降水技术在泵站基坑封闭施工中的应用.pdf

2023.10艾魁焱，牛祥安（山东省水利工程局有限公司，山东 济南 250014）揖摘要铱 济南市四库连通调水工程泵站调节池、主厂房基坑深度达 10.8 m，属于深基坑危大工程，且地下水水位埋深较浅，基坑放坡开挖易引起坑壁失稳。由于工期紧张，基坑降排水是重中之重，关乎项目成败。要在较短的时间内，完成复杂地质条件下的基坑降水，实施过程中遇到了较大困难。项目部通过观测地下水位变化情况与施工方案相结合，通过增设降水井，合理选择水泵配置，逐步完善了降水方案，达到了降水目标，保证了基坑施工作业顺利进行。揖关键词铱 济南市；四库连通工程；深基坑施工；基坑降水揖中图分类号铱 TV675揖文献标志码铱 A揖文章编号铱 1009-6159渊2023冤-10-0040-03济南市东部水源四库连通调水施工 1 标段工程位于济南市东湖水库南侧，本标段建设任务为新建加压泵站 1 座，主要包括调节池、主厂房、副厂房、室内装修、水泵电机配套设备安装、管道安装、配套管件安装等。1基坑施工重点与难点1 号泵站工程主厂房和调节池均采用大底板基础形式，基坑开挖面积大，约 6 600 m2，基坑开挖最大深度为 10.8 m，开挖边坡 1颐1，属于深基坑危大工程。根据 济南市东部水源四库连通调水工程地质勘察报告，1 号泵站场区地下水类型按含水介质分为孔隙水、基岩裂隙水及岩溶水，各含水层间水力联系密切。场地分布的第于层、第盂层和第愚层砂壤土均具液化可能性。经现场实测地下水位线在开挖深度 2.5 m 处，地下水水位埋深较浅，基坑放坡开挖易引起边坡失稳。由于基坑深度较大，为确保汛期施工安全，指挥部多次召开调度会要求依0 以下工程汛期前务必完工。因工期紧，主厂房基坑降水技术难度大、工期风险高，本期工程能否按时完工，基坑降水项目是关键环节。2基坑施工措施项目经理组织编制了 1 号泵站基坑开挖、支护及降排水专项施工方案，并通过专家评审。基坑深度 9.4010.80 m，基坑开挖边坡 1颐1，施工过程中根据现场情况，采用挂网插筋喷混凝土支护。喷射 C20 混凝土，喷射厚度 100 mm，喷射自下而上，随挖随喷。土钉采用 椎25HRB400 钢筋，长度 20 m，入射角 15 毅，确保基坑边坡安全。通过查阅地质报告和现场开挖测试，得知降水区地质条件复杂，地下水位较浅，并显示多层地下水分布，由于紧邻白云湖，地下水量丰富，其各层埋深水位不一，因此采用管井法降水。为了获得重要的水文参数以及降水施工所需的各种参数，施工前在基坑四周和中心区分别设置 5 眼观测井，检验管井降水效果，若降水效果不理想，可及时与设计单位沟通调整降水方案。工程开工前，项目部组织专业技术人员对安全风险进行全面、系统的辨识，泵站基坑开挖深度达 10.8 m，属于开挖深度超过 5 m 的深基坑作业，可能导致基坑坍塌、高处坠落事故发生；降排水工程可能导致淹溺事故发生；被辨识为重大危险源。按照水利水电工程施工安全管理导则（SL721-2015）要求，公司明确了四级管控层级及管控责任人，并在基坑施工醒目区域张贴安全风险分级管控告知牌、安全风险分级空间四色分布图。收稿日期：2023-04-29作者简介：艾魁焱（1990），男，工程师山东水利40窑窑2023.10为确保基坑稳定，项目部设置控制点对基坑结构稳定性进行监测，水平位移控制点布设 3个，因基坑面积大，基坑边比较长，利用深埋基准点做起算点，用二级导线在场内加密基准点，形成控制网。水平位移采用准直线法进行观测，利用加密点间形成的准直线观测基坑边缘的位移量。沉降观测采用 DS05 精密水准仪，按 建筑变形测量规范（JGJ8-2016）二级水准导线测量技术的要求进行往返闭合测量。针对深基坑作业和降排水作业过程中的安全管理，项目部制定了相应的控制措施。包括工程技术措施、管理措施、教育培训措施、应急处置措施、个体防护措施等。在降排水作业时由两名专职安全员负责巡视监督，观察基坑有无渗漏现象，有无涌土、流沙现象；基坑场地地表水、地下水排放是否正常，基坑降水设施运转是否正常；对巡视情况作好记录，发现异常及时汇报，及时消除各类危险因素，预防各类事故的发生。项目部针对本工程的特点、技术难点、技术要求、质量标准、操作工艺等，通过技术交底、质量例会和班前会等形式对现场管理人员和施工人员进行培训和教育。在施工中严格质量控制，严把成井工艺过程、质量检验和抽水设备材料的质量、使用及维修管理，以确保成井合格率和抽水运行稳定性。施工过程中项目部积极开展 QC 小组活动，与监理单位、建设单位组成 QC 小组，针对“地质条件复杂”“地下水位高”“渗透系数大”等问题，运用“PDCA 循环”模式制定了详细的活动计划，运用头脑风暴法寻找影响质量的末端因素，通过收集资料和调查分析进行要因确认，要因确认后依据“5W1H 原则”制定对策。对策实施后，小组在施工中对每个要因进行核查落实，验证对策的正确性及可行性，并将最终结果进行记录。3基坑降水过程基坑降水，主要是将带有滤管的降水工具沉没到基坑四周的土中，利用水泵抽水，在不扰动土的结构情况下，将地下水抽出，以利基坑开挖。现场在基坑分级平台处设置管井排水，每 20 m左右设置降水井一处，井深 25 m，共计 13 眼降水井；在基坑四周和中心区域分别设置 5 眼观测井。根据基坑涌水量计算公式，通过计算得出基坑涌水量为 234.10 m3/d。项目部根据基坑涌水量计算结果初步确定了水泵功率和水泵机组，选用QY10-26/2-1.8 型潜水泵 9 台+QY15-26/2.2 型潜水泵 4 台，380 V 电压控制，降水井沿基坑二级开挖平台分散布设，每 20 m 设置一眼，共计 13眼。根据设计要求项目部制定了降水目标：地下水水位降至基坑建基面高程-0.50 m（高程 10.2 m）以下。项目安排专人每天 8 点、12 点、16 点、20 点观察 4 次，由测量员负责观测，施工员负责记录,观测时先在降水井管口上做好标高标记，根据读取的数据和标高，计算确定井内水位高程。每次测量完成后，将井顶部用盖子盖好，防止杂物垂落井内。经过一周的观测，降水井内平均水位高程10.7 m，观测井内平均水位高程 16.6 m，水位基本稳定。由此推断出地下水位高程曲线在 10.716.6 m 高程之间。地下水位高程与目标差距较大，表明基坑涌水量 Q 及地层渗透系数 K 远大于 Q 为 234.10 m3/d 和 K 为 0.20 m/d 的参考指标，经项目部商议决定通过调整水泵型号来达到降水目标。项目部将 13 眼降水井的水泵全部更换为3 kW 的 QY25-26-3 型潜水泵，经过一周的观测，降水井内平均水位高程 4.6 m，观测井内平均水位高程 14.2 m，水位基本稳定。降水井内水位线高程已降至目标高程 10.2 m 以下，但观测井内水位线高程还远远不够，故仍然不能满足施工要求。项目部继续更换水泵型号，采用 9 台200QJ32-26-4 型潜水泵+4 台 QY25-26-3 型潜水泵的配置，经过 3 d 观测，降水井内平均水位高程 2.5 m，观测井内平均水位高程 12.0 m，水位基本稳定。通过调整水泵型号，观测井内水位仍不能满足施工要求。通过两轮更换水泵，4台 2.2 kW+9台1.8 kW寅13 台 3 kW寅9 台 4 kW+4 台 3 kW，最后测得观艾魁焱，牛祥安：降水技术在泵站基坑封闭施工中的应用41窑窑2023.10测井水位高程 12.0 m，降水井平均水位高程 2.5 m，水位基本稳定。结果仍不能满足施工要求。项目部召开专题讨论会进行原因分析：基坑地下水水量较大，单靠调整水泵型号，已经很难达到预期目标，必须通过增加降水井来增加降水量；通过借鉴以往施工经验，增加降水井和缩短降水井间距，可以在增加降水量的同时使降水曲线趋于平缓，有利于降低最高水位线的高程。总结一期降水经验和讨论结果，项目部决定在每两眼井之间增加一眼新井，将降水井间距缩短为 10 m，新增降水井全部采用 QY25-26-3 型潜水泵，以确保降水量。方案确定后，项目部立即组织施工队伍进行二期降水井施工。二期新增 13 眼降水井全部配备 3 kW 水泵，水泵总配置调整为 17 台 3 kW+9台 4 kW 水泵组（水泵基本参数见表 1）。经过一周的观测，降水井内平均水位高程 1.5 m，观测井内平均水位高程 10.0 m，水位基本稳定。水位线高程已降至目标高程 10.2 m 以下，调整后的降水方案得到了验证，降水取得了成功。在后期基坑施工过程中，项目部安排专人每天对降水井和观测井水位高程进行观测,井内水位高程均稳定在目标高程 10.2 m 以下，整个基础施工期间未出现渗水现象。基础工程工期目标得以实现。降水过程地下水位曲线如图 1 示。表 1 水泵基本参数表序号型号功率/kW电压/V扬程/m流量/（m3 h-1）口径/mm台数1QY10-26/2-1.81.838026105092QY15-26/2.22.238026155043QY25-26-33380262565174200QJ32-26-4438026327594降水成效针对基坑水文地质条件复杂情况采用分期分批次降水方式，通过调整水泵配置逐步优化降水方案，将地下水位降至施工基础面以下并保持地下水位稳定。降水施工过程中为了获得重要的水文参数以及降水施工所需的各种参数，采取的措施是在基坑四周和中心区分别设置 5 眼观测井，用于检验降水效果；在遇到降水效果不理想的情况时，及时分析现状寻找解决方法，通过加密降水井数量，调整水泵型号配置，来实现降低地下水位的目的，最终达到预期的目标。在地质条件复杂、降水面积达 6 600 m2的大型基坑、地下水位充沛的区域，基坑降水获得成功，地下水位控制在建基面标高-0.50 m 以下，并持续稳定运行，使主厂房、调节池基础施工等工作提前近 20 d 开始实施，缓解后期施工压力，初步估算，减少抢工费近 10 万元，同时保障项目早日投入使用。本项目降水施工采用分期分批次降水方式，通过调整水泵配置逐步优化降水方案，为今后的基坑降水施工效率提升与管控提供了一定参考价值，可以利用此方法来提高类似工程的施工效率。通过将本次降水施工经验进行整理、归档、总结，形成了项目部 特殊基坑施工作业指导书，以便在复杂地质条件下，尤其是在黄河冲击平原地区，地下水丰富，地质条件复杂，透水层与不透水层交叉分布，夹杂流沙层的基坑降水施工中推广应用。参考文献1SL721-2015，水利水电工程施工安全管理导则S.2JGJ120-2012，建筑基坑支护技术规程S.3GB55003-2021，建筑与市政地基基础通用规范S.（责任编辑 赵其芬）艾魁焱，牛祥安：降水技术在泵站基坑封闭施工中的应用图 1 降水过程地下水位曲线示意图42窑窑