深基坑降水優化設計與施工

李 飛 龍

(北京京鵬環宇畜牧科技股份有限公司，北京 100094)

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深基坑降水優化設計與施工

李 飛 龍

(北京京鵬環宇畜牧科技股份有限公司，北京 100094)

分析了時間效應對勘察結果的影響，探討了井點降水方法與降水方案的優化措施，并從降水井、施工組織管理及降水應急方案三方面，闡述了深基坑降水施工要點，對避免地下水源過度抽取，破壞地下水環境有一定作用。

深基坑，時間效應，降水施工，地下水

0 引言

由于高層建筑越來越多，隨之導致深基坑數量也日益增多。為了保證深基坑工程順利進行，要不斷抽取地下水，但為了避免地下水源過度抽取，破壞地下水環境，所以不僅要對基坑的地勘報告進行詳細分析，從多角度考慮設計出最優方案，而且要做好基坑降水的施工過程控制。

1 時間效應對勘察結果的影響

在深基坑降水方案設計和施工前，不僅要仔細分析地勘報告，而且應考慮時間效應對勘察結果的影響[1]。若勘察時間與深基坑設計、施工的時間間隔不大于2個月，則勘察提供的水位與設計、施工時的水位相差不大；若兩者時間間隔超過2個月，甚至超過6個月，則一般勘察水位與設計、施工水位會有差別。其差別主要取決于以下兩個方面：1)不同季節造成區域水位整體上升或下降；2)周邊近期深基坑的施工，導致地下水位下降。因此在進行施工或者方案設計時，定要考慮時間效應；否則會影響后期的施工，進而可能會導致地下水源過度抽取，破壞地下水環境。

2 井點降水方法選擇與降水方案優化設計

2.1 井點降水方法選擇

結合周圍已有的深基坑勘察報告及降水采取的措施效果，根據工程類比法和現有的深基坑地勘資料綜合確定井點降水方法。常用的井點降水方法有：管井井點降水、真空井點降水、噴射井點降水。

2.2 降水方案優化設計

基于確定的井點降水方法，針對不同具體工程，根據基坑形狀、地下水類型、含水層構造及《建筑基坑支護技術規程》[2]確定降水總涌水量，計算出單井設計流量，進而確定出降水井的數量和平面布置。但要進一步設計出最優降水方案，還需從以下三個方面進行考慮：

1)由于深基坑面積較大，一般降水井會沿基坑周圍布置。根據《建筑基坑支護技術規程》[2]可以確定基坑內任一點處的地下水位降水高程，具體見下列計算公式。

a.潛水完整井坑內任一點地下水位計算公式：

(1)

其中,si為基坑內任一點地下水位降深，m；H為潛水含水層厚度，m；k為含水層滲透性系數，m/d；R為影響半徑，m,R=2Sw(k·H)1/2，Sw為井水位降深，當井水位降深小于10 m時，取10 m；n為降水井數量；qj為按干擾井群計算的第j口降水井的單井流量，m3/d；rij為第j口井中心至地下水位降深計算點的距離，m，當rij>R時，取rij=R。

b.承壓完整井坑內任一點地下水位計算公式:

(2)

其中，R為影響半徑，m，R=10Swk1/2；M為承壓含水層厚度，m。

2)深基坑工程的地下建筑基礎存在浮力作用時應滿足抗浮驗算要求，它對設計地面以上覆土厚度、基礎厚度等具有指導意義。而對于簡單的浮力作用情況，基礎的抗浮性應滿足式(3)要求[3]。

(3)

其中，Gk為建筑物自重及壓重之和，kN；Nw,k為浮力作用值，kN；Kw為抗浮穩定安全系數，一般情況下可取1.05。

3)對基底以下有水頭高于坑底承壓水含水層，且未采用截水帷幕隔斷其基坑內外的水力聯系時，應利用以下公式對承壓水作用下的坑底做突涌穩定性驗算。它對設計基坑的最大開挖深度，承壓水的最小降深有重要的指導作用。

(4)

其中，Kh為突涌穩定安全系數,Kh≥1.1；D為承壓水含水層頂面至坑底的土層厚度，m;γ為天然重度，kN/m3；γw為水的重度，kN/m3；hw為承壓含水層頂面的壓力水頭高度，m。

3 深基坑工程降水施工

對于深基坑降水，設計僅僅是降水工作的第一步，要真正確保深基坑降水工作正常有序開展，更要控制好降水井施工質量、做好施工組織管理及相應的降水應急方案。

3.1 控制好降水井的施工質量

為了保證降水井的施工質量，應采取以下工藝流程[4]：放線定井位→鉆機就位鉆孔→吊放井管→填充濾料→安裝排水總管→洗井→試抽水→正常抽水。在降水井的施工過程中，應保證每個井管定位準確；吊放時應保證其垂直度，降水井四周應使用鐵撬均勻填濾料，禁止使用機械下料。降水井施工完成，進行試抽水之后可以正常抽水。

由于降水效果與洗井質量密切相關，所以現場的技術、管理人員必須高度重視此項控制點。對于降水井較深及滲透性較小的土層，應采用空壓機洗井；反之，用氣泵清洗，要求降水井從上到下清洗達到砂凈水清即可。否則很可能會出現雖然觀測井的水位很低，但在基坑開挖時會出現土中帶水等不能真實反映動態觀測的情形。

3.2 加強降水井施工組織管理

1)保證深基坑降水的整體效果，應對降水井進行分塊有組織地管理。做好材料和設備進場計劃、雨季施工計劃、四節一環保計劃、安全生產的管理計劃等。

2)嚴格按照專家論證的專項施工方案和相關的法律行政法規進行施工；現場應設置專職技術人員做日常維護工作，動態監測觀測井水位變化、排水管有無漏水、邊坡穩定性等相關信息。若出現問題，及時反饋，以便采取相應措施。

3)大部分土方開挖到基底設計標高時應繼續降水，根據地勘報告和相關經驗判斷地下水的流向，確定重點抽水部位；從而能達到節約地下水源，保護地下水環境的目的。

3.3 做好降水應急防范方案

1)防突發性停電方案。根據施工方案確定的降水泵數量、揚程、流量等來備用相應功率的柴油發電機(至少一臺)，做到兩路電源供電，確保降水施工的連續性。

2)危及周圍建筑物安全防范方案。因深基坑降水可能會危及到基坑或周邊建筑物的安全，宜采用截水或回灌技術。由于截水后，深基坑中的水量會較大或水壓較大，宜采用坑內降水的方法。

3)防基坑滑坡及塌方方案。基坑降水過快或過慢、深基坑工程的降水周期長及雨期施工都可能會出現滑坡或塌方情形。此時可以根據地勘報告中的土層參數選取相應的臨時支護方法，如使用排樁、水泥土墻、錨桿、土釘等；同時基坑壁應噴射C20的混凝土及配置φ6～φ10@150 mm～300 mm的鋼筋網片。

4)雨季施工防范方案。為做好基坑降水雨季施工，首先，基底應增設盲溝和集水井，設置明排水泵，地面四周應排水流暢；其次可采用防滑坡及塌方的施工方案加固邊坡；最后可根據現場情況增打降水井。

4 結語

為避免地下水源過度抽取，破壞地下水環境，所以要進一步優化降水設計和施工要求，應從以下3個方面進行考慮，總結如下：

1)考慮時間效應對勘察結果的影響，有利于更好地指導設計與施工。

2)根據勘察報告中的土性確定出井點降水方法，進而從三個角度考慮，優化設計降水方案。

3)控制好降水井施工質量、做好施工組織管理及相應的降水應急方案，對正常有序開展降水工作至關重要。

[1] 宋福淵，劉小剛，程學軍.建筑深基坑降水設計與施工[J].施工技術，2008，36(2):99-100.

[2] JGJ 120—2012,建筑基坑支護技術規程[S].

[3] GB 50007—2011，建筑地基基礎設計規范[S].

[4] 江正榮.地基與基礎工程施工禁忌手冊[M].北京：機械工業出版社，2006.

On optimal design and construction of deep foundation pit dewatering

Li Feilong

(BeijingJingpengHusbandryScienceandTechnologyCo.,Ltd,Beijing100094,China)

The paper analyzes the influence of the time effect on the survey results, explores the well dewatering methods and optimal methods, and from the dewatering well, construction organization and management, and dewatering emergency scheme, and illustrates the construction points in the deep foundation pit dewatering, so as to avoid the overpumping in the underground water resources and the damages to some underground water environment.

deep foundation pit, time effect, dewatering construction, underground water

1009-6825(2016)32-0101-02

2016-09-07

李飛龍(1988- )，男，碩士

TU463

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