摘要：本文在充分了解国内外基坑降水相关研究成果的基础上，提出了换填隔水、优化设计、管井降水三位一体的解决方案，成功解决了某海边电厂深基坑涌水问题。
关键词：深基坑；换填隔水；优化设计；降水
1 研究背景
某火力发电厂煤场区域位于地中海边。该区域原属滨海滩涂地貌，后为一钢厂的废钢露天堆场，地下水位较高。电厂建设中，在一靠近海边的转运站基坑开挖时，基坑发生大量冒水涌砂，并且迅速淹没基坑。地勘报告显示，整个煤场区为填海区，地面以下0~8.0m主要回填砂性粘土层，其间夹杂有大量的废铁渣、煤渣、钉子，局部夹杂块石、漂石等物质；6.0~8.0m以下为老海床，由上到下依次为级配卵石、棕灰色中细砂、粉砂。
转运站基坑出现涌水现象以后，随即采用管井降水方法对基坑实施降水。然而基坑内水位不但没有明显下降，而且还随海水涨落而变化。最后，结合现场观察、仔细分析，认真论证，多方沟通后，我们提出了换填隔水、优化设计、管井降水相结合的理念和技术。
2 技术原理
2.1 基坑涌水原因分析
通过对转运站周边地质情况作的详细了解，发现转运站西边与海岸线之间的区域是粘性较大的人工填土，煤场北侧为码头的护坡。该护坡主要由直径较大的块石构成，块石间缝隙较大。块石护坡沿着煤场北界线延伸至海边，导致煤场区域基本与海水连通。转运站基坑低于海平面3～4m，加上现场的降水、排水设施不足，使得海水顺着通道迅速进入转运站基坑区域。
2.2 解决方案
为了达到基坑降水，从而保证后续基础顺利施工的目的，首先判明基坑来水方向以后，切断水路，从源头解决问题；后续施工中采取有效的降水措施，对基坑实施降排水。为降低施工降水的整体难度和费用，从工艺设计方案着手，以创新理念和更加精细化的设计，尽可能地抬高基坑底标高，降低隔水降水的投资成本和施工难度。为此，我们提出了换填隔水、优化设计、管井降水三位一体的解决方案。
（1）换填隔水
在判明基坑来水方向的基础上，人工设置一道地下防水墙，切断水路通道。防水墙采用渗透系数较小的防渗材料，最常见的如粘性土质（黏土、粉质黏土、含砂的黏土等）。设置防水墙的目的主要是利用低透水性的材料将渗流控制在允许范围内，达到阻隔或减小基坑渗水的目的。
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根据现场实际情况，就地取材，采用渗透系数较小的砂粘土换填隔水来解决基坑涌水问题。首先用480型长臂挖机将码头原有抛石护坡的块石清除，再用砂粘土实施换填，以堵住水路。
（2）优化设计方案
本工程煤场区域整体距海边较近，深基坑冒水涌沙现象普遍存在。为了降低隔水降水的投资成本和施工难度，缩短工期，从设计方面入手，在满足使用功能和节点进度的前提下，尽可能地优化煤场区域建构筑物布置，首先从概念设计上保证较深的基坑离海边尽可能远。同时，优化设计，采用更先进的设计方法和设计理念，降低煤场区域建构筑物的基坑深度。
（3） 管井降水
基坑降水的方法很多。对于渗水量大、基坑挖深范围大、施工周期长的建筑物工程，管井降水既经济又合理。当土层渗透系数大于10 cm／s~20 cm／s，基坑要求降水深度大于5 m时，采取其他降水方法不能有效地降低地下水，必须采取管井降水。对挖深较大基坑，土层的渗透系数虽然较小(小于10 cm／s~5 cm／s)，但下列情况仍需考虑采用管井降水：①含水层承压水位高；② 基坑暴露时间长，土层以砂壤土为主或淤泥质黏土夹粉、细砂时，含水量大；③ 地基下存在粉土质砂及渗透系数大于粉土质砂的透水层。
根据降水深度、各土层力学特性等相关参数，本工程综合考虑选用以深井管井降水为主、集水井明排为辅(施工期间)，坑外降水为主、坑内降水相结合的降水方案。
根据煤场的的水文地质资料以及结构设计图纸要求，该转运站位于煤场区域北侧，基底设计标高-12.3m，局部集水井-13.8m，在地下水位以下5.8m。首先考虑土方开挖时将基础土方设置两层平台分层开挖二级放坡，第一层平台与第二层平台之间设1.2m宽马道。第一层平台基坑土方开挖至-7.8m（地下水位-8.0m），采用1：0.75的放坡系数，然后开始进行深井井点降水施工，待地下水位降至基底以下0.5m后，开始开挖第二层平台的土方，采用1：0.75的放坡系数。
按照现行规范计算，该深基坑降水井深度确定为Hw =12m，成孔直径Φ=800mm。根据计算结果，确定转运站基坑外围距结构底板边线7m处布置6口降水井，环绕基坑均匀布置，成孔直径Φ=800mm。水泵采用抽水量35m3/h，扬程35m的潜水泵。
3 创新亮点
本文在充分了解国内外基坑降水相关研究成果的基础上，依托实际工程，开发了换填隔水、优化设计、管井降水三位一体的基坑降水解决方案，其主要功能和作用是预防和解决海边深基坑开挖时的基坑涌水问题。该降水方案在某火电厂建设中得到了很好地应用，具有很好的经济效益和社会效益。与常规的沉井施工技术相比，本方案为业主节约投资近300万人民币。该技术的主要技术创新点如下：
1）在明确基坑主来水方向的基础上，采用粘性材料换填隔水，堵截水路通道；
2）合理布置建筑物位置，在满足使用要求的前提下，通过优化设计，降低基坑标高；
3）管井降水与粘性材料换填隔水配合使用，提升降水效率。
论文作者:刘佳,程梅
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/29
标签：基坑论文; 管井论文; 煤场论文; 转运站论文; 系数论文; 区域论文; 海边论文; 《防护工程》2018年第29期论文;