大型渠道基坑降排水設計優(yōu)化

□ 馮曉波（南水北調(diào)工程建設監(jiān)管中心）

0 前言

南水北調(diào)工程渠道大部分為挖方渠道，需進行基坑開挖。在基坑開挖施工過程中，因地下水作用而導致滲透破壞，為保證邊坡穩(wěn)定和減少對周圍環(huán)境的影響，需要選擇合適的降排水方法進行基坑降水與排水。目前常用的降排水方法有明溝排水、輕型井點、噴射井點、砂（礫）滲井、電滲井點、管井等，其中明溝排水多用于降深較小，一般<5m的情況，而管井多用于降深10m的地質(zhì)條件。鑒于施工場地的多樣性及地質(zhì)條件的復雜性，基坑開挖的降排水措施雖然有統(tǒng)一的設計標準，但需結(jié)合工程的實際情況進行分析，本文以南水北調(diào)中線工程進行降排水方案對比分析，選擇最適合的降排水方法，以滿足工程施工需求。

1 工程概況

南水北調(diào)某標段渠道為上粘性土、下軟弱膨脹泥巖雙層結(jié)構(gòu)，以挖方為主，挖方深度一般為9.00～16.20m，最大挖深23.70m左右。渠底板主要位于黃土狀輕壤土中下部及其粉砂透鏡體中（alQ3），局部在砂質(zhì)粘土巖頂部，渠坡由黃土狀輕壤土和粉砂構(gòu)成。黃土狀輕壤土（alQ4）厚度4.50～7.00m，具輕微濕陷性，局部具中等濕陷性，并具地震液化潛勢，液化等級為輕微～中等；黃土狀輕壤土及粉砂透鏡體具弱～中等透水性，砂質(zhì)粘土巖具弱膨脹潛勢。黃土狀輕壤土（alQ4）濕陷和地震液化問題一般在表層3～5m內(nèi)，可采取換填或壓實處理措施；砂質(zhì)粘土巖開挖后僅局部暴露，可采取換填處理。地下水位多臨近渠道設計水位，施工中應注意流砂、管涌等不良地質(zhì)問題。

場區(qū)地下水主要為第四系松散層孔隙水，主要賦存于黃土狀輕壤土、砂壤土和細砂中，滲透系數(shù)分別為K=1.60×10-5～3.70×10-4cm/s、K=5.60×10-5～1.10×10-4cm/s、K=2.60×10-4～4.00×10-3cm/s，屬弱～中等透水性，除砂層富水性較好外，其他各層富水性較差。勘察期間地下水位埋深一般為3.20～10.60m，局部地勢低洼處埋深<3m，地下水具動態(tài)變化特征。地下水主要接受大氣降水入滲及側(cè)向逕流補給，主要以人工開采及側(cè)向逕流排泄。

表1 各土層滲透系數(shù)建議值表

2 降排水方案

2.1 方案一

渠段長約6000m，勘測期間地下水位埋深淺，地下水位在渠道設計水位附近或高于渠道設計水位，地下水位遠遠高于開挖基面，計劃在渠道開挖至一級馬道高程時，沿兩側(cè)馬道內(nèi)側(cè)1m外布置深井，深井內(nèi)徑400mm，間距30m，井深20～30m，兩側(cè)梅花形布置，共布置320眼。

根據(jù)單井出水量和抽水揚程，選擇200JQ40-39/3型水泵，出水量40m3/h，揚程35～45m，功率7.50kW。

2.2 方案二

渠道降排水井布置在渠道兩側(cè)一級馬道上，井排距:渠道85m、廟后唐倒虹吸45m，梅河倒虹吸40m，降水井井口高程125m，降水開始時的地下水位高程為120～121m，相對于井口而言地下水埋深4～5m，渠底建基面高程為115m、建筑物水位降至高程109.50m，水位降深S渠基為121-115=6m以上、建筑物為121-109=12m，渠道及建筑物依據(jù)干地施工的原則，渠道地下水位需降至114m、建筑物地下水位需降至108.50m方能滿足干地施工要求。因現(xiàn)場實際地質(zhì)情況可能發(fā)生變化，渠道井深確定為28～36m考慮、建筑物井深按32～41m。

當確定了各施工單元基坑涌水量、各施工單元單井實際出水量（見表2）及各施工單元降水井數(shù)量（見表2），則井間距D為:D=L/n，詳情見表（見表2）。

3 抽水費用對比分析

表2 基坑施工單元降水單井數(shù)量級井間距成果表

本工程水泵運行期平均約10個月，約合304.10d，另根據(jù)降排水方案二知，175QJ（R）15-39/3水泵共236臺，175QJ（R）10-40/2.2水泵共184臺。方案一配備200JQ40-39/3水泵320臺。

根據(jù)《水利工程施工機械臺時費定額》,采用內(nèi)插法計算出水泵臺時費見表3。

表3 水泵臺時費用表

根據(jù)河南省《建筑工程預算定額》2006年版和表3，管井降水套天費用分別為:配備2.20kW潛水泵降水井抽水費為68.55元/套天，配備3kW潛水泵降水井抽水費為283.54元/套天，配備7.50kW潛水泵降水井抽水費為366.83元/套天。

故方案一比方案二多投入的降排水費用為:

△M=（366.83元 /套天×320-268.55元 /套天×184-283.54元/套天×236）×10×30.41天=321422元。

4 結(jié)語

根據(jù)實際工程進行渠道降排水方案設計，并分析其降排水費用，結(jié)果表明采用滿足施工要求的小型號水泵較大型號水泵更能節(jié)省降排水費用。

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