富水砂卵石地层基坑降水研究

富水砂卵石地层基坑降水研究

张磊

张磊

中铁十二局集团第四工程有限公司广东广州510620

摘要：鉴于降水工程是基坑工程建设中的重要组成部分。基坑开挖深度大，降水井数量较多，要求降水设计方案科学合理，施工方案安全可靠，管理信息化程度高。通过降水及时疏干开挖范围内土层的地下水，使其得以压缩固结，以提高土层的水平抗力，防止开挖面的土体隆起。在基坑开挖施工时做到及时降低基坑中的地下水位，保证基坑干开挖施工的顺利进行。降水期间，深入分析抽水量、降深速度与周边土体、建筑物、管线等之间的相互关系，从而验证降水方案的合理性，总结出砂卵石地层降水施工的经验。

关键词：砂卵石基坑降水井计算

一、工程概况

车站位于方元路和敬成路交叉口东侧，沿敬成路东西向敷设，为地下两层11.5m岛式站台车站。车站全长216.0m，基坑深度为17.5m，标准段宽度为20.6m，顶板覆土厚度3.0m。车站主体基坑围护结构采用φ1200@2200mm机械钻孔桩（端头局部采用φ1500@1800mm玻璃纤维筋）+三道φ609×16mm钢支撑，钢支撑间距一般为3m，基坑角部设钢筋混凝土角撑，桩间挡土挂网喷射C25早强混凝土，围护桩标准段嵌固深度为3.5米扩大端嵌固深度为4米。

二、工程地质和水文地质

2.1工程地质特征

本工程场属沱江水系一级阶地，场区内地形平坦，地势开阔，地面高程为513.22～514.62m，相对高差约1.40m。工程范围内地表覆盖第四系全新统人工填土，其下为第四系全新统冲积层粉质黏土、细砂、卵石，其岩性主要为卵石，地层稳定，岩性较为单一、均匀。砂卵石土层较厚，根据成都地区已有工程经验，再结合卵石层颗粒的组成情况，卵石层渗透系数k=21.0m/d。

2.2水文地质情况

本站地处沱江水系冲积平原一级阶地，地下水主要为赋存于黏性土层之上填土层中的上层滞水和第四系砂、卵石层的孔隙潜水。场地卵石层较厚，且成层状分布，局部夹薄层砂，其间赋存有大量的孔隙潜水，其水量较大、水位较高，大气降水和区域地表水为其主要补给源。卵石层中孔隙水形成贯通的自由水面。

三、水设计

考虑本工程的降水范围，通过对水文地质条件的分析。根据《建筑与市政降水技术规范》本工程决定采用深管井点降水方案，结合本场区地质情况，在基坑外围呈封闭状布置围降抽水管井，用以疏干、降低潜水水位；沿基坑外两侧（2m）设降水井，管井采用φ300钢筋混凝土管，管井伸入底板约10m，滤水管每根长度2.5m，滤水管总长为10m，纵向间距约25m左右。

图3-1降水井管大样图

3.1降水井结构

本工程采用深井管井进行施工降水，井孔为旋挖钻成孔，孔径600mm。井管由多节钢筋混凝土管组成，内径300mm，外径360mm，井管由实管和滤水管组成，降水井自井口以下约15m为实管，井管与井壁间填充粘土；15m以下井管为滤水管（每根井管长度均为2.5米），最底节为实管。滤水段由φ300mm满布滤水孔的钢筋砼管，以及其外包的铁丝网、密网和疏网滤砂透水层组成（详见下图管井大样图）。井管吊放好后沿井管周围均匀投放滤料，滤料为直径10～20mm无棱角的卵（砾）石，滤料填至井口下1m左右时用粘性土填实夯平。

3.2基坑涌水量

3.2.1基坑涌水量计算

本站长度216米，基坑宽度20.6米，开挖深度17.3米。

基于上述分析，基坑开挖时，基坑涌水形成无压流动，假设其供给方向和排泄方向影响半径相同、水头相同。

根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）的规定，群井按大井简化时，采用潜水非完整井公式计算基坑涌水量：

图3-2降水漏斗示意图

由于降水漏斗的降落曲线以降水井为中心向外扩散，与降水井对比处于等半径位置时降落曲线高程一致，车站降水井横向间距最大为28.7m（扩大端），纵向降水井间距为20m，故降水井间距取20m进行计算。

3.3.2水泵选择

根据基坑涌水量、单井出水量的计算结果及设计降深，选用QS40-32型潜水泵。水泵流量40m3/h，扬程32m，电机功率7.2kW，日抽水量为40×24＝960m3/d。抽水过程中，每井一台水泵，带吸水铸铁管或胶管，配上一个控制井内水位的自动开关，在井口安装75mm阀门以便调节流量的大小，阀门用夹板固定，井点系统并预留6～8台水泵备用。

3.3.3降水井数量计算

计算公式为：；

Q——基坑总涌水量；

q——单井出水量，由于水泵出水量低于管井理论出水量，以水泵出水量为准计算，取q＝960m3/d；

n=16口，根据每20米布设一口降水井，整个车站布设24口降水井。

四、降水运行效果分析

基坑开挖前对基坑进行提前降水，随着降水的进行，含砂量逐渐减少，说明降水井滤网对外部细砂起到了良好的过滤作用。降水井运行10天后测得坑内静水位低于基底1m以上，满足基坑开挖要求。基坑土方从小里程想大里程开挖，基坑井点多，抽水量大，运营成本高。在保证基坑安全施工的同时，合理停抽大里程的井点，随着土方开挖进度逐步开启。降水期间，基坑周边地表和管线沉降、建筑物倾斜、沉降等变化速率及累计值均在预警值范围内。

五、结束语

通过对本工程降水研究，主要结论如下：

1、基坑降水达到了预期效果，能满足基坑施工进度要求，降水施工对周边地表、管线、建筑物未产生较大影响。

2、在不同的开挖阶段，适时开启降水井点，提出降水运营优化方案，减少抽水量，符合绿色、环保的施工概念。

参考文献

（1）卓庚山、闵华东，砂卵石地基中基坑降水的设计与施工。浙江建筑，2006

（2）徐明中、蔡佳良，兰州砂卵石地层地铁超深基坑降水技术。四川建筑，2017