復雜地質條件下深大基坑降水技術

郭 曉 強

(山西一建集團有限公司,山西 太原 030012)

復雜地質條件下深大基坑降水技術

郭 曉 強

(山西一建集團有限公司,山西 太原 030012)

深大基坑施工時，需對基坑進行降水，通過對基坑內設置降水井，在基坑外設置回灌井的方案，使基坑水位得到有效的控制，保證深大基坑開挖的順利進行。

深大基坑工程，復雜地質，降水

1 工程概況

某工程地下3層，主樓地上36層，地下3層主要功能為車庫，基坑長度為130 m,基坑的寬度為105 m，基地總面積為13 650 m2，基坑底標高-15.2 m，基坑局部開挖深度為17.0 m。

實測地下水靜止水位埋深7.4 m～8.7 m，相應水位標高773.33 m～775.09 m。

2 降水難點

1)本基坑開挖深度局部達到17.0 m承壓水突涌的風險特別大。

2)需降的承壓水的面積之大。

3)地連墻深度25.37 m，墻厚0.7 m，平面延長米432 m。

4)基坑外的建筑物、管線較多，環境要求極高。

3 基坑降水方案的選擇

3.1地質概況

首先，根據地質勘查報告確定地下水的靜止水位埋深為1.3 m，平均高程773.21 m，見圖1。

3.2基坑底抗突涌驗算

(1)

其中，hp為坑底與含水層頂板的高度差，取6.46 m；H為承壓水頭與含水層頂板的高度差，取15.54 m。

3.3抗滲透穩定性

根據JGJ 120—2012建筑基坑支護技術規程規定，隔水帷幕的深度應該滿足抗滲透穩定條件，按式(2)進行驗算。

hd≥1.2γ0(h-hwa)

(2)

其中，hd為帷幕深入基坑槽底下的深度,m；γ0為基坑側壁安全重要性系數，取為1.0；h為基坑開挖深度，取15.57 m；hwa為地下水位埋深，取7.29 m。

計算結果表明，帷幕插入深度應大于9 m。

3.4降水井設計

本工程采用管井坑內降水。

1)基坑的涌水量計算。

根據均勻土質的承壓水完整井計算:

(3)

其中，Q為基坑涌水量,m3/d；M為帷幕底至隔水層距離，取為756.93-746.73=10.2 m；S為按降低至槽底面以下1 m考慮，取為774.21-764.93=9.28 m；k為滲透系數，取6 m/d；R為降水井影響半徑,m，按式(4)確定：

(4)

計算得：R=227 m。

r0為基坑等效半徑,m，按式(5)確定：

(5)

其中，A為基坑面積，取為9 900 m2，結論：Q=2 204 m3/d。

2)單井出水量計算。

(6)

3)數量。

(7)

根據本地區同類工程的降水經驗，本工程管井布置的平均間距小于15 m，布置位置為沿帷幕邊緣周圈布置。

4)降水井結構及布置。

降水井布置在結構范圍內，存在如下缺點：

a.井管暴露的長度太長，須另安裝支護井管的支架，給施工出土帶來不便，且降水井換泵吊裝困難。

b.水泵出水管橫跨基坑，對基礎及地下部分結構施工造成影響。

本項目將降水井布置在基礎外不影響基礎。既滿足基坑降水，又便于維護和操作，且降水完成后封井操作簡單。

本工程基坑內的井管暴露長度為20 m。因此要求井管的原材料必須有足夠的剛度和強度，經與材料供應商溝通，本工程降水井井管采用鋼管。

結論：本工程降水井各項技術參數如下：孔徑600 mm，井深30 m，井管材質為320 mm的鋼管，壁厚4 mm，過濾管12.5 m，鋼管上采用機械成孔，孔的直徑20 mm，孔間距50 mm。過濾管外覆蓋40目尼龍網3層。反濾料的材料為2 mm～3 mm豆石。井壁管外用2 mm～4 mm粘土封填。

4 施工工藝

4.1本工程降水井采用循環鉆機成孔工藝

第一步：作業準備；第二步：測量放線定井位、設備就位；第三步：鉆進成孔清孔，第四步：下濾管；第五步；注清水稀釋泥漿；第六步：濾料填筑；第七步：洗井，第八步：下泵試抽。

4.2鉆孔清孔

鉆孔過程中要觀察鉆進深度及排渣出渣的情況，根據排量或水中含鉆渣的多少控制運轉速度。

4.3安裝過濾管

濾管的接頭處覆蓋4根竹片并用鐵絲綁扎固定，同時覆蓋一層紗網。濾管安裝完成后檢測其位置及垂直度。

4.4回填濾料

清水沖洗，調整孔內泥漿比重為1.05。回填濾料時，沿四周均勻填入，同時填入4 mm～6 mm礫石，把井口以下2 m范圍內填塞密實。

4.5洗井

洗井應做到隨打隨洗，不得放置較長時間后進行清洗，也不得待多數井道完成后一次清洗。

4.6排水泵安裝

排水泵必須安裝牢固、穩定、泵軸垂直，深井下泵深度應為20 m～25 m，連接排水管及電源線之后試抽水，并及時測定水位及觀測孔水位的變化及流量，并形成記錄文件。

5 回灌技術

回灌井位置要沿基坑邊周圈布置，平均間距15 m。直徑0.3 m的無砂混凝土管，濾料為2 mm～3 mm豆石。

6 對周邊環境影響分析

本工程采用的隔水帷幕深度達9 m～10 m。

分析一：例如一個水池內一邊放水一邊注水，且水量一致時，水池內的水位將保持不變，由此可以說明其對周邊的影響較小。

分析二：如水池的注水量小于放水量時，水池外側環境的水資源需枯竭。

針對上述不利因素：在基坑外設置觀測回灌井。減少抽排量，通過回灌井對基坑外的水位進行觀測，當水位下降較大時，利用回灌井進行回灌。

1)深大基坑進行降水設計，合理的選擇降水方案是保證結構設計安全、經濟的前提。

2)采用回灌技術減少由于降水引起的各層沉降的有效措施，并且減少基坑開挖對周圍環境的影響，減少地面的沉降量。

Dewateringtechnologyofdeepfoundationpitundercomplicatedgeologicalcondition

GuoXiaoqiang

(ShanxiConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

In the construction of deep foundation pit, it is necessary to carry out precipitation on the foundation pit. By setting the drainage wells in the foundation pit and setting up the recharge wells outside the foundation pit, the water level of the foundation pit is effectively controlled to ensure that the deep foundation pit digging smoothly.

deep foundation pit engineering, complex geology, precipitation

1009-6825(2017)32-0057-02

2017-09-05

郭曉強(1974- )，男，工程師

TU463

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