天津市第一中心医院新址扩建项目深基坑降排水施工技术
1 工程概况
天津市第一中心医院新址扩建项目位于天津市西青区侯台风景区东南侧。总建筑面积380 000m2(其中地上建筑面积200 000m2，地下建筑面积180 000m2)，地上最高16层，最高高度为78m，地下3层，基坑开挖面积约为60 737m2，最大开挖深度22m。
场地地处华北平原，属冲积、海积低平原地貌单元。拟建场地原为地势低洼的湿地，后来水位降低，低洼区局部被附近居民开辟为耕地、局部挖土后形成鱼坑、填土后形成现状土路。地基土竖向成层分布，部分层位水平方向上分布不连续，厚度变化较大，其余大部分土层土质较均匀，分布较稳定，属稳定场地。现场实测各孔孔口标高介于3.510～1.820m，场地西北侧区域地势较低，孔口标高介于0.630～1.580m。
2 工程与水文地质条件
2.1
工程地质条件(见表1)
2.2 含水层分部情况
1)潜水含水层
埋深约13.000m(标高-10.000m)以上全新统上组陆相冲积层粉土、中组海相沉积层粉土、粉质黏土为主，以微～弱透水层为主，为潜水含水层。埋深13.000～17.000m(标高-10.000～-14.000m)段全新统下组沼泽相沉积层粉质黏土及全新统下组陆相冲积层粉质黏土属不～微透水层，为潜水含水层的相对隔水底板。
表1 工程地质条件
Table 1 Engineering Geological Conditions
2)第一微承压含水层
埋深17.000～23.000m(标高-14.000～-20.000m)段的全新统下组陆相冲积层粉土属弱透水层，为第一微承压含水层。
该层上覆的全新统下组沼泽相沉积层粉质黏土及全新统下组陆相冲积层粉质黏土属不～微透水层，为该微承压含水层相对隔水顶板;埋深23.000～31.000m(标高-20.000～-28.000m)段黏性相对较大的上更新统第五组陆相冲积层粉质黏土为不透水层，可视为该微承压含水层的相对隔水底板。
3)第二微承压含水层
埋深31.000～46.000m(标高-28.000～-43.000m)段的上更新统第三组陆相冲积层粉砂以弱透水层为主，为第二微承压含水层。该微承压含水层以上更新统第五组陆相冲积层粉质黏土为相对隔水顶板，以上更新统第三组陆相冲积层粉质黏土和第二组海相沉积层粉质黏土为相对隔水底板。
典型地层情况剖面如图1所示。
本工程涉及的降排水问题是个十分庞大的系统工程，从浅至深有大气降水带来的场地明排水、浅部土层潜水以及深部承压水。应采取措施确保有效降排影响本基坑工程的场地内地下水，确保基坑工程顺利实施。
3 降水设计
本基坑采用封闭的TRD水泥土连续墙作为止水帷幕，坑内降排水的设计方案。基坑降水工作应根据开挖、加撑步骤分阶段分梯次降水，水位降至开挖标高500mm以下方可进行开挖，尽可能减小对周围环境的影响。
基坑周边地下连续墙已截断浅层潜水层及第一承压含水层，采用疏干降水管井，对坑内浅层土体内的潜水及第一承压水进行疏干降水，以达到有效降低被开挖土体含水量的目的。
本工程基坑面积内侧降水井共计222口，基坑外侧观察井43口。降水井情况如表2所示。
表2 降水井概况
Table 2 Precipitation well
4 深基坑地下水降水施工分析
根据本工程场地条件、工程与水文地质条件分析，在本工程施工过程中，存在着以下几种可能的工程降水风险。
1)潜水降水不当影响基坑开挖
本工程开挖主要潜水含水层为粉土层，且为饱和状态，含水量大。若不采取措施降低该土层的含水量，将造成开挖面积水及软弱，影响开挖面的正常施工;较大的含水量也使得土体自立性差，影响开挖效率。
2)承压水突涌
基坑支护中的TRD隔断了第一承压含水层(8)2粉土层及第二承压含水层(11)2粉砂层;(11)3-1粉砂层为(11)3粉质黏土的局部夹层，因此需对第二承压含水层(11)2及(11)3-1粉砂层的基坑底部进行抗突涌稳定性验算，尤其是电梯深坑处该层对基坑底板的突涌风险。
验算时根据各部分地层情况取最不利钻孔进行验算。基坑底板抗突涌稳定性计算结果如表3所示。
3)施工因素
本工程规模较大，基坑开挖面积及深度较大，土方开挖时间较长，存在降水设备被机械破坏及降水装置故障等风险。
5 深基坑降水施工
5.1 深基坑降水分析
针对基坑的降排水问题，传统的降水方式为水泵抽水，但水泵抽水存在抽水过程中用电安全、管理效率低等问题;现场基坑面积大，降水井数量多，分布较广，降水管理较为复杂，且易受现场大型施工机械的影响，导致降水不及时、不到位，从而影响土方开挖。
针对以上问题，项目部研发一种基坑空压降排水壶形装置，提供一种安全可靠、操作便捷的基坑降排水方法，避免排水过程中用电安全与管理效率低的问题。有效保证了现场土方开挖的施工进度，保障施工质量与安全。
5.2 基坑自动空压降排水壶形装置
1)基坑自动空压降排水壶形装置由空压机、储气罐、气压控制装置、集排水壶组成，各装置之间通过气管相接，如图2所示。
2)集排水壶进水口、进气口及排水口设置在壶形装置的上部，排水口为单向排水，防止壶型装置集水时排水管内的水回灌，通过球塞的浮动控制进水口的开关，如图3所示。
表3 基坑抗突涌稳定性验算结果
Table 3 Checking results of foundation excavation anti-surge stability
3)气压控制装置配备12个出气口，每个出气口配备相应表盘及开关，可自动控制，间歇性将空气导入集排水壶内。
5.3 基坑自动空压降排水壶形装置施工方法
1)前期准备
降水井施工:钻孔、吊装井管、滤料、洗井;严格按照要求将空压机、储气罐、气压控制装置、集排水壶通过气管连接到一起，并将集排水壶放入井中。
2)降水施工
集排水壶内无水时，进水口内的球塞落下，降水井内的水通过进水口进入到集排水壶内;运行空压机及气压控制装置，当筒内灌满水时，球塞上浮堵住进水口。通过进气口增大筒内压力，水通过单向出水口排出;气压控制装置自动间隔12s停止增压，壶内球塞落下，井内水再次灌满集排水壶，周而复始，持续排水。
3)降水维持
基坑降水过程中抽出的水采用“以井导井”的方式将坑内降水井内水集中排放在水箱内，从水箱集中排入基坑外的三级沉淀池，由三级沉淀池沉淀后排入排水沟以及场地南侧、西侧、北侧的市政雨污水管网。
4)效果检查
采用该壶形装置，确保了降水作业的用电安全，降低了劳动力投入，保证了土方顺利开挖，施工效果良好，得到了公司、监理及业主的认可。
6 结语
本工程通过合理的施工组织、科学的施工工艺，通过研制一种基坑自动空压降排水壶形装置，为深基坑降排水施工提供了新方法、新思路。有效保障了项目的降排水施工效果和施工过程中的用电安全，提高了降排水施工的管理效率，确保了基坑降排水的施工质量，为同类工程施工提供参考。
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