复杂地质条件下深大基坑降水技术

郭 晓 强

(山西一建集团有限公司,山西 太原 030012)

复杂地质条件下深大基坑降水技术

郭 晓 强

(山西一建集团有限公司,山西 太原 030012)

深大基坑施工时，需对基坑进行降水，通过对基坑内设置降水井，在基坑外设置回灌井的方案，使基坑水位得到有效的控制，保证深大基坑开挖的顺利进行。

深大基坑工程，复杂地质，降水

1 工程概况

某工程地下3层，主楼地上36层，地下3层主要功能为车库，基坑长度为130 m,基坑的宽度为105 m，基地总面积为13 650 m2，基坑底标高-15.2 m，基坑局部开挖深度为17.0 m。

实测地下水静止水位埋深7.4 m～8.7 m，相应水位标高773.33 m～775.09 m。

2 降水难点

1)本基坑开挖深度局部达到17.0 m承压水突涌的风险特别大。

2)需降的承压水的面积之大。

3)地连墙深度25.37 m，墙厚0.7 m，平面延长米432 m。

4)基坑外的建筑物、管线较多，环境要求极高。

3 基坑降水方案的选择

3.1地质概况

首先，根据地质勘查报告确定地下水的静止水位埋深为1.3 m，平均高程773.21 m，见图1。

3.2基坑底抗突涌验算

(1)

其中，hp为坑底与含水层顶板的高度差，取6.46 m；H为承压水头与含水层顶板的高度差，取15.54 m。

3.3抗渗透稳定性

根据JGJ 120—2012建筑基坑支护技术规程规定，隔水帷幕的深度应该满足抗渗透稳定条件，按式(2)进行验算。

hd≥1.2γ0(h-hwa)

(2)

其中，hd为帷幕深入基坑槽底下的深度,m；γ0为基坑侧壁安全重要性系数，取为1.0；h为基坑开挖深度，取15.57 m；hwa为地下水位埋深，取7.29 m。

计算结果表明，帷幕插入深度应大于9 m。

3.4降水井设计

本工程采用管井坑内降水。

1)基坑的涌水量计算。

根据均匀土质的承压水完整井计算:

(3)

其中，Q为基坑涌水量,m3/d；M为帷幕底至隔水层距离，取为756.93-746.73=10.2 m；S为按降低至槽底面以下1 m考虑，取为774.21-764.93=9.28 m；k为渗透系数，取6 m/d；R为降水井影响半径,m，按式(4)确定：

(4)

计算得：R=227 m。

r0为基坑等效半径,m，按式(5)确定：

(5)

其中，A为基坑面积，取为9 900 m2，结论：Q=2 204 m3/d。

2)单井出水量计算。

(6)

3)数量。

(7)

根据本地区同类工程的降水经验，本工程管井布置的平均间距小于15 m，布置位置为沿帷幕边缘周圈布置。

4)降水井结构及布置。

降水井布置在结构范围内，存在如下缺点：

a.井管暴露的长度太长，须另安装支护井管的支架，给施工出土带来不便，且降水井换泵吊装困难。

b.水泵出水管横跨基坑，对基础及地下部分结构施工造成影响。

本项目将降水井布置在基础外不影响基础。既满足基坑降水，又便于维护和操作，且降水完成后封井操作简单。

本工程基坑内的井管暴露长度为20 m。因此要求井管的原材料必须有足够的刚度和强度，经与材料供应商沟通，本工程降水井井管采用钢管。

结论：本工程降水井各项技术参数如下：孔径600 mm，井深30 m，井管材质为320 mm的钢管，壁厚4 mm，过滤管12.5 m，钢管上采用机械成孔，孔的直径20 mm，孔间距50 mm。过滤管外覆盖40目尼龙网3层。反滤料的材料为2 mm～3 mm豆石。井壁管外用2 mm～4 mm粘土封填。

4 施工工艺

4.1本工程降水井采用循环钻机成孔工艺

第一步：作业准备；第二步：测量放线定井位、设备就位；第三步：钻进成孔清孔，第四步：下滤管；第五步；注清水稀释泥浆；第六步：滤料填筑；第七步：洗井，第八步：下泵试抽。

4.2钻孔清孔

钻孔过程中要观察钻进深度及排渣出渣的情况，根据排量或水中含钻渣的多少控制运转速度。

4.3安装过滤管

滤管的接头处覆盖4根竹片并用铁丝绑扎固定，同时覆盖一层纱网。滤管安装完成后检测其位置及垂直度。

4.4回填滤料

清水冲洗，调整孔内泥浆比重为1.05。回填滤料时，沿四周均匀填入，同时填入4 mm～6 mm砾石，把井口以下2 m范围内填塞密实。

4.5洗井

洗井应做到随打随洗，不得放置较长时间后进行清洗，也不得待多数井道完成后一次清洗。

4.6排水泵安装

排水泵必须安装牢固、稳定、泵轴垂直，深井下泵深度应为20 m～25 m，连接排水管及电源线之后试抽水，并及时测定水位及观测孔水位的变化及流量，并形成记录文件。

5 回灌技术

回灌井位置要沿基坑边周圈布置，平均间距15 m。直径0.3 m的无砂混凝土管，滤料为2 mm～3 mm豆石。

6 对周边环境影响分析

本工程采用的隔水帷幕深度达9 m～10 m。

分析一：例如一个水池内一边放水一边注水，且水量一致时，水池内的水位将保持不变，由此可以说明其对周边的影响较小。

分析二：如水池的注水量小于放水量时，水池外侧环境的水资源需枯竭。

针对上述不利因素：在基坑外设置观测回灌井。减少抽排量，通过回灌井对基坑外的水位进行观测，当水位下降较大时，利用回灌井进行回灌。

1)深大基坑进行降水设计，合理的选择降水方案是保证结构设计安全、经济的前提。

2)采用回灌技术减少由于降水引起的各层沉降的有效措施，并且减少基坑开挖对周围环境的影响，减少地面的沉降量。

Dewateringtechnologyofdeepfoundationpitundercomplicatedgeologicalcondition

GuoXiaoqiang

(ShanxiConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

In the construction of deep foundation pit, it is necessary to carry out precipitation on the foundation pit. By setting the drainage wells in the foundation pit and setting up the recharge wells outside the foundation pit, the water level of the foundation pit is effectively controlled to ensure that the deep foundation pit digging smoothly.

deep foundation pit engineering, complex geology, precipitation

1009-6825(2017)32-0057-02

2017-09-05

郭晓强(1974- )，男，工程师

TU463

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