设备的运行数据以及实际水位下降情况确定降水的整体速率，确定水位的实际变化情况，并计算后续降水操作时间，并对降水方案的实际效能进行分析，随后结合相关数据对降水工作方案进行调整，消除各类异常抽水作业问题，确保整体抽水作业效率。

3）降水期内应维持作业连续，抽水作业时应将地下水导出待预设的集水池位置，避免出现回渗。另外，为进一步预防连续降雨天气造成的雨水聚集以及回流问题，应在集水池位置增加抽水泵，做好地下水的外排工作，避免自然降水造成基坑积水，消除下渗问题。在布置水泵时，应根据实际需求安装高功率排水水泵，以此保证整体排水效果。

4）根据基坑降水幅度，后期地面可能出现一定幅度的沉降，为进可能维护周围建筑结构稳定，该项目在作业方案规划方面采用灌井作业法，尽可能实现排水实际作业与计划祖业指标的相互对应。根据项目实际作业情况观察，由于该项目所在地区属于软质土层，距离周围的建筑尚有一定距离，因此基坑降水对周边区域的建筑影响加下哦。为确保建筑物的结构稳定，需在降排水的过程中，定期检查周边建筑物情况，当发现建筑结构出现位移情况时，则应中制排水作业，并委派专人开展作业方案优化升级，建立应对方案，保证深降水作业顺利完成。

深基坑施工作业通常将对周边地形环境造成一定影响，因此，相关作业单位应给予重视。在地下水降水处理过程中，可能出现管涌、流沙等问题，不利于后续基坑开挖作业，为了确保基坑建设项目顺利落实，施工班组应结合地质条件合理制定降水井的作业规划方案，确保地下水位处在合理的范围内，不能给周边的建筑物造成任何的安全影响，同时提高施工的安全性。