引滲井在基坑上層滯水控制中的應用與研究

韓建剛

中基發(fā)展建設工程有限責任公司 北京 101300

1 引言

1.1 引滲井點降水適用范圍

引滲井通過溝通上下含水層，將上層水導入下層含水層，從而達到降低上層地下水的目的。設計采用引滲井點時，上部含水層的涌水量應小于下部含水層的入滲量，才能有效達到降低上層地下水的目的。下部含水層應具備以下條件：⑴ 地層滲透性較好，滲透系數(shù)較大，一般為砂、礫、卵石層。⑵ 含水層具有一定的厚度，以保證能吸納下滲的水量。⑶ 下部含水層的水頭高度遠低于基坑底部，引滲過程中形成的倒漏斗水頭不會超過基坑底部。適用于滲透系數(shù)＞0.1m/d的粉質(zhì)黏土、粉土、粉細砂、碎石土。對于含水層薄、水量小、降水深度小的基坑工程可采用此方法。

1.2 引滲井設計理論與方法

引滲井的工作過程可分為兩個部分。上部含水層向井中的涌水和井中水向下部含水層的入滲。上部含水層的涌水和一般抽水井點的涌水相同，井中的水位最低，水位向井周圍逐漸升高，形成降落漏斗。井中水向下部含水層的入滲與補給井工作機理相同。其工作情況正好和抽水井相反。井水位最高，水位向井周圍逐漸降低，成錐體狀（圖1-1）。層輕微坍塌、水體滲出，隨時間推移，樁間砂土與水呈流砂狀流出，短時間內(nèi)樁間形成空洞,空洞深度0.8～1.0m。圖2-1為樁間流砂現(xiàn)狀。

圖1 -1 引滲井示意圖

2 工程概況

2.1 基坑概況

擬建建筑物基坑長度126.80m，寬度101.30m，開挖深度為14.55～14.60m。基坑支護采用護坡樁+錨桿支護形式。

2.2 場地工程地質(zhì)條件

根據(jù)巖土工程勘察報告，場區(qū)內(nèi)主要地層為人工填土層（Qml）、粘質(zhì)粉土素填土①層、雜填土①1層、重粉質(zhì)粘土-粘土②層、粘質(zhì)粉土③層、粉質(zhì)粘土③1層、粘土③2層、細砂③3層、重粉質(zhì)粘土③4層、粉質(zhì)粘土④層、粘質(zhì)粉土④1層、粘土④2層、粉細砂⑤層、粘質(zhì)粉土⑤1層、粉質(zhì)粘土⑥層、粘土⑥1層、粘質(zhì)粉土⑥2層、細砂⑥3層、重粉質(zhì)粘土⑥4層、細砂⑦層。

2.3 場地水文地質(zhì)條件

本工程勘察鉆探深度（50.0m）范圍內(nèi)觀測到三層地下水，第一層為潛水，穩(wěn)定水位埋深24.20～24.80m，第二層為微承壓水，穩(wěn)定水位埋深31.60～33.20m，第三層為承壓水，穩(wěn)定水位埋深43.00～44.30m。

2.4 基坑上層滯水概況

基坑開挖過程中，基坑南側(cè)46個樁間在標高-5.80m～-7.20m位置出現(xiàn)③3細砂層透鏡體含有滯水，層厚1.0～1.4m，最初表現(xiàn)為樁間砂

圖2 -1 樁間流砂現(xiàn)狀

3 引滲井設計與施工

3.1 引滲井設計方案

上層滯水的含水層為③3細砂層，受④層弱透水層的影響，不能自行滲入至下層透水層，需將滯水層以下弱透水層打穿，形成排水通道自行疏干。

⑴下層透水層選擇

根據(jù)勘察報告，第⑤粉細砂層屬于透水層，地層厚度2.1～6.3m，非含水層，具備作為排水層的條件。

⑵滲井深度的確定

本工程場地地面標高H=29.80m，第⑤粉細砂層層頂標高為16.26～18.79m，地層厚度2.10～6.30m。根據(jù)《建筑基坑支護技術規(guī)程》（DB11/489-2016）的相關規(guī)定，滲井應進入下層含水層不小與2.0m，本工程按進入透水層2.0m計算，井底標高H1=14.26m，滲井深度為Hw=H-H1。

經(jīng)計算：Hw= H-H1=29.80-14.26=15.54m，Hw取15.60m。

⑶滲井間距

滲井間距按0.8m設計。

⑷滲井數(shù)量

本工程存在上層滯水部位的基坑長度為73.6m，滲井數(shù)量為：73.6m/0.8m/口=92口。

3.2 引滲井施工方法

⑴在距離基坑上口線5m位置處共布置一排引滲井。井徑150mm，井深15.60m，孔內(nèi)填充5～10mm干凈礫料，地表以下2m采用粘土封井。井深結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。

圖3 -1 引滲井結(jié)構(gòu)示意圖

⑵滲井采用SH-30型全套管沖擊鉆機成孔，鉆孔深度以進入第⑤粉細砂層2.0m為原則。

3.3 施工技術要點

⑴為了保證上層滯水層中水的有效排出，施工時采用干作業(yè)成孔跟管鉆進工藝，防止塌孔及孔隙堵塞影響排水效果。

⑵成井過程中，應保證井身進入排水層的有效深度。

⑶成孔結(jié)束后，向套管內(nèi)填充干凈礫料，應遵循“先填礫料后拔套管，隨填隨拔”的原則，確保套管內(nèi)始終有礫料，保證填料質(zhì)量，填礫至地表以下2.0m位置。

⑷礫料填完后及時用粘土封井，防止地表水滲入井內(nèi)。

3.4 施工效果

⑴引滲井施工完成后，隨著滲漏漏斗的形成，觀測樁間滲水量，滲水量逐漸減小，直至消失。

⑵滲井施工完成15天后，樁間護壁通過重新掛網(wǎng)噴射混凝土，面板干燥，未出現(xiàn)水漬及滲水現(xiàn)象，由此可見，引滲井達到理想效果。

4 結(jié)論

基坑降水成功與否是基坑工程成敗的關鍵，隨著更多深基坑的設計與施工，引滲井點降水方法被越來越廣泛地應用，降水設計與施工技術也日臻完善。本文結(jié)合京東方先進技術實驗室二期工程北京總部項目基坑引滲井降水的設計、應用進行了全面的研究。

⑴引滲井點降水是近些年興起的基坑降水技術，尤其在北京地區(qū)被廣泛采用。由于該方法不抽取地下水，對于保護水資源十分有利。

⑵基坑上層滯水問題是困擾工程技術人員的一個主要問題，給基坑工程施工造成困難，同時存在疏不干的問題。使用該方法，在京東方先進技術實驗室二期工程北京總部項目基坑上層滯水處理中取得了成功。本文總結(jié)了引滲井降水的設計與施工，提出了引滲井降水的設計方法與步驟，具有一定的工程意義。

⑶引滲井對于基坑局部上層滯水的處理能夠達到理想效果，同時相對其他降水方法具有免維護、施工成本低等特點，可大大降低工程成本，較為經(jīng)濟。

⑷引滲井設計與施工時，應于基坑邊緣保持一定距離，有利于滲漏漏斗的形成，從而達到止水的理想效果。