如何控制大口徑深井降水的降水深度

摘要：為了使水位降低到表面下的操作，有兩種方式，一是擴(kuò)大的直徑和深度，提高單井的壓降，從而達(dá)到最高水位下降的要求。另外通過均勻控制單井落，也可使水位均勻發(fā)生改變滿足設(shè)計(jì)要求。前一種布井少，對地層擾動(dòng)大，如建筑物對地基要求高時(shí)，此方法不可采用（除非施工后注漿），且此方法對原有建筑物也會帶來較大的不利影響；后一方法布井可能更多，但不干擾到地面，損壞的原來的建筑也小，因此在條件許可的情況下應(yīng)優(yōu)先選擇后者的方法。此外，井深也考慮了單井的出水量和現(xiàn)有的水泵配套。本文以具體實(shí)例探究了深井施工過程中，如何控制大口徑深井降水的降水深度以及控制效果分析。

關(guān)鍵詞：大口徑；深井降水；降水深度；控制分析

1工程概況

本工程2#人防地下室±0.000相當(dāng)于黃海標(biāo)高101.30m，本場地自然地坪絕對標(biāo)高為99.80m（局部100.70m），基坑挖深在4.95m，承臺、電梯井挖深在5.8m左右。本地下室長約243m，最大寬約為85m，開挖面積約為23000㎡。

3深井施工

3.1定線放樣

對業(yè)主提供的控制樁進(jìn)行交接檢驗(yàn)，并做好記錄；聯(lián)系集團(tuán)測量組，進(jìn)行導(dǎo)線設(shè)置，根據(jù)控制樁在道路上每隔100米設(shè)立一處臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)以及管道軸線控制樁，并將各污水檢查井的井位標(biāo)出。各樁位應(yīng)設(shè)立牢固并采取保護(hù)措施，必要時(shí)設(shè)立護(hù)樁保護(hù)。完成后進(jìn)行復(fù)核，合格后備用。

3.2井點(diǎn)降水

因降水會引起周圍地面沉降，因此，在降水施工前將地面建筑物及構(gòu)筑物進(jìn)行全面排查。我們認(rèn)為在降水后，地面會均勻沉降，對附近廠區(qū)里的地下管線的影響較小。但考慮到降水的影響半徑預(yù)計(jì)會有18米，離井點(diǎn)管較近的地下管線及他們的檢查井可能會存在局部的不均勻沉降，我們將按實(shí)際情況對其進(jìn)行加固及維修。

井點(diǎn)管的設(shè)置根據(jù)開挖面我們設(shè)置在新建污水管線西側(cè)約3米處，口徑為φ315，呈線形平行于新建污水管道布置比較合適，井點(diǎn)深度以18米為妥，計(jì)劃在每只新建污水檢查井東側(cè)設(shè)置1口井，每井段長度的中間位置設(shè)置1口井，總的布置依據(jù)為平均井位間距為18米。具體施工于管道鋪設(shè)前7天進(jìn)行施工，溝槽開挖前抽水時(shí)間不少于5天。

每10只管井162米施工長度為1組，計(jì)劃設(shè)置4組，管井成孔直徑600mm，井管采用φ400mm雙壁波紋管，沿管長方向設(shè)φ10@50圓孔，管壁外包雙層40目不銹鋼鐵絲網(wǎng)，管壁與孔壁之間充填150厚中粗砂，管井必須在基坑開挖前七天進(jìn)行抽水，所有管井一旦開通不得停息。當(dāng)1組管井長度旁所在的管道安裝、回填完畢后方可停抽，再進(jìn)入下一組管井的施工。地表外的面水、施工排水，采用基坑周邊地面設(shè)的貫通的排水溝，把地表水引至集水坑，沉淀后再用水泵排入污水泵站。

4控制大口徑深井降水的降水深度

本基坑四周采用全封閉式圍護(hù)，已基本隔斷了基坑開挖深度范圍內(nèi)地下水與外圍地下水的水力聯(lián)系，因此不考慮周圍地下水的補(bǔ)給，只需將基坑內(nèi)地下水位降低至設(shè)計(jì)要求。根據(jù)本場地的水文地質(zhì)條件、工程設(shè)計(jì)要求及基坑開挖與支護(hù)的特點(diǎn)，本方案采用真空管井降水來達(dá)到本次降水的目的。

4.1基坑底板穩(wěn)定性驗(yàn)算

根據(jù)勘察報(bào)告提供的資料，本場地不考慮承壓水對基坑底土體產(chǎn)生突涌破壞的可能性。

4.2基坑內(nèi)抽水量的估算

①地下水容積儲存量的計(jì)算：

計(jì)算式：W = μ·V 或 W = μ·A·h

式 中：W — 容積儲存量（m3）

V — 含水層體積（m3），V = 基坑面積A×降水深度h（即潛水靜止水位至基坑底板以下1.00m）；

μ— 含水層的給水度（粉砂與粘土給水度經(jīng)驗(yàn)值 為 0.10～0.15）（供水文地質(zhì)手冊＼第二冊），本次根據(jù)上部土層的性質(zhì)取：μ= 0.15。

a.基坑面積（A）計(jì)算

基坑面積A ≈8081m2。

b.降水深度（h）計(jì)算

h = 基坑平均深度8.5m + 1.00m - 靜止水位0.50m = 9m。

由上述參數(shù)計(jì)算地下水容積儲存量如下：

W = μ·A·h = 0.15×8081×9 ≈ 10909.35m3。

②基坑抽水量的確定原則

本基坑的出水量主要包括地下水的儲存量與降雨量，由于對降雨量目前無資料估測，且采用順做法施工，在短時(shí)期內(nèi)因降雨滲入地層內(nèi)的滲入量不會很多，因此，本次對基坑的抽水量確定、井?dāng)?shù)設(shè)計(jì)與抽水泵的選擇只考慮地下水的儲存量，對于降雨量的排出，采用明排水的施工措施來解決。

4.3坑內(nèi)降水井及觀測井?dāng)?shù)量的布置

①坑內(nèi)降水井

n = A / a井

式 中：n — 井?dāng)?shù)（口）；

A — 基坑降水面積（m2）；

a井— 單井有效抽水面積（m2）；根據(jù)我們的降水施工經(jīng)驗(yàn)，在上海地區(qū)第⑤層以上的以粘性土為主的潛水含水層的特性單井有效抽水面積a井一般為100m2～250m2，本次取200m2。

即：n = A / a井 =8081/200≈ 41

擬定41口降水井

②水位監(jiān)測井

水位監(jiān)測井布置在利用坑內(nèi)降水井布置。

4.4坑內(nèi)降水井工作量設(shè)計(jì)結(jié)果分析

①由上述計(jì)算結(jié)果的數(shù)據(jù)如下

a 地下水容積儲存量W = 10909m3；

b 降水井41口；

②抽水量計(jì)算

單井出水量Q單= 1.1×24= 26.4m3

每天抽水量Q抽 =41×Q單=1082.4m3；

每天實(shí)際抽水量W抽為：

W抽 = Q抽×0.5（實(shí)際抽水時(shí)間、抽水量折算系數(shù)，為估算值）

=541.2m3

③抽水天數(shù)計(jì)算

抽水天數(shù) t= 總儲存量W ÷ 每天抽取的儲存量W抽

= 10909.35÷541.2 ≈ 20天

4.5降水控制效果

每間隔2-3小時(shí)抽一次，每次抽至干為止。（開始每間隔2小時(shí)抽一次，每次出水時(shí)間小于30秒時(shí)改為4小時(shí)抽一次）。抽水需要24小時(shí)派員值班，并作好抽水記錄，以掌握抽水動(dòng)態(tài)。每日二次（間隔12小時(shí)）定時(shí)對觀察井進(jìn)行水位觀察，水位觀察要在抽水前進(jìn)行，并做好觀察記錄。井點(diǎn)使用時(shí)，基坑四周井點(diǎn)對稱、同時(shí)抽水，使水位差控制在要求的限度內(nèi)。從以上估算結(jié)果可知：當(dāng)41口降水井全部抽水時(shí)，約20～30天后就能將基坑內(nèi)的地下水降低到基坑底下1m，因此，上述井?dāng)?shù)的布置完全能滿足本次基坑的干挖土施工。

5總結(jié)

本次降水屬于多井干擾、多基坑同時(shí)抽水，技術(shù)要求高，施工及管理難度較大。在施工方案的確定方面，以及降水工程設(shè)計(jì)時(shí)，要確保設(shè)計(jì)合理，施工質(zhì)量要高，技術(shù)管理要到位，切實(shí)保證降低深度值滿足地下室干施工要求。而且在施工降水時(shí)，要嚴(yán)格控制各項(xiàng)工序合理，特別是過濾器及其外圍的填礫，在填入時(shí)要過篩，剔除不合要求的材質(zhì)及雜質(zhì)。在實(shí)際降水中，各抽水井的含砂量均小于1/20萬，從抽水后的井深測量看，沉淀厚度均在1m左右，都在允許范圍之內(nèi)。另一個(gè)方面是本區(qū)抽水孔的布置原則基本是按“多井、小泵量”施工的，而象電梯井的局部位置，采取較大泵短期抽水措施，解決施工要求。本降水工程還采取了水位動(dòng)態(tài)觀測與建筑物沉降觀測相結(jié)合，根據(jù)“荷載—水位線—沉降量—日期”動(dòng)態(tài)觀測曲線來看，與理論預(yù)測相符合。

參考文獻(xiàn)：

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