江蘇省淮安市某深基坑降水方案設計

高長嶺，李金華，薛方海

(江蘇省水文地質工程地質勘察院，江蘇 淮安 223005)

江蘇省淮安市某深基坑降水方案設計

高長嶺，李金華，薛方海

(江蘇省水文地質工程地質勘察院，江蘇 淮安 223005)

淮安市某深基坑降水工程，樞紐工程特點及水文地質條件，提出采用止水帷幕截斷潛水含水層，進行疏干降水，保證基坑干槽施工及開挖;Ⅰ承壓水采用管井降壓，保證基坑底板穩定。實踐證明:此降水方案較切合實際，方法可靠，取得了較好的降水效果。

深基坑;地下水;降水;管井

淮安市地處廢黃河沖積平原區，賦存多層地下水。深基坑降水多采用地下連續墻作為止水帷幕截斷各含水層。其方案雖然保證了基坑干槽施工及開挖，但深部止水帷幕施工難度較大，費用較高。結合淮安市水文地質條件，采用了淺部帷幕止水潛水疏干降水與深層承壓水降壓降水的方案，即保證了基坑干槽施工及開挖，又降低了降水費用。擬建工程位于淮安市淮海廣場商業中心區核心地段，由1幢地標塔樓、3幢住宅塔樓和商業裙房組成。地標塔樓地上73層，宅樓地上45～48層，商業裙樓地上6～7層。整個場地下設4層地下室，最下層地下室底板標高 －20.45 m。基坑面積約39 663 m2，基坑開挖深度達 21.15 ～25.65 m，屬超大面積一級深基坑。基坑周邊地表環境復雜，深大基坑降水對周圍道路、地下管線以及鄰近建(構)筑物構成潛在影響。設計基坑降水方案保證基坑干槽施工，防止基坑底部土體隆起或突涌;減少降水對周邊環境的影響，確保周邊環境設施不會因降水出現安全問題。

1 基坑降水水文地質條件分析

1.1 地下水類型

場地地貌類型屬廢黃河沖積平原，地形較平坦，地面標高13.70 m左右。根據含水介質和水力條件，場區地下水自上而下可分為第四系松散巖類孔隙潛水及承壓水。

1.1.1 松散巖類孔隙潛水

松散巖類孔隙潛水賦存于③層粉土和④層細砂中(表1)，含水層巖性自上

而下顆粒逐漸變粗，粉土上部黏粒含量較高，③層粉土和④層細砂之間無隔水層，可視為不同巖性的統一含水體，此層為基坑降水的疏干層。含水層厚24.0 m。以大氣降水入滲補給為主，排泄主要為蒸發、人工開采和側向逕流。

水位動態變化主要受季節影響，水位埋深 2.63～2.76 m，水位標高為 11.57～11.58 m。

1.1.2 松散巖類承壓水

Ⅰ承壓含水層巖性為 ⑥2層細砂、⑦層中砂。含水層平均厚度10.8 m，頂板標高 －27.69～ －18.16 m。地下水位埋深 7.76～7.88 m，水位標高 6.26 ～6.59 m。Ⅱ承壓含水層巖性為⑨2層粉砂、⑩1層細砂。地下水位埋深約28.0 m，水位標高約 －14.30 m。松散巖類承壓水補給以側向逕流為主，排泄主要為側向逕流和人工開采。

1.2 基坑降水相關水文地質問題分析

1.2.1 松散巖類孔隙潛水降水

本工程建議采用地下連續墻作為止水帷幕，地下連續墻將廣泛分布于基坑開挖范圍內松散巖類孔隙潛水含水層完全截斷。為保證基坑干槽施工及開挖邊坡的穩定，須采用管井降水的方法疏干潛水。基坑潛水疏干可視為封閉條件下進行降水工程。

1.2.2 基坑底板穩定性分析

由于Ⅰ承壓含水層頂板距基坑底板最薄僅10.08 m，其含水層水頭標高6.26～6.59 m，基坑開挖后基坑底板至Ⅰ承壓含水層間土的壓力，小于Ⅰ承壓水的頂托力造成基坑底板不穩定。必須降低下部Ⅰ承壓水水頭，防止基坑底部隆起或發生突涌，確保施工時底板的穩定性。

基坑中的工程樁和勘察孔均穿透潛水、Ⅰ承壓含水層，在這些位置可能會出現含水層的連通，亦應降低下部Ⅰ承壓水水頭，確保基坑底板安全。

Ⅱ承壓水標高低于與基坑底板最底標高，不考慮降水。

1.2.3 巖土勘察施工問題

該工程基坑面積大，地下連續墻長，若施工中個別單元與單元之間連續部位質量欠佳，則可能發生滲漏，造成潛水疏干水量增加。通過布設地下水位動態觀測孔以及制定補救措施等手段來防止地下連續墻的滲漏。

2 降水方案

2.1 基坑涌水量計算

2.1.1 松散巖類孔隙潛水水量

地下連續墻將潛水含水層隔斷，地下水無測向補給來源。故松散巖類孔隙潛水水量為含水層靜儲量(Q靜)。計算公式為:

式中:Q靜為含水層靜儲量(m3);μ為含水層給水度，μ=0.0188(1);A為基坑面積(39 663 m2);H為含水層厚度(m)，H=22.5m

經計算松散巖類孔隙潛水含水層的靜儲量16 777 m3。

2.1.2 Ⅰ承壓含水層涌水量

1)涌水量計算公式為:

式中:Q為涌水量(m3/d);S為水位降深(m);K為滲透系數(m/d);13.28m;M為含水層厚度(m)，平均厚度 10.8m;R為影響半徑(m); R=10Sr0為基坑等效半徑(m);

基坑為不規則形，等效半徑計算公式為:

計算結果為 r0=112.39 m

2)水位降深的確定

基坑低板的穩定條件為:基坑低板至Ⅰ承壓含水層頂板間的土壓應力大于等承壓水的頂托為。即

式中:H為基坑底板到Ⅰ承壓含水層頂板間距離(m);rs為基坑底板到Ⅰ承壓含水層頂板間土的平均容重(KN/m3);rw為水的容重(KN/m3);h為Ⅰ承壓水頭高度至含水層頂板間距離(m);F為安全系數，取1.2。

據該項目巖土工程勘察報告及抽水試驗報告，基坑底板到Ⅰ承壓含水層頂板間距離最小10.11 m、土的平均容重18.8 KN/m3;水的容重取10KN/m3、Ⅰ承壓水頭高度至含水層頂板間距離為22.75 m。由(3)驗算可知，Ⅰ承壓水水頭降 S=8.29 m基坑低板為穩定狀態。

3)基坑涌水量計算

把有關參數代入(2)式計算，Ⅰ承壓水的基坑涌水量為5717 m3/d。

表1 場區地層簡表

2.2 降水井數量確定

潛水疏干井:據淮安市潛水井疏干范圍不大于400 m2，基坑面積39 663 m2，應布設潛水疏干井99眼。

Ⅰ承壓水降壓井:降壓井數量 n，由下式確定:

式中:Q為基坑總涌水量(m3/d);q為管井單井涌水量(m3/d)

管井單井涌水量用下計算:

式中:r為管井半徑(m);l為降水井過慮器長度(m)

設計降水井管井直徑300 mm，過慮器長度5 m，單井出水量669 m3/d。Ⅰ承壓水的基坑涌水量為5 717 m3/d，據(4)式計算應布設降壓井10眼。

2.3 降水方案

潛水疏干井采用潛水完整井，降水井均勻網格布置在基坑內。選擇10眼疏干井兼做地下水位觀測井。降水疏干過程中根據地下水位動態及時調整降水疏干方案。若發現連續墻有滲漏，在滲漏處增加降水井。基坑若分段開挖，潛水疏干井可根據土方開挖順序逐步加密降水井，即先開挖土方段先降水，后施工段后降水。在保證基坑開挖干槽施工的同時，可減少降水運營費用。

降壓水井基坑內網格狀布置。坑內選擇5眼井兼做地下水觀測井，坑外增布地下水觀測井及地面變形監測點。由于基坑距鄰區建筑物較近，降水嚴格按照降水方案進行，將承壓水頭控制在要求范圍，盡量減少超降，減少鄰區地面沉降變形。在不進行承壓水降壓時，經(3)式計算，承壓水的頂托力與Ⅰ承壓含水層頂板之上土應力平衡的土體高度為14.52 m，基坑開挖至 21.56 m(標高 －7.86 m)，基坑低板仍處于基本穩定。因此，在基坑開挖的初期降壓井可不運行，待基坑開挖至21.56 m時開始降壓水井降水運行。這樣不但減少了寶貴的地下水資源排出，減少降水運行費用，同時減緩了因承壓水下降而引起的地面變形。

降水井用無砂砼管作為井管，可隨著基坑土方開挖，井壁可以逐步拆除，既節約成本又便于基坑開挖。

3 結語

該工程按降水方案進行了施工，在整個基坑開挖過程中降水效果良好，保證了基坑的順利開挖，沒有產生不良現象，為淮安市深基坑降水設計積累經驗。

［1］江蘇省水文地質工程地質勘察院.淮安雨潤中央新地巖土工程勘察報告.2011.

［2］李友龍，董洪信，趙中省.建筑工程深基坑降水方案設計.地質學刊.2011(1).

［3］丁厚炳，涂愛華，桂斌.襄樊市基坑降水設計及應用.資源環境與工程.

［4］建設部綜合勘察研究設計院.建筑與市政降水工程技術規范(JGJ/T111－98).中國建筑工業出版社.

［5］姚天強，石振華.基坑降水手冊.中國建筑工業出版社.2006.

P641.2

B

1004－1184(2012)05－0022－02

2012－04－24

高長嶺 (1965－)，男，江蘇鹽城人，高級工程師，主要從事水文地質工程地質專業工作。