江苏省淮安市某深基坑降水方案设计

高长岭，李金华，薛方海

(江苏省水文地质工程地质勘察院，江苏 淮安 223005)

江苏省淮安市某深基坑降水方案设计

高长岭，李金华，薛方海

(江苏省水文地质工程地质勘察院，江苏 淮安 223005)

淮安市某深基坑降水工程，枢纽工程特点及水文地质条件，提出采用止水帷幕截断潜水含水层，进行疏干降水，保证基坑干槽施工及开挖;Ⅰ承压水采用管井降压，保证基坑底板稳定。实践证明:此降水方案较切合实际，方法可靠，取得了较好的降水效果。

深基坑;地下水;降水;管井

淮安市地处废黄河冲积平原区，赋存多层地下水。深基坑降水多采用地下连续墙作为止水帷幕截断各含水层。其方案虽然保证了基坑干槽施工及开挖，但深部止水帷幕施工难度较大，费用较高。结合淮安市水文地质条件，采用了浅部帷幕止水潜水疏干降水与深层承压水降压降水的方案，即保证了基坑干槽施工及开挖，又降低了降水费用。拟建工程位于淮安市淮海广场商业中心区核心地段，由1幢地标塔楼、3幢住宅塔楼和商业裙房组成。地标塔楼地上73层，宅楼地上45～48层，商业裙楼地上6～7层。整个场地下设4层地下室，最下层地下室底板标高 －20.45 m。基坑面积约39 663 m2，基坑开挖深度达 21.15 ～25.65 m，属超大面积一级深基坑。基坑周边地表环境复杂，深大基坑降水对周围道路、地下管线以及邻近建(构)筑物构成潜在影响。设计基坑降水方案保证基坑干槽施工，防止基坑底部土体隆起或突涌;减少降水对周边环境的影响，确保周边环境设施不会因降水出现安全问题。

1 基坑降水水文地质条件分析

1.1 地下水类型

场地地貌类型属废黄河冲积平原，地形较平坦，地面标高13.70 m左右。根据含水介质和水力条件，场区地下水自上而下可分为第四系松散岩类孔隙潜水及承压水。

1.1.1 松散岩类孔隙潜水

松散岩类孔隙潜水赋存于③层粉土和④层细砂中(表1)，含水层岩性自上

而下颗粒逐渐变粗，粉土上部黏粒含量较高，③层粉土和④层细砂之间无隔水层，可视为不同岩性的统一含水体，此层为基坑降水的疏干层。含水层厚24.0 m。以大气降水入渗补给为主，排泄主要为蒸发、人工开采和侧向迳流。

水位动态变化主要受季节影响，水位埋深 2.63～2.76 m，水位标高为 11.57～11.58 m。

1.1.2 松散岩类承压水

Ⅰ承压含水层岩性为 ⑥2层细砂、⑦层中砂。含水层平均厚度10.8 m，顶板标高 －27.69～ －18.16 m。地下水位埋深 7.76～7.88 m，水位标高 6.26 ～6.59 m。Ⅱ承压含水层岩性为⑨2层粉砂、⑩1层细砂。地下水位埋深约28.0 m，水位标高约 －14.30 m。松散岩类承压水补给以侧向迳流为主，排泄主要为侧向迳流和人工开采。

1.2 基坑降水相关水文地质问题分析

1.2.1 松散岩类孔隙潜水降水

本工程建议采用地下连续墙作为止水帷幕，地下连续墙将广泛分布于基坑开挖范围内松散岩类孔隙潜水含水层完全截断。为保证基坑干槽施工及开挖边坡的稳定，须采用管井降水的方法疏干潜水。基坑潜水疏干可视为封闭条件下进行降水工程。

1.2.2 基坑底板稳定性分析

由于Ⅰ承压含水层顶板距基坑底板最薄仅10.08 m，其含水层水头标高6.26～6.59 m，基坑开挖后基坑底板至Ⅰ承压含水层间土的压力，小于Ⅰ承压水的顶托力造成基坑底板不稳定。必须降低下部Ⅰ承压水水头，防止基坑底部隆起或发生突涌，确保施工时底板的稳定性。

基坑中的工程桩和勘察孔均穿透潜水、Ⅰ承压含水层，在这些位置可能会出现含水层的连通，亦应降低下部Ⅰ承压水水头，确保基坑底板安全。

Ⅱ承压水标高低于与基坑底板最底标高，不考虑降水。

1.2.3 岩土勘察施工问题

该工程基坑面积大，地下连续墙长，若施工中个别单元与单元之间连续部位质量欠佳，则可能发生渗漏，造成潜水疏干水量增加。通过布设地下水位动态观测孔以及制定补救措施等手段来防止地下连续墙的渗漏。

2 降水方案

2.1 基坑涌水量计算

2.1.1 松散岩类孔隙潜水水量

地下连续墙将潜水含水层隔断，地下水无测向补给来源。故松散岩类孔隙潜水水量为含水层静储量(Q静)。计算公式为:

式中:Q静为含水层静储量(m3);μ为含水层给水度，μ=0.0188(1);A为基坑面积(39 663 m2);H为含水层厚度(m)，H=22.5m

经计算松散岩类孔隙潜水含水层的静储量16 777 m3。

2.1.2 Ⅰ承压含水层涌水量

1)涌水量计算公式为:

式中:Q为涌水量(m3/d);S为水位降深(m);K为渗透系数(m/d);13.28m;M为含水层厚度(m)，平均厚度 10.8m;R为影响半径(m); R=10Sr0为基坑等效半径(m);

基坑为不规则形，等效半径计算公式为:

计算结果为 r0=112.39 m

2)水位降深的确定

基坑低板的稳定条件为:基坑低板至Ⅰ承压含水层顶板间的土压应力大于等承压水的顶托为。即

式中:H为基坑底板到Ⅰ承压含水层顶板间距离(m);rs为基坑底板到Ⅰ承压含水层顶板间土的平均容重(KN/m3);rw为水的容重(KN/m3);h为Ⅰ承压水头高度至含水层顶板间距离(m);F为安全系数，取1.2。

据该项目岩土工程勘察报告及抽水试验报告，基坑底板到Ⅰ承压含水层顶板间距离最小10.11 m、土的平均容重18.8 KN/m3;水的容重取10KN/m3、Ⅰ承压水头高度至含水层顶板间距离为22.75 m。由(3)验算可知，Ⅰ承压水水头降 S=8.29 m基坑低板为稳定状态。

3)基坑涌水量计算

把有关参数代入(2)式计算，Ⅰ承压水的基坑涌水量为5717 m3/d。

表1 场区地层简表

2.2 降水井数量确定

潜水疏干井:据淮安市潜水井疏干范围不大于400 m2，基坑面积39 663 m2，应布设潜水疏干井99眼。

Ⅰ承压水降压井:降压井数量 n，由下式确定:

式中:Q为基坑总涌水量(m3/d);q为管井单井涌水量(m3/d)

管井单井涌水量用下计算:

式中:r为管井半径(m);l为降水井过虑器长度(m)

设计降水井管井直径300 mm，过虑器长度5 m，单井出水量669 m3/d。Ⅰ承压水的基坑涌水量为5 717 m3/d，据(4)式计算应布设降压井10眼。

2.3 降水方案

潜水疏干井采用潜水完整井，降水井均匀网格布置在基坑内。选择10眼疏干井兼做地下水位观测井。降水疏干过程中根据地下水位动态及时调整降水疏干方案。若发现连续墙有渗漏，在渗漏处增加降水井。基坑若分段开挖，潜水疏干井可根据土方开挖顺序逐步加密降水井，即先开挖土方段先降水，后施工段后降水。在保证基坑开挖干槽施工的同时，可减少降水运营费用。

降压水井基坑内网格状布置。坑内选择5眼井兼做地下水观测井，坑外增布地下水观测井及地面变形监测点。由于基坑距邻区建筑物较近，降水严格按照降水方案进行，将承压水头控制在要求范围，尽量减少超降，减少邻区地面沉降变形。在不进行承压水降压时，经(3)式计算，承压水的顶托力与Ⅰ承压含水层顶板之上土应力平衡的土体高度为14.52 m，基坑开挖至 21.56 m(标高 －7.86 m)，基坑低板仍处于基本稳定。因此，在基坑开挖的初期降压井可不运行，待基坑开挖至21.56 m时开始降压水井降水运行。这样不但减少了宝贵的地下水资源排出，减少降水运行费用，同时减缓了因承压水下降而引起的地面变形。

降水井用无砂砼管作为井管，可随着基坑土方开挖，井壁可以逐步拆除，既节约成本又便于基坑开挖。

3 结语

该工程按降水方案进行了施工，在整个基坑开挖过程中降水效果良好，保证了基坑的顺利开挖，没有产生不良现象，为淮安市深基坑降水设计积累经验。

［1］江苏省水文地质工程地质勘察院.淮安雨润中央新地岩土工程勘察报告.2011.

［2］李友龙，董洪信，赵中省.建筑工程深基坑降水方案设计.地质学刊.2011(1).

［3］丁厚炳，涂爱华，桂斌.襄樊市基坑降水设计及应用.资源环境与工程.

［4］建设部综合勘察研究设计院.建筑与市政降水工程技术规范(JGJ/T111－98).中国建筑工业出版社.

［5］姚天强，石振华.基坑降水手册.中国建筑工业出版社.2006.

P641.2

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1004－1184(2012)05－0022－02

2012－04－24

高长岭 (1965－)，男，江苏盐城人，高级工程师，主要从事水文地质工程地质专业工作。