管井降水技術在高水位深基坑中的應用

王垚

（中國建筑第八工程局有限公司 浙江杭州 310000）

1 工程概況

地理位置：本工程場地位于新昌縣城區，人民中路南側，環城南路北側，原縣前巷地塊，北側隔人民中路與新昌縣人民政府相望。場地東西向寬約340m，南北向長約160m，±0.000相當于絕對標高+46.450m，基坑平均開挖深度為10m。

工程地質條件：根據勘探揭露，場地在最大勘探深度30m范圍內，地基土按成因類型、物理力學特征，可劃分為4個工程地質層，1層：雜填土；2層：粉質粘土混細砂；3層：圓礫；4層：風化凝灰質砂礫巖。

場地地下水條件：勘探控制深度范圍內的地下水主要屬孔隙潛水及基巖裂隙水，孔隙潛水主要賦存于雜填土和圓礫中，水量較豐富。勘察期間測得場地鉆孔內穩定水位埋深在1.10～3.50m左右，年變化幅度一般為2m，含水層有效厚度約為30.0m，地下水水位埋深較淺，滲透系數K約為15-30m/d，為強透水層。

2 降水影響因素分析及控制要點

控制單井出水量及含沙量是本工程的重點及難點。本工程主要采取以下措施控制地層的不均勻沉降：

（1）對進場材料進行嚴格把控。混凝土管的厚度必須滿足設計要求，目測不能有裂縫、裂紋；濾料砂礫石必須具有一定的磨圓度，濾料含泥量（包括含石粉）≤3%，粒徑5～10mm。

（2）嚴格進行施工過程質量控制。井管的垂直度需滿足設計要求，垂直度偏差小于1%；過濾砂礫料填灌量應滿足設計要求，填灌量偏差小于5%；井管之間的連接應牢固可靠，管底應封堵嚴密，防止泥沙從管底進入井中。

（3）在濾管外由外至里包裹2層網眼1～2mm的鐵絲網，鐵絲網與井管之間應綁扎牢固。

（4）在不同的施工階段，開啟不同數量的降水井，以滿足施工降水條件；重要建筑物和管線附近的降水井在其余降水井滿足降水條件的情況下，原則上不開啟，或者盡量少開啟。

3 降水方案的確定

根據地下水類型（潛水）、基坑形狀（長寬比）、水位降深及含水層構造等特點，參照《建筑與市政工程地下水控制技術規范》（JGJ 111—2016）規定，市民公園項目采用管井降水。

3.1 計算模型及計算參數

根據《建筑基坑支護技術規程》（JGJ 120—2012）的規定，按照潛水非完整井計算基坑涌水量。

最近，中國農業大學國家玉米改良中心田豐教授團隊與楊小紅教授團隊合作研究，以368份玉米自交系未成熟籽粒為實驗材料，定位玉米種全基因組水平QTL（數量性狀位點），全面解析了其可變剪接的調控機制，并為研究表型變異提供了重要線索。相關論文近日發表在《植物細胞》雜志上。

本工程采用明挖法施工，基坑長度L=340m，寬度B=160m，涉及的參數均取最不利值，滲透系數K=30m/d，含水層厚度H0=30m，設計降深Sd=10-2.3+1=8.7m（所處地區豐水期地下水位埋深一般為2.3m，水位降至設計基底下1m），基坑中心距降水井距離S0=B/2+3=83m，水力坡度i取0.02，基坑水位降深Sw=Sd+S0×0.02=10.36m，影響半徑621.6m，過濾器進水部分長度l=5m。

3.2 確定井深

降水井的深度按《建筑與市政工程地下水控制技術規范》（JGJ 111—2016）公式（5.3.6）計算：

式中：Hw-降水井深度；Hw1-基底深度10m；Hw2-降水水位距基坑底要求的深度1m；Hw3=ir0（i-水力坡度，在降水井分布范圍內宜為1/10～1/15；r0-降水井分布范圍的等效半徑或降水井排間距的1/2，取值0.1×145×0.5=7.25m；Hw4-降水期間的地下水位變幅2m；Hw5-降水井過濾器工作長度5m；Hw6-沉砂管長度2.5m。

經計算：Hw=27.75m。

3.3 涌水量計算

基坑涌水量計算公式為：

式中：Q-基坑涌水量；h-降水后基坑內水位高度，取19.05m；R-降水影響半徑621.6m；l-過濾器進水部分長度，取l=5m。

由于工程場地地表水與地下水聯系密切，基坑涌水量具有季節性的變化特征，在降水豐沛季節，最大涌水量為正常涌水量的1.5倍，故基坑最大涌水量為：Q=69351.5m3/d。

3.4 單井出水量

單井出水量計算公式為：

式中：q0-單井出水量；Rs-過濾器半徑，取0.15m，經計算：q0=878.5m3/d。

3.5 降水井數量

降水井數量計算公式為：

式中：n-降水井數量，經計算，n=87口。

4 降水井設計

根據基坑涌水量和單井流量推算降水井布置情況：新昌市民公園布置降水井87口，井深28m，降水井井間距約為20～25m。降水井直徑準600mm，采用旋挖鉆機成孔，采用內徑為600mm的混凝土管。井管由實管、濾水管和沉砂管組成，降水井自井口以下0～3m用黏土封井。3m以下直至井底，采用濾料填充，濾料砂礫石應具有一定的磨圓度，濾料含泥量（包括含石粉）≤3%，粒徑5～10mm。濾管由外至里包裹2層網眼1～2mm的鐵絲網，接頭處用鐵絲網裹嚴，以免擠入泥沙淤塞井管。水泵選用7.5kW潛水泵，揚程為40m，設計流量為40m3/h。

5 管井施工

5.1 施工流程

降水施工工藝流程如圖1所示。

圖1 降水施工工藝流程

5.2 施工方法

5.2.1 降水井成孔

降水井采用旋挖鉆機成孔。成孔后應用測繩下掛重錘球檢查孔深，核對無誤后進行清孔，清孔將孔底淤泥、沉渣清除干凈，再進行井管的安裝。

5.2.2 井管制作與安放

下放井管前，濾管由外至里包裹2層網眼1～2mm的鐵絲網，緩緩下放，當管口與井口相差200mm時，接上節井管，上下管之間焊接牢固，接頭處用鐵絲網裹嚴，以免擠入泥沙淤塞井管。為防止上下節錯位，在下管前將井管依井方向立直。吊放井管要垂直，并保持在井孔中心，為防止雨污水、泥沙或異物落入井中，井管要高出地面不小于200mm，并加蓋或捆綁防水雨布臨時保護。

5.2.3 管井抽水及維護

降水開始前所有抽水井、觀測井統一聯測靜止水位，并統一編號，統一基準點。抽水開始后，在水位未達到設計降水深度前，每天觀測水位2次，當水位達到設計降水深度且趨于穩定時可每天觀測一次，在雨季時觀測次數宜每日2～3次，抽出的水經沉淀后排入市政管網。降水過程中，還應定期（每3d）取樣測試含砂量。

5.2.4 降水井后期處理

施工降水結束后，需對所有降水井進行回填。

6 結語

根據土方開挖過程中的變形觀測數據顯示，基坑內水位達到設計降深，水位穩定在基坑開挖底標高下約1m；周邊重要建筑物和管線的沉降和傾斜均在設計允許的控制范圍內，降水含砂率小于設計值。工程降水效果良好。