江蘇省淮安市某深基坑降水方案設(shè)計

高長嶺，李金華，薛方海

(江蘇省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，江蘇 淮安 223005)

江蘇省淮安市某深基坑降水方案設(shè)計

高長嶺，李金華，薛方海

(江蘇省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，江蘇 淮安 223005)

淮安市某深基坑降水工程，樞紐工程特點及水文地質(zhì)條件，提出采用止水帷幕截斷潛水含水層，進行疏干降水，保證基坑干槽施工及開挖;Ⅰ承壓水采用管井降壓，保證基坑底板穩(wěn)定。實踐證明:此降水方案較切合實際，方法可靠，取得了較好的降水效果。

深基坑;地下水;降水;管井

淮安市地處廢黃河沖積平原區(qū)，賦存多層地下水。深基坑降水多采用地下連續(xù)墻作為止水帷幕截斷各含水層。其方案雖然保證了基坑干槽施工及開挖，但深部止水帷幕施工難度較大，費用較高。結(jié)合淮安市水文地質(zhì)條件，采用了淺部帷幕止水潛水疏干降水與深層承壓水降壓降水的方案，即保證了基坑干槽施工及開挖，又降低了降水費用。擬建工程位于淮安市淮海廣場商業(yè)中心區(qū)核心地段，由1幢地標(biāo)塔樓、3幢住宅塔樓和商業(yè)裙房組成。地標(biāo)塔樓地上73層，宅樓地上45～48層，商業(yè)裙樓地上6～7層。整個場地下設(shè)4層地下室，最下層地下室底板標(biāo)高 －20.45 m。基坑面積約39 663 m2，基坑開挖深度達 21.15 ～25.65 m，屬超大面積一級深基坑。基坑周邊地表環(huán)境復(fù)雜，深大基坑降水對周圍道路、地下管線以及鄰近建(構(gòu))筑物構(gòu)成潛在影響。設(shè)計基坑降水方案保證基坑干槽施工，防止基坑底部土體隆起或突涌;減少降水對周邊環(huán)境的影響，確保周邊環(huán)境設(shè)施不會因降水出現(xiàn)安全問題。

1 基坑降水水文地質(zhì)條件分析

1.1 地下水類型

場地地貌類型屬廢黃河沖積平原，地形較平坦，地面標(biāo)高13.70 m左右。根據(jù)含水介質(zhì)和水力條件，場區(qū)地下水自上而下可分為第四系松散巖類孔隙潛水及承壓水。

1.1.1 松散巖類孔隙潛水

松散巖類孔隙潛水賦存于③層粉土和④層細(xì)砂中(表1)，含水層巖性自上

而下顆粒逐漸變粗，粉土上部黏粒含量較高，③層粉土和④層細(xì)砂之間無隔水層，可視為不同巖性的統(tǒng)一含水體，此層為基坑降水的疏干層。含水層厚24.0 m。以大氣降水入滲補給為主，排泄主要為蒸發(fā)、人工開采和側(cè)向逕流。

水位動態(tài)變化主要受季節(jié)影響，水位埋深 2.63～2.76 m，水位標(biāo)高為 11.57～11.58 m。

1.1.2 松散巖類承壓水

Ⅰ承壓含水層巖性為 ⑥2層細(xì)砂、⑦層中砂。含水層平均厚度10.8 m，頂板標(biāo)高 －27.69～ －18.16 m。地下水位埋深 7.76～7.88 m，水位標(biāo)高 6.26 ～6.59 m。Ⅱ承壓含水層巖性為⑨2層粉砂、⑩1層細(xì)砂。地下水位埋深約28.0 m，水位標(biāo)高約 －14.30 m。松散巖類承壓水補給以側(cè)向逕流為主，排泄主要為側(cè)向逕流和人工開采。

1.2 基坑降水相關(guān)水文地質(zhì)問題分析

1.2.1 松散巖類孔隙潛水降水

本工程建議采用地下連續(xù)墻作為止水帷幕，地下連續(xù)墻將廣泛分布于基坑開挖范圍內(nèi)松散巖類孔隙潛水含水層完全截斷。為保證基坑干槽施工及開挖邊坡的穩(wěn)定，須采用管井降水的方法疏干潛水。基坑潛水疏干可視為封閉條件下進行降水工程。

1.2.2 基坑底板穩(wěn)定性分析

由于Ⅰ承壓含水層頂板距基坑底板最薄僅10.08 m，其含水層水頭標(biāo)高6.26～6.59 m，基坑開挖后基坑底板至Ⅰ承壓含水層間土的壓力，小于Ⅰ承壓水的頂托力造成基坑底板不穩(wěn)定。必須降低下部Ⅰ承壓水水頭，防止基坑底部隆起或發(fā)生突涌，確保施工時底板的穩(wěn)定性。

基坑中的工程樁和勘察孔均穿透潛水、Ⅰ承壓含水層，在這些位置可能會出現(xiàn)含水層的連通，亦應(yīng)降低下部Ⅰ承壓水水頭，確保基坑底板安全。

Ⅱ承壓水標(biāo)高低于與基坑底板最底標(biāo)高，不考慮降水。

1.2.3 巖土勘察施工問題

該工程基坑面積大，地下連續(xù)墻長，若施工中個別單元與單元之間連續(xù)部位質(zhì)量欠佳，則可能發(fā)生滲漏，造成潛水疏干水量增加。通過布設(shè)地下水位動態(tài)觀測孔以及制定補救措施等手段來防止地下連續(xù)墻的滲漏。

2 降水方案

2.1 基坑涌水量計算

2.1.1 松散巖類孔隙潛水水量

地下連續(xù)墻將潛水含水層隔斷，地下水無測向補給來源。故松散巖類孔隙潛水水量為含水層靜儲量(Q靜)。計算公式為:

式中:Q靜為含水層靜儲量(m3);μ為含水層給水度，μ=0.0188(1);A為基坑面積(39 663 m2);H為含水層厚度(m)，H=22.5m

經(jīng)計算松散巖類孔隙潛水含水層的靜儲量16 777 m3。

2.1.2 Ⅰ承壓含水層涌水量

1)涌水量計算公式為:

式中:Q為涌水量(m3/d);S為水位降深(m);K為滲透系數(shù)(m/d);13.28m;M為含水層厚度(m)，平均厚度 10.8m;R為影響半徑(m); R=10Sr0為基坑等效半徑(m);

基坑為不規(guī)則形，等效半徑計算公式為:

計算結(jié)果為 r0=112.39 m

2)水位降深的確定

基坑低板的穩(wěn)定條件為:基坑低板至Ⅰ承壓含水層頂板間的土壓應(yīng)力大于等承壓水的頂托為。即

式中:H為基坑底板到Ⅰ承壓含水層頂板間距離(m);rs為基坑底板到Ⅰ承壓含水層頂板間土的平均容重(KN/m3);rw為水的容重(KN/m3);h為Ⅰ承壓水頭高度至含水層頂板間距離(m);F為安全系數(shù)，取1.2。

據(jù)該項目巖土工程勘察報告及抽水試驗報告，基坑底板到Ⅰ承壓含水層頂板間距離最小10.11 m、土的平均容重18.8 KN/m3;水的容重取10KN/m3、Ⅰ承壓水頭高度至含水層頂板間距離為22.75 m。由(3)驗算可知，Ⅰ承壓水水頭降 S=8.29 m基坑低板為穩(wěn)定狀態(tài)。

3)基坑涌水量計算

把有關(guān)參數(shù)代入(2)式計算，Ⅰ承壓水的基坑涌水量為5717 m3/d。

表1 場區(qū)地層簡表

2.2 降水井?dāng)?shù)量確定

潛水疏干井:據(jù)淮安市潛水井疏干范圍不大于400 m2，基坑面積39 663 m2，應(yīng)布設(shè)潛水疏干井99眼。

Ⅰ承壓水降壓井:降壓井?dāng)?shù)量 n，由下式確定:

式中:Q為基坑總涌水量(m3/d);q為管井單井涌水量(m3/d)

管井單井涌水量用下計算:

式中:r為管井半徑(m);l為降水井過慮器長度(m)

設(shè)計降水井管井直徑300 mm，過慮器長度5 m，單井出水量669 m3/d。Ⅰ承壓水的基坑涌水量為5 717 m3/d，據(jù)(4)式計算應(yīng)布設(shè)降壓井10眼。

2.3 降水方案

潛水疏干井采用潛水完整井，降水井均勻網(wǎng)格布置在基坑內(nèi)。選擇10眼疏干井兼做地下水位觀測井。降水疏干過程中根據(jù)地下水位動態(tài)及時調(diào)整降水疏干方案。若發(fā)現(xiàn)連續(xù)墻有滲漏，在滲漏處增加降水井。基坑若分段開挖，潛水疏干井可根據(jù)土方開挖順序逐步加密降水井，即先開挖土方段先降水，后施工段后降水。在保證基坑開挖干槽施工的同時，可減少降水運營費用。

降壓水井基坑內(nèi)網(wǎng)格狀布置。坑內(nèi)選擇5眼井兼做地下水觀測井，坑外增布地下水觀測井及地面變形監(jiān)測點。由于基坑距鄰區(qū)建筑物較近，降水嚴(yán)格按照降水方案進行，將承壓水頭控制在要求范圍，盡量減少超降，減少鄰區(qū)地面沉降變形。在不進行承壓水降壓時，經(jīng)(3)式計算，承壓水的頂托力與Ⅰ承壓含水層頂板之上土應(yīng)力平衡的土體高度為14.52 m，基坑開挖至 21.56 m(標(biāo)高 －7.86 m)，基坑低板仍處于基本穩(wěn)定。因此，在基坑開挖的初期降壓井可不運行，待基坑開挖至21.56 m時開始降壓水井降水運行。這樣不但減少了寶貴的地下水資源排出，減少降水運行費用，同時減緩了因承壓水下降而引起的地面變形。

降水井用無砂砼管作為井管，可隨著基坑土方開挖，井壁可以逐步拆除，既節(jié)約成本又便于基坑開挖。

3 結(jié)語

該工程按降水方案進行了施工，在整個基坑開挖過程中降水效果良好，保證了基坑的順利開挖，沒有產(chǎn)生不良現(xiàn)象，為淮安市深基坑降水設(shè)計積累經(jīng)驗。

［1］江蘇省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院.淮安雨潤中央新地巖土工程勘察報告.2011.

［2］李友龍，董洪信，趙中省.建筑工程深基坑降水方案設(shè)計.地質(zhì)學(xué)刊.2011(1).

［3］丁厚炳，涂愛華，桂斌.襄樊市基坑降水設(shè)計及應(yīng)用.資源環(huán)境與工程.

［4］建設(shè)部綜合勘察研究設(shè)計院.建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范(JGJ/T111－98).中國建筑工業(yè)出版社.

［5］姚天強，石振華.基坑降水手冊.中國建筑工業(yè)出版社.2006.

P641.2

B

1004－1184(2012)05－0022－02

2012－04－24

高長嶺 (1965－)，男，江蘇鹽城人，高級工程師，主要從事水文地質(zhì)工程地質(zhì)專業(yè)工作。