惠州市某酒店基坑降水方案分析

計(jì) 嶺，汪超培

(安徽省煤田地質(zhì)局水文勘探隊(duì)，安徽 宿州 234000)

惠州市某酒店建筑基坑平面形狀近似為矩形，占地面積230×70 m2，地面標(biāo)高+16 m，開挖深度為6.80 m(坑底標(biāo)高+9.20 m)。建設(shè)場地內(nèi)的地下水位埋藏深度5.00 m左右，為保證工程施工質(zhì)量實(shí)現(xiàn)基坑干封底，應(yīng)采用深井降水法，將建筑場地內(nèi)的地下水水位降低到基坑開挖面0.5 m以下。

1 地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

1.1 地質(zhì)條件

建筑場地位于東江河流階地上，地形平坦，距東江河42 m，鉆探揭露深度內(nèi)分布的地層特征見表1。

表1 場地地層情況一覽表

1.2 水文地質(zhì)條件

建筑場地內(nèi)的地下水為第四系松散層中的孔隙水和下覆基巖強(qiáng)～中風(fēng)化巖體內(nèi)的孔隙/裂隙水。對基坑開挖有影響的地下水為場地內(nèi)的②－3～②－5層中砂土層和卵石層中的地下水，依據(jù)含水層的埋藏條件和水動(dòng)力特征，該含水層為潛水，與東江河的水力聯(lián)系密切，地下水位標(biāo)高在+11.00 m，含水層飽水厚度平均值為17.90 m。

2 降水方案設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

2.1.1 幾何參數(shù)

基坑長a=230 m;寬b=70 m;基坑中心到補(bǔ)給邊界的距離b0=77 m。

2.1.2 水文地質(zhì)參數(shù)

水文地質(zhì)參數(shù)取場地的抽水試驗(yàn)成果資料，降水設(shè)計(jì)采用的水文地質(zhì)參數(shù)為:滲透系數(shù) K=2.00m/d，飽水厚度H=17.90 m。

2.2 設(shè)計(jì)降深

按開挖到基坑底面時(shí)坑內(nèi)的水位低于開挖面0.5 m以下的要求，降水運(yùn)行時(shí)場地內(nèi)的地下水平均水力坡度I=1/10確定水位設(shè)計(jì)降深。

基坑中心水位降深 s=2.3～2.8 m，降水井水位設(shè)計(jì)降深 sw=5.0 m

2.3 降水井(觀測孔)結(jié)構(gòu)

降水井鉆孔直徑550 mm，深度20.00 m(孔底標(biāo)高 －4.00 m)，井管直徑273 mm，下入深度19.00 m(井底標(biāo)高 －3.00 m)，其中深度 11.00 ～18.00 m(標(biāo)高 +5.00 ～ －2.00 m)為過濾管，其余部位為井壁管;觀測井鉆孔直徑127 mm，深度 16.00 m(孔底標(biāo)高 +0.00 m)，井管直徑 89 mm，下入深度15.00 m(井底標(biāo)高 +1.00 m)，其中深度12.00 ～14.00 m(標(biāo)高+4.00～+2.00 m)為過濾管，其余部位為井壁管。降水(觀測)井孔壁與井管壁之間深度 10.00 m(標(biāo)高 +6.00 m)以上用粘性土封閉，其余部位用1～3 mm的過濾砂封閉(圖1)。

圖1 降水井(觀測孔)結(jié)構(gòu)示意圖

2.4 涌水量計(jì)算

2.4.1 基坑涌水量

基坑涌水量按式(1)計(jì)算:

式中:Q總為基坑總涌水量，m3/d;s為設(shè)計(jì)基坑水位降深，m;r0=0.29(a+b)等效半徑，m，其它符號(hào)同前。

2.4.2 單井涌水量

單井涌水量按式(2)計(jì)算:

式中:q為單井涌水量，m3/d;sw為降水井水位降深，m;rw為降水井半徑，m，其它符號(hào)同前。

2.4.3 設(shè)計(jì)原則

降水井的布置應(yīng)同時(shí)滿足降水井總涌水量大于基坑涌水量，且基坑內(nèi)的水位降深不小于設(shè)計(jì)降深。

2.4.4 降水井?dāng)?shù)量

降水井?dāng)?shù)量按式(3)計(jì)算:

式中符號(hào)同前。

2.4.5 水位預(yù)報(bào)

基坑內(nèi)任意一點(diǎn)的水位降深按式(4)計(jì)算:

式中符號(hào)同前。

2.4.6 降水井(觀測孔)布置

同時(shí)滿足式(3)、式(4)要求時(shí)，計(jì)算工程降水需布置降水井26口，降水井布置方案沿坑外呈環(huán)形布置。降水井間距坑外地下水補(bǔ)給一側(cè)(臨近東江河一側(cè))為20 m，其余部位降水井間距為40 m，為了解基坑中水位下降情況，基坑內(nèi)布置觀測孔2個(gè)。

3 施工方法

3.1 成井施工

成井施工工序?yàn)?成孔→一次換漿→安放井管→二次換漿→回填濾砂(動(dòng)水)→回填粘土球、粘土塊(靜水)→洗井抽水。成孔鉆進(jìn)過程中，尤其是進(jìn)入②－3～②－5層中砂土層和卵石層后，泥漿的粘度控制在20 s以下，以防止泥漿進(jìn)入砂層，形成泥皮，造成含水層堵塞，降低水井的出水量，從而影響降水效果。為保證孔壁的穩(wěn)定性，不發(fā)生塌孔，施工過程中始終使孔內(nèi)的水位高于鉆孔初見水位2 m以上。過濾管外包扎尼龍紗網(wǎng)2層，周圍要求回填1～3 mm的過濾砂，防止抽水時(shí)降水井涌砂，投置濾砂前用清水置換孔內(nèi)的泥漿，以防泥砂混和，影響過濾層的透水性。成井結(jié)束后，先進(jìn)行活塞洗井，然后用空壓機(jī)洗井至水清砂盡。

3.2 降水方案驗(yàn)證

觀測井和降水井施工完成后，采用抽水試驗(yàn)方法對降水設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了驗(yàn)證。抽水試驗(yàn)分單井抽水和群井抽水，每次抽水試驗(yàn)均及時(shí)觀測記錄觀測孔中的地下水位變化情況，為調(diào)整和確認(rèn)降水設(shè)計(jì)方案提供依據(jù)。

3.3 泵型選擇

按式(2)計(jì)算的單井涌水量，降水施工采用流量15 m3/h揚(yáng)程20 m的潛水深井泵。

3.4 安全措施

降水期間定期監(jiān)測觀測孔中的水位，現(xiàn)場備有備用電源，以防停電造成降水運(yùn)行中斷，發(fā)生基坑涌水事故。

4 工程效應(yīng)分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效應(yīng)

本工程采用降水法控制基坑地下水，按市場價(jià)計(jì)算投入的費(fèi)用為35萬元，約為坑底循噴止水法的1/3，可以節(jié)約工程成本70多萬元，并且降水法施工技術(shù)成熟，可以保證工程施工質(zhì)量，縮短施工工期，使工程盡早發(fā)揮投資效益。

4.2 環(huán)境效應(yīng)

基坑降水對周邊環(huán)境的影響主要是由于地下水位的下降造成孔隙水壓力的降低，使土層的有效應(yīng)力增加，引起土層壓縮，產(chǎn)生地面沉降，并可能造成建筑物的破壞。本工程水位降低深度小(設(shè)計(jì)基坑中心水位降深為2.3～2.8 m)，降水引起的地面沉降小，均在建筑物的地基允許變形范圍內(nèi)，況且場地內(nèi)的地下水補(bǔ)給條件好，停止降水后水位可迅速回升，可以使降水過程中產(chǎn)生的部分地面沉降得以回彈，因此對周邊的環(huán)境影響小，不會(huì)造成周邊建筑物的損壞。

［1］建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［s］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1999.

［2］建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［s］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002.