卵礫石地層深基坑降水優化設計探索

雷東鋒 秦琬玲楊書民 郭曉輝

（1.河南省交通規劃勘察設計院有限公司，河南 鄭州 450052；2.河南省地質礦產勘查開發局第二地質隊，河南 鄭州450001）

卵礫石地層深基坑降水歷來是巖土工程界的難題，特別是在傍河地段，降水工程的成敗關系整個工程項目的成敗。近年來，建筑基坑降水工程越來越多，基坑及降水的深度也越來越大。卵礫石地層由于滲透系數大，一般都是采用管井降水的方法。但如何設計成井工藝、正確確定井深，既要考慮井管內外水位差即水躍值和可能的井底沉渣，盡可能增加井深，又要避免揭穿下覆強含水層，防止水位降不下去的情況發生。在濟源鋼鐵公司受料槽深達12米的卵礫石地層基坑降水項目中，我們通過實際抽水試驗，合理調整井深，成功地解決了水位降不下去的難題，總結了一套可以推廣的經驗方法，確保了基坑降水工程能夠經濟、安全、快速、綠色環保的順利進行。

1 場地水文工程地質條件

工程場地位于濟源市市區西部，地勢平坦，高程為155.11米～157.16米，屬于蟒河洪積扇中上部，距蟒河200米。地下潛水位埋深在3.0～5.10米，屬于第四系孔隙潛水，水位變幅2～3米，最高水位埋深1.5米。場地處于蟒河洪積扇軸部位置，含水層為卵石，富水性極強。場地地層自上而下為：

①填土Q4ml：主要為建筑垃圾。厚度0.50～4.70米；

②粉質粘土Q4al+pl：灰黃及褐黃色，硬塑，可見針狀小孔隙，下部漸變為粉土，厚度0.50～2.10米，層底深度1.10～2.80米；

③粉土Q4al+pl：淺黃～灰黃色，稍濕～濕，中密～密實，中夾粉質粘土透鏡體，厚度0.30～3.90米，層底深度1.90～8.10米；

④卵石Q4al+pl：主要成份為灰巖，次圓～次棱角狀，分選性中等，級配良好，粒徑一般2～5cm，大者10cm，含量50%～80%，局部為中細砂及礫石層，稍密～中密，砂土充填，飽水，厚度0.3～4.4米，層底埋深3.0～8.7米；是場地主要含水層，據勘察單位提供的滲透系數20m/d。

⑤粉質粘土Q4al+pl：灰黃色，可塑，具針狀小孔隙，局部含小粒鈣質結核，夾粉土、粉細砂、卵石透鏡體。厚度0.3～10.6米，層底埋深6.0～14.7米；

⑥粉質粘土Q4al+pl：灰黃色，可塑，局部硬塑，局部含鈣質結核，夾粉土透鏡體。厚度0.4～11.9米，層底埋深10.5～24.5米；

⑦卵石Q4al+pl：主要成份為灰巖，少量砂巖，次圓～次棱角狀，分選性中等，級配良好，粒徑一般2～7cm，含量70%，硬塑～可塑狀粉質粘土充填，中密，局部夾密實的粉砂透鏡體。厚度0.5～3.7米，層底埋深25.0～27.4米。是場地主要含水層，據勘察單位提供的滲透系數為20m/d；

⑧粉土Q3al+pl：褐黃色，濕，密實，具銹黃色斑點，含少量小鈣質結核，局部夾粉質粘土透鏡體。厚度2.8～5.2米，層底埋深32～35米；

⑨卵石Q3al+pl：成份主要為灰巖，少量礫巖、砂巖及石英巖，徑2～6cm，含量60%，泥質充填，飽水，中密，未揭穿，揭露厚度1.7～3.0米。

2 管井降水工程布置與施工

根據場地水文地質條件可以看出，基坑降水場地地下水位淺，基坑總涌水量較大，含水層主要是滲透系數較大的卵石，所以，采用管井降水法，井徑采用0.8米，管徑0.6米，井管材料采用無振搗水泥碎石井壁管，既經濟實用又能就地購買。成井工藝簡單，降水過程便于控制。基坑涌水量及井數計算按照有關規范進行，降水井布置沿基坑周邊成封閉狀，場地長75米，寬24米，考慮到涌水量較大，第⑦層卵石可能越流補給上部含水層，因而計劃預以揭露，以降低水頭。共布置降水井12口，井深定為25米，成第一口井后，立即進行抽水試驗，然后根據情況進行調整。

3 管井降水存在的問題分析及對策研究

3.1 水位降不下去

原計劃先施工2口井，然后根據抽水情況，再進行優化設計，但由于原定的排水系統不能滿足要求，而工期又不能耽誤，所以直到井全部按照設計完成后，才開始統一抽水。從實際抽水情況看，其涌水量很大，在每井20米3/時的泵全部開啟的情況下，水位只降到8米。經分析研究，決定每井增加一臺30米3/時的水泵，同時抽水，結果，水位深度降到10.9米，仍然離開挖底面差1.10米。

3.2 原因分析及對策研究

針對以上情況，QC小組經研究分析，實際涌水量與計算涌水量差別很大的原因，一是勘察提供的卵石層滲透系數不準確，20m/d太小，根據抽水試驗情況看，應該為200m/d；二是設計井深過大，過高估計了第⑦層卵石越流補給能力，反而造成揭露的⑦層卵石涌水量太大，又未做前期抽水試驗及時調整所致。

因此，決定采取減小揭露⑦層卵石井的井深的方法，降低水位。考慮到降水工程必須連續進行，本方法的實施，可以逐步依次的進行。就是先停一口井，拔出水泵，用粘性土裝袋回填，保證井底在第⑥層，然后再下泵抽水，接著進行第二口、第三口……。

采取本辦法后，水位埋深下降到11.90米，水位仍然沒有降到計劃開挖深度12米，經與施工方協商，采用增加在基坑周邊明排的方法，在基坑周邊挖深30cm的排水溝，在基坑角部挖0.6米深的排水井，下入20米3/時的水泵排水，達到施工降水目的。

結語

①對于卵礫石層基坑降水，應先進行抽水試驗，詳細了解各含水層之間的水力聯系，合理確定井深，特別是對透鏡體狀發布的含水層，要根據其連通條件，區別對待；

②管井降水設計時必須充分考慮排水條件，對于排水量較大的卵礫石層，排水管道及最終排水儲存場所要滿足排水量要求，基于環境保護和資源保護考慮，最好排水作為環境用水加以利用；

③卵礫石地層深基坑降水，準確確定卵礫石滲透系數是關鍵；

④卵礫石地層管井基坑降水，在按照設計要求正常抽水時，如出現在加大抽水水量仍達不到開挖要求時，可以采取增加明排降水措施，滿足開挖要求。

[1]景金明等.某基坑管井降水設計施工及水環境影響分析【J】.工程勘察，2007，11，44-47.

[2]JGJ/T111-98，《建筑與市政降水工程技術規范》【S】.