復(fù)雜地質(zhì)條件下臨河深大基坑降水方案優(yōu)化設(shè)計

【摘要】某船閘工程基坑深大且臨河，地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜，含水層情況特殊，須對基坑進行降水。通過對地下連續(xù)墻及深井降水施工技術(shù)特點進行了分析，強調(diào)了臨河深基坑降水過程中需要重視的前期抽水試驗觀察的要點。并依據(jù)本工程項目的實施，刷新了對該區(qū)域強風(fēng)化礫巖的透水性認(rèn)識，提出了在以后的工作中針對該類地層應(yīng)采取的措施，供同行們借鑒。

【關(guān)鍵詞】抽水試驗;滲透系數(shù);臨河;深基坑;降水;強風(fēng)化礫巖;

0 引言

在地下水較豐富地段進行深基坑開挖，降水是一個重點及難點。尤其是像船閘這種臨河建筑，開挖深度大，地下水補給來源豐富，地質(zhì)條件又多以砂層為主，含水量大，如何正確選擇地層水文地質(zhì)參數(shù)，確定降水方案，顯得至關(guān)重要。

1 工程概況

某船閘閘室尺度240×32（長×寬），明挖法施工。閘室設(shè)計底標(biāo)高7.50m，地面高程23.50m，開挖深度16.0m，在高程4.00～11.50m范圍分布細(xì)砂層，砂層下部為礫巖，強風(fēng)化層厚度3～8m，實測強風(fēng)化礫巖滲透系數(shù)8.0×10-4cm/s，強風(fēng)化礫巖受膠結(jié)程度影響，泥質(zhì)膠結(jié)區(qū)滲透系數(shù)較小，砂質(zhì)膠結(jié)區(qū)滲透系數(shù)較大可達1.0×10-3 cm/s，細(xì)砂層滲透系數(shù)3.0×10-3 cm/s。該層頂板標(biāo)高11.80m與臨近河河底板標(biāo)高11.60m接近，與河水存在水力聯(lián)系。細(xì)砂層為承壓含水層，穩(wěn)定水位18.50m，砂層頂板11.50m，承壓水頭約7.0m。

2 工程特點及難點

基坑底部位于砂層中，下部礫巖強風(fēng)化層的砂質(zhì)膠結(jié)區(qū)膠結(jié)程度較松散，富水性及滲透性相對較強，滲透性等級屬中等，且緊鄰河水，河水與砂層水連通，降水難度較大，基坑排水采用地下連續(xù)墻加深井降水方案。

3 地下連續(xù)墻設(shè)計

根據(jù)船閘結(jié)構(gòu)底板深度及場地的水文地質(zhì)條件，閘室底板位于細(xì)砂層中，因前期工作對強風(fēng)化礫巖層滲透性認(rèn)識不足，且其局部厚度較大，地下連續(xù)墻底部高程以進入強風(fēng)化層礫巖1.5m控制，未將閘室內(nèi)外水力聯(lián)系隔斷。

4 基坑涌水量計算

本工程屬于承壓非完整井，基坑涌水量采用公式：

其中，細(xì)砂層水平滲透系數(shù)為k=3*10-3cm/s=2.592m/d

降水深度H=18.5-7.19=11.31m;基坑面積F=32500m2;基坑半徑r0=101.7m;R=182m;l=7m;M=13m;Q=2312 m3/d。

根據(jù)經(jīng)驗，規(guī)范公式所計算涌水量往往實際小很多，取2倍計算涌水量，即4624 m3/d

單井涌水量：

q=310 m3/d;n=1.1*4624/310=16.4，取17。

計算井深L=16.54-7.69+0.5+30*0.2+0.5+2+0.5=18.35m

Autobank7.5滲流計算：根據(jù)autobank7.5滲流計算，穩(wěn)定滲流情況下，最大滲流量為3.9 m3/d m。

圍堰周長約1300m，圍堰最大總涌水量為5070 m3/d。井間距取30m時，單井最大涌水量約為120 m3/d。由于本工程基坑設(shè)置截滲墻，根據(jù)規(guī)范計算涌水量誤差較大，故根據(jù)autobank7.5滲流計算結(jié)果來確定涌水量及降水井間距。

5 試驗井布置

根據(jù)地質(zhì)資料，選取透水層最厚位置，基坑對稱布置1口試驗井，2口觀測井，并在試驗井?dāng)嗝嬖O(shè)置3個測壓管。試驗井位置根據(jù)詳勘揭露砂層厚度較大處及強風(fēng)化礫巖砂質(zhì)膠結(jié)處確定。

試驗孔設(shè)計要求：

1、試驗井采用0.6m管徑，井口應(yīng)高于地面以上0.5m。

2、抽水試驗對同一層（段）應(yīng)進行三次水位降深;抽水井最大降深宜接近含水層厚度的1/3;最小降深不小于0.5m，每次降深的差值，不宜小于1m。

3、降水井在濾水管采用無砂管，過濾器采用纏絲包網(wǎng)過濾器。沉淀管接在濾水管底部，長度為0.5m，管徑與濾水管相同，底部用鐵板封死。

4、抽水設(shè)備采用潛水泵，每日抽水能力不小于180m3/d。

6 降水井布置

降水井布置于基坑16.54m邊坡平臺處，井間距取30m，井深18.35m，共布置44口降水井，計算單井出水量為120 m3/d。降水井布置應(yīng)根據(jù)抽水試驗結(jié)果確定。

根據(jù)抽水試驗結(jié)果繪制的降水剖面，抽水試驗井深度定為22m，閘室底板中心位置水位高程能降至7.19m，滿足施工需要，水泵單日出水量20～25m?/d。停泵后水位恢復(fù)速度很快，說明目前閘室內(nèi)地下水補給徑流條件暢通，強風(fēng)化礫巖透水性較強。據(jù)降落漏斗曲線分析，截滲墻處曲線坡度（48°）較無滲墻墻處坡度（28°）陡，截滲墻截水效果較為明顯。

7 總體布置

7.1依據(jù)抽水試驗成果布置降水井，在強風(fēng)化礫巖泥質(zhì)膠結(jié)區(qū)及近山側(cè)井間距取30m，泵量25m3/d，強風(fēng)化礫巖砂質(zhì)膠結(jié)區(qū)及臨河側(cè)井間距取20m，泵量40m3/d。

7.2降水井的成井施工階段應(yīng)邊施工邊抽水，即完成一口投入降水運行一口，力爭在基坑開挖前，將基坑底開挖面以下一定深度的土層含水量減小到最低。

7.3在施工開挖20天前進行抽水，做到能及時降水連續(xù)墻內(nèi)基坑中的地下水位。

7.4抽水需24小時現(xiàn)場值班， 并做好記錄，包括涌水量Q和水頭降S，以掌握水位動態(tài)變化，指導(dǎo)降水運行達到最優(yōu)。

8 施工驗證及總結(jié)

根據(jù)降水方案施工，水位能夠降低至基坑底板0.5m以下，閘室基坑開挖順利實施。針對臨河深大基坑，因地下水與地表水存在較強的水力聯(lián)系，直接降水較為困難，宜先截水，再配合具體降水方案，截水時宜穿透含水層，截滲墻或樁底置于相對隔水層，對于強風(fēng)化巖層應(yīng)提高重視，不應(yīng)想當(dāng)然的將其視為不透水層，降水前應(yīng)進行必要的抽水試驗，根據(jù)抽水試驗成果及實際水文地層條件調(diào)整降水方案，做到優(yōu)化設(shè)計，確保基坑降水順利進行。

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作者簡介：高沖，1983-5，男，河南省郾城縣，本科，水工環(huán)地質(zhì)高級工程師，主要從事：巖土工程勘察