重慶地區(qū)深基坑管井降水工程設(shè)計(jì)

晉松

(重慶建工第二建設(shè)有限公司，重慶 400030)

重慶地區(qū)深基坑管井降水工程設(shè)計(jì)

晉松

(重慶建工第二建設(shè)有限公司，重慶 400030)

重慶地區(qū)依山傍水，地質(zhì)情況較為復(fù)雜，深基坑降水為施工時(shí)的一大難點(diǎn)。為指導(dǎo)施工，作者通過(guò)大量的調(diào)研和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，對(duì)重慶地區(qū)深基坑管井降水工程設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入細(xì)致的研究。該文針對(duì)重慶地區(qū)特殊的地質(zhì)條件，通過(guò)從管井井點(diǎn)布置設(shè)計(jì)、管井降水基坑涌水量計(jì)算、井點(diǎn)管數(shù)量和井距的確定等方面進(jìn)行的相應(yīng)研究，該文提出了管井降水施工技術(shù)要點(diǎn)。

深基礎(chǔ)；管井降水；井點(diǎn)設(shè)計(jì)；降水施工

0 引言

地下水是深基礎(chǔ)施工中最常見(jiàn)的問(wèn)題，它給深基坑施工帶來(lái)許多困難。其主要危害表現(xiàn)形式有：基坑隆起、坑底突涌、底側(cè)突涌、斜坡滑移、塌方等。

重慶沿江、沿河、沿湖等地區(qū)地下水位高，地表多為淤泥質(zhì)土、松軟粘土、粉土等，這些土體顆粒之間凝聚力小，加之含水量高，在地下水動(dòng)水壓力的作用下特別容易引起土的滲透變形，從而產(chǎn)生流砂。若是承壓水，當(dāng)上部壓力不夠時(shí)，極易管涌，嚴(yán)重危及施工人員安全。在這些地區(qū)施工時(shí)，通過(guò)管井降水降低地下水來(lái)預(yù)防工程危害是一個(gè)切實(shí)可行的好方法。

管井降水具有井距大，容易布置，排水量也大，降水較深，抽水設(shè)備及施工工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)而廣泛使用。

1 管井井點(diǎn)初步布置

主要根據(jù)基坑的平面形狀、大小、施工現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況、地下水降水深度以及流向來(lái)確定管井井點(diǎn)的初步布置。

1.1 平面布置

當(dāng)基坑的寬度小于6m時(shí)，在地下水上游一側(cè)布置兩端延伸不小于基坑寬度的單排井點(diǎn)。

當(dāng)基坑寬度較大或施工現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)排水情況不良時(shí)，可采用環(huán)形布置。

管井井點(diǎn)距基坑壁不得小于1m。

1.2 高程布置

在初步布置好平面設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)高程進(jìn)行布置。在高程布置時(shí)，要考慮抽水設(shè)備的水頭損失，并使地下水位線降至基坑底面1m左右。

井點(diǎn)管的埋設(shè)深度H（不包括濾管）按以下公式進(jìn)行計(jì)算：

H≥H1+h+IL

其中：H1——井點(diǎn)管埋置面至基坑底面的距離，m；

h——基坑底面至降低后地下水位線的距離，一般取0.5～1.0m；

I——水力坡度。

L——井點(diǎn)管至基坑中心的水平距離。

為安全考慮，一般在井點(diǎn)管的理論埋設(shè)深度的基礎(chǔ)上增加l/2深度（l為濾管長(zhǎng)度）。

2 管井降水基坑涌水量計(jì)算

2.1 單井涌水量計(jì)算

基于法國(guó)水力學(xué)家裘布依（Jules Dupuit，1804-1866)的假定條件導(dǎo)出的基坑涌水量公式，對(duì)均質(zhì)含水層潛水完整井進(jìn)行研究，且假設(shè)基坑遠(yuǎn)離邊界。

地下水層流滿足Darcy定律（線性滲透定律）V=KI

式中：V——水流通過(guò)包括骨架與空隙在內(nèi)的全斷面流動(dòng)所具有的虛擬速度，m/d或cm/s；

K——滲透系數(shù)，m/d或cm/s；

I——水力梯度，

由裘布依公式可得涌水量

Q=ω·V=ωKIW

ω為距井軸x處流向水井的過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，即鉛直圓柱面面積 ω=2πxy

x——井中心至計(jì)算過(guò)水?dāng)嗝嫣幍木嚯x

y——由不透水層到距中心距離為x處的曲線上的高度

該斷面的水力坡度為

式中H——含水層的厚度，m

h——井內(nèi)水的深度，m

R——抽水能夠影響的半徑，m

r——管井半徑，m

圖1 均質(zhì)含水層潛水完整井水位降落曲線

2.2 群井涌水量計(jì)算

對(duì)于實(shí)際工程來(lái)說(shuō)，多個(gè)井點(diǎn)同時(shí)抽水的管井井點(diǎn)系統(tǒng)存在著因各井點(diǎn)的水位降落漏斗而造成相互影響、相互作用的情況。群井作用下，井點(diǎn)的涌水量比單獨(dú)井點(diǎn)抽水時(shí)的涌水量要小，即群井的總涌水量和各單井涌水量之和并不相等。

這樣實(shí)際中，需要考慮群井的相互影響，整個(gè)系統(tǒng)的總涌水量，見(jiàn)下式

式中：

y——群井范圍內(nèi)相對(duì)于任一點(diǎn)O降低后的地下水水位高度，m；

圖2 無(wú)壓完整井涌水量計(jì)算簡(jiǎn)圖

3 井點(diǎn)數(shù)量及井距的精確確定

在計(jì)算基坑涌水量的基礎(chǔ)上，對(duì)井點(diǎn)數(shù)量、間距進(jìn)行精確設(shè)計(jì)。

3.1 每根井點(diǎn)允許最大出水量[3]

影響單根井點(diǎn)管的最大出水量的因素包括濾管的構(gòu)造、尺寸以及施工現(xiàn)場(chǎng)土體的滲透系數(shù)等。計(jì)算公式如下：

3.2 井點(diǎn)數(shù)及每根井點(diǎn)實(shí)際出水量

實(shí)際操作時(shí)，根據(jù)井點(diǎn)系統(tǒng)的涌水量和單根井點(diǎn)的最大出水量來(lái)最終確定井點(diǎn)管的數(shù)量。

3.3 井點(diǎn)管間距

管井井點(diǎn)數(shù)量確定后，便可根據(jù)井點(diǎn)初步布置方案，求出井點(diǎn)間距D。D=L/n，式中：

D——井點(diǎn)管間距

L——總管長(zhǎng)度

n——井點(diǎn)管數(shù)量

4 井點(diǎn)降水施工要點(diǎn)

通過(guò)上述計(jì)算，可以準(zhǔn)確計(jì)算出施工降水過(guò)程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。在施工過(guò)程中，需要嚴(yán)格按計(jì)算結(jié)果操作。

在管井施工之前，需要根據(jù)實(shí)際工程地質(zhì)條件來(lái)選擇成孔方式。成孔之后檢查垂直度不超過(guò)0.5%即可進(jìn)行井管入孔安裝。在安裝過(guò)程中需要注意連接強(qiáng)度和密封性能。在上口密封時(shí)，一般采用填礫與粘土封填[4]。

封填完成即可需要進(jìn)行洗井。洗井工序是關(guān)系到井點(diǎn)出水量的關(guān)鍵工藝之一。常用活塞洗井與空壓洗井。

洗井結(jié)束，正式抽水之前要對(duì)管井進(jìn)行試抽，通過(guò)試抽實(shí)驗(yàn)來(lái)檢測(cè)各個(gè)井點(diǎn)出水量大小，看是否存在出水不良、堵塞等問(wèn)題[5]。

排除故障之后，即可連續(xù)抽水，直至基礎(chǔ)工程施工完成。

圖3 管井井點(diǎn)剖面圖

5 工程實(shí)例

重慶市涪陵區(qū)某臨江商住樓小區(qū)工程，該工程位于涪陵長(zhǎng)江濱江路內(nèi)側(cè)，由地下二層及地上十四層組成，建筑面積約58600m2，基礎(chǔ)為獨(dú)立柱基梁板式基礎(chǔ)，地下水位較高（工程標(biāo)高±0.000標(biāo)高281.3m，地下室地坪標(biāo)高為270.5m，最高地下水水位為276m），地梁及挖孔樁基礎(chǔ)處于地下水位下，降水深度達(dá)8.8m。項(xiàng)目部根據(jù)工程的地質(zhì)資料和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，認(rèn)為必須降排水后方可進(jìn)行土方的開挖專業(yè)。因該工程距離相鄰建筑物較遠(yuǎn)，決定采用井點(diǎn)降水。

根據(jù)地勘資料提供的相關(guān)參數(shù)和前文所述的公式進(jìn)行理論計(jì)算（計(jì)算過(guò)程略），項(xiàng)目部最后采用環(huán)形布置管井，布置降水井33個(gè)，井深12m，井點(diǎn)管間距2.2m，降水井直徑300mm。

經(jīng)降水處理后，各個(gè)管井出水量滿足要求，地下水下降達(dá)到預(yù)期深度，整個(gè)樁基開挖過(guò)程中保持干燥，達(dá)到理想降水效果，且方便施工，同時(shí)，井點(diǎn)降水也未對(duì)原有建筑物造成沉降影響。

6 總結(jié)

降水施工在深基坑明挖過(guò)程中占主導(dǎo)地位，它對(duì)施工進(jìn)度與基礎(chǔ)安全起重要作用，合理的設(shè)計(jì)和一流的施工質(zhì)量是降水成功的關(guān)鍵。管井降水方法成熟，效果良好。很多工程實(shí)例均可驗(yàn)證，是一種行之有效的降水方案。

通過(guò)利用Darcy定律、裘布依定律等經(jīng)典公式計(jì)算無(wú)壓完整井涌水量是可行的。能夠通過(guò)上述計(jì)算準(zhǔn)確確定井距、井?dāng)?shù)、井點(diǎn)平面布置、高程布置，使設(shè)計(jì)思路更加合理化，布井模式科學(xué)化，降水成本節(jié)約化。

[1]吳林高，李國(guó)，方兆昌，等.基坑工程降水案例[M].北京：人民交通出版社，2009：3-28.

[2]吳國(guó)表.某深基坑開挖設(shè)計(jì)[J]．山西建筑，2008，34(7)：149-150.

[3]張勝森.管井降水在深基坑開挖中的應(yīng)用[J].山西建筑，2010，36(10)：103-104.

[4]吳尚平.建筑住宅工程深基礎(chǔ)管井降水施工技術(shù)[J].建筑與發(fā)展，2010(3)：14.

[5]江正榮.地基與基礎(chǔ)工程施工禁忌手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版，2006.

Design of Tube Well Dewatering in Deep Foundation Pitin Chongqing

Located in themountainous region,Chongqing has complex geological conditions and deep Foundation pit dewatering has become a severe problem in construction.To guide relevant construction,the construction design of tubewell dewatering in deep foundation pit in Chongqing is deeply studied.Based on the special geological conditionsand related research in the design of tubewell layout,calculation ofwater inflow in dewatering foundation pit,numberof tubewelland determ ination ofwelldistance,key pointsof construction technology for tubewelldewatering are presented.

deep foundation;tubewelldewatering;wellplacementdesign;dewatering construction

TU 74

A

1671-9107（2012）10-0039-03

10.3969/j.issn.1671-9107.2012.10.039

2012-07-27

晉松（1972-），男，安徽合肥人，大專，工程師，主要從事建筑施工管理工作。

孫蘇