乾坤花園住宅樓基坑降水設(shè)計(jì)及施工

摘要：文章以天城大廈基坑降水工程為實(shí)例，依據(jù)工程勘查報(bào)告所提供的場(chǎng)地工程地質(zhì)條件及地下水情況計(jì)算出基坑涌水量并設(shè)計(jì)抽水井，然后根據(jù)降水要求深度及土層滲透系數(shù)選擇井點(diǎn)降水方法，確定井徑、井深、單井涌水量及井?dāng)?shù)，并簡(jiǎn)要介紹了井點(diǎn)施工的過(guò)程。

關(guān)鍵詞：基坑降水；井點(diǎn)降水；施工

一、工程概況

擬建的乾坤花園1#、2#住宅樓工程位于鄭州市東北部，林科路與經(jīng)一路交叉口檔南角。該工程為4棟12層住宅樓及2個(gè)地下車庫(kù)。1#、2#住宅樓寬分別為11.6米、12.3米，長(zhǎng)74.0米。一層地下室，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋深4.5米；地下車庫(kù)寬34.6米，長(zhǎng)74.0米，框架結(jié)構(gòu)，最大柱網(wǎng)距為7.2×7.2米，基礎(chǔ)埋深約5.6米，地下室與地下車庫(kù)之間設(shè)有沉降縫。

二、工程地質(zhì)水文條件

擬建場(chǎng)地屬于黃河沖積平原，地形基本平坦。場(chǎng)地地下水類型為潛水，其補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水，地下水位埋深4.0米，年變幅2.0米左右。地下水質(zhì)良好，對(duì)水泥砼無(wú)腐蝕作用，綜合滲透系數(shù)K=0.5m/d。與降水有關(guān)地質(zhì)情況如下：

地表第一層為雜填土，厚度約0.96米；第二層為含粉土，土顆粒粗，砂感強(qiáng)，厚度1.74米。第三層為粉土，粘粒含量高，厚度4.04米；第四層為粉質(zhì)粘土，層厚1.10—2.80米。

三、基坑工程降水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）治水方案的選擇

基坑降水方法很多，主要有輕型井點(diǎn)降水、噴射點(diǎn)降水、電滲井點(diǎn)降水、輻射井點(diǎn)降水、自滲井點(diǎn)降水、管井井點(diǎn)降水等，但各種方法都有一定的適用范圍，應(yīng)根據(jù)基坑的水文地質(zhì)條件、基坑尺寸、基坑深度和基坑周邊環(huán)境條件綜合選取。

本基坑程場(chǎng)地地下水位較淺，基坑開挖較深，地下室基礎(chǔ)挖深4.5m，水位降至-5.5m，地下車庫(kù)基礎(chǔ)挖深5.6m，水位降至-6.6m，水位降低幅度較大，基坑較寬，同時(shí)考慮7.5m以上含水層為潛水，下部為粘土隔水層，從土層可降性分析基坑安全和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的角度看，采用全場(chǎng)周邊輕型井點(diǎn)降水＋深部局部深井管井減壓降水為本基坑的優(yōu)化治水方案。

（二）輕型井點(diǎn)降水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)基坑尺寸、基坑深度、水文地質(zhì)條件和鄰近基坑降水工程經(jīng)驗(yàn)，沿基坑四周邊線沖裝輕型井點(diǎn)設(shè)備，井點(diǎn)管長(zhǎng)度選用7.00m，濾水管長(zhǎng)度為1.0m，井點(diǎn)管間距D=1.5m。基坑周長(zhǎng)319米，每40米設(shè)置1套輕型井點(diǎn)，共用8套輕型井點(diǎn)環(huán)形布置。井點(diǎn)管埋設(shè)及平面布置詳見圖1。

（三）深井管井減壓降水設(shè)計(jì)

1、基坑涌水量估算。根據(jù)場(chǎng)地水文地質(zhì)條件、基坑尺寸、結(jié)合工程類比經(jīng)驗(yàn)，采用潛水非完整井群降水“大井法”計(jì)算模型。

將有關(guān)參數(shù)代入上式計(jì)算，得基坑涌水量為：

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，約需降水管井n=1.1Q/q，取n=6。

3、群井降水時(shí)過(guò)濾器淹沒(méi)長(zhǎng)度計(jì)算：

l′——過(guò)濾器淹沒(méi)段長(zhǎng)度（mm）；

n——管井?dāng)?shù)量；

Q——基坑總涌水量（m3/d）；

K——土層滲透系數(shù)（取0.5m/d）；

y——滿足降深要區(qū)求下的含水層厚度（m）；

r0——管井間最大小間距（m)；

計(jì)算得l′=8.8m 群井抽水時(shí)管井單井出水量：

這一結(jié)果能滿足要求，而且26.4m3//h屬于常規(guī)潛水泵的流量要求。

4、基坑地下水降深預(yù)測(cè)：

Q——基坑總涌水量（m3/d）；

K——土層滲透系數(shù)（取0.5m/d）；

H——潛水層含水層厚度（取18m）；

n——管井?dāng)?shù)量；

R0——R0=R+r0；

R——基坑影響半徑(m)；

把（x1、x2、x3、x4、x5、x6）代入上式得Sy=7.95m滿足要求，但是考慮到設(shè)計(jì)時(shí)參數(shù)取的是經(jīng)驗(yàn)值，難免有所出入，因此建議先打一口抽水井，看抽水效果，然后確定實(shí)際所需的降水井?dāng)?shù)量。降水井的深度，從滿足降低水位目的情況下盡量少抽水的思想出發(fā)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果、場(chǎng)區(qū)實(shí)際地質(zhì)條件和工程類比經(jīng)驗(yàn)，降水管井深度取22m，管徑400mm。

四、基坑降水工程施工組織設(shè)計(jì)

（一）輕型井點(diǎn)施工工藝

1、準(zhǔn)備工作。做好輕型井點(diǎn)施工前的一切準(zhǔn)備工作，包括井點(diǎn)設(shè)備，動(dòng)力、水源及必要的材料準(zhǔn)備，排水溝的開挖。

2、井點(diǎn)系統(tǒng)的埋設(shè)。埋設(shè)井點(diǎn)管的程序是先排放總管，再埋設(shè)井點(diǎn)管，用彎聯(lián)管將井點(diǎn)管與總管接通，然后安裝抽水設(shè)備。井點(diǎn)管的埋設(shè)采用水沖法進(jìn)行，并分為沖孔與埋管兩個(gè)過(guò)程。沖孔直徑一般為300mm，以保證井管四周有一定厚度的砂濾層。沖孔深度宜比濾管底深0.5m左右，以防沖管拔出時(shí)部分土顆粒沉于孔底而觸及濾管底部。井孔沖成后立即拔出沖管插入井點(diǎn)管，并在井點(diǎn)管與孔壁之間迅速填灌砂濾層，以防孔壁塌土。

3、輕型井點(diǎn)的使用。井點(diǎn)系統(tǒng)全部安裝完畢后，需進(jìn)行試抽，以檢查有無(wú)漏氣現(xiàn)象。開始抽水后正常的排水是細(xì)水長(zhǎng)流，出水澄清。時(shí)抽時(shí)止，濾網(wǎng)易堵塞，也易抽出土顆粒，使水混濁。井點(diǎn)運(yùn)行后要求連續(xù)工作，應(yīng)準(zhǔn)備雙電源。

4、輕型井點(diǎn)的拆除。地下工程完工并進(jìn)行回填土后，方可拆除井點(diǎn)系統(tǒng)。

5、輕型井點(diǎn)施工程序。清理施工現(xiàn)場(chǎng)→放基坑開挖輪廓線→第一次土方開挖1.5米→布置輕型井點(diǎn)→降水5－7天→基坑開挖至標(biāo)高→墊層結(jié)構(gòu)施工→地下室結(jié)構(gòu)施工→主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后防水層施工→回填土→輕型井點(diǎn)停止抽水→拆除退出施工現(xiàn)場(chǎng)。先在10米長(zhǎng)?準(zhǔn)219鋼管下部，距底部1米上部管壁加工6排?準(zhǔn)12的小孔，加工部分為3米長(zhǎng)，加工好后在孔外面纏上20目的鋼紗網(wǎng)，再加纏100目的濾網(wǎng)，底部堵實(shí)。

6、輕型井點(diǎn)施工質(zhì)量保證措施。（1）井點(diǎn)管路安裝必須嚴(yán)密，空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的真空度應(yīng)大于93Kpa。（2）在安裝前應(yīng)將井點(diǎn)系統(tǒng)全部管路的管內(nèi)鐵銹、淤泥等雜物除凈并加保護(hù)。下井點(diǎn)管前必須嚴(yán)格檢查濾網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)破損或包扎不嚴(yán)密應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)。（3）井點(diǎn)沖孔深度應(yīng)比濾管底端深0.5m以上，沖孔直徑應(yīng)不小于300mm。單根井點(diǎn)埋設(shè)后要檢查它的滲水能力，一套井點(diǎn)埋設(shè)后要及時(shí)試抽，全面檢查管路接頭安裝質(zhì)量、井點(diǎn)出水情況和抽水機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理。對(duì)始終抽出渾濁水的井點(diǎn)必須停止使用。

（二）深井降水管井井點(diǎn)施工工藝

1、降水管井井點(diǎn)布置。場(chǎng)區(qū)降水井點(diǎn)的布置應(yīng)考慮以下幾個(gè)原則：（1）必須確?；觾?nèi)每一點(diǎn)的降深均滿足設(shè)計(jì)要求；（2）盡量避開承臺(tái)、地梁的位置；（3）便于布設(shè)排水管道；（4）盡量減少因基坑降水對(duì)周圍環(huán)境造成不利影響。綜合考慮上述原則，共布置管井井點(diǎn)16口。

2、降水井的技術(shù)要求。管井井管在隔水層為實(shí)管，在含水層為花管，實(shí)管和花管直徑均為?準(zhǔn)300，實(shí)管與井壁之間填粘土球，花管與井壁之間填濾料，上部粘土封孔。濾水管制作濾水管是井點(diǎn)降水系統(tǒng)的重要組成部分。濾水管長(zhǎng)度1.5m，濾管上的孔眼直徑為15—20mm；孔眼間距為30—40mm；濾網(wǎng)做法：（1）先纏一層紗網(wǎng)，再在外面包一層無(wú)紡布，最后用鐵絲扎緊。（2）邊疆纏2—3層紗網(wǎng)，然后用鐵絲扎緊。

總之，紗網(wǎng)孔隙應(yīng)滿足：d0<2d50。式中d0為紗網(wǎng)孔格的間距；d50為含水層顆粒50%的直徑。（3）注重濾料的選擇，嚴(yán)格控制濾料直徑，濾料的顆粒尺寸控制在：5d0≤D50≤10d50或D50=(6—7)d50。式中D50為濾料直徑；d50為含水層顆粒50%直徑；一般濾料可選1—3mm為宜；單井抽水含砂量不超過(guò)1/50000。

五、基坑降水工程施工監(jiān)測(cè)與保證措施

（一）降水監(jiān)測(cè)的內(nèi)容

降水過(guò)程中，監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：地下水水位的變化及平面擴(kuò)展趨勢(shì)；單井水管及基坑總出水量隨時(shí)間而變化；周邊地面建筑物的沉降變形。

（二）監(jiān)測(cè)與管理

1、降水開始前，所有抽水井、觀測(cè)井統(tǒng)一時(shí)間聯(lián)測(cè)靜水位，量測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)。

2、5—10天內(nèi)，要求每天早晚各觀測(cè)一次水位、流量，以后改為每天觀測(cè)一次，并作好記錄。進(jìn)入雨季或出現(xiàn)新的補(bǔ)給源時(shí)，增加觀測(cè)次數(shù)。

3、觀測(cè)記錄應(yīng)及時(shí)整理，繪制Q—t及S—t關(guān)系曲線圖，分析水位下降趨勢(shì)與流量變化，預(yù)測(cè)水位下降達(dá)到設(shè)計(jì)要求的時(shí)間。

4、根據(jù)抽水情況，研究降水設(shè)計(jì)的可靠程度或提出調(diào)整措施。

5、為保證降水質(zhì)量和效果，維持降水機(jī)械正常運(yùn)行，確保施工質(zhì)量，保證不間斷供電。

6、工地上要有充分的備用設(shè)備，發(fā)生問(wèn)題及時(shí)搶修，直至工程結(jié)束。

六、結(jié)語(yǔ)

基坑降水于2003年10月18日開始，至10月22日地下水降至6.8m，然后基本穩(wěn)定在6.7—7.2m，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。基坑總涌水量，在排水溝內(nèi)用浮標(biāo)法測(cè)得涌水量為3080—3170m／d，與預(yù)測(cè)涌水量基本吻合?；娱_挖于2003年10月28日開始，于2004年2月5日結(jié)束。由于降水較好，基坑開挖較順利，坑內(nèi)土較干。

本次降水工程達(dá)到了設(shè)計(jì)、施工要求，取得了較明顯的效果，在干作業(yè)條件下順利完成了基坑開挖。

參考文獻(xiàn)：

1、TJ27－78，供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范[S].

2、CJJ10－86，供水管井設(shè)計(jì)施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

3、黃強(qiáng).深基坑支護(hù)工程技術(shù)[M].中國(guó)建材工業(yè)出版社，1995．

（作者單位：黃武，浙江省地球物理技術(shù)應(yīng)用研究所；劉峰濤，西安勘察設(shè)計(jì)研究院；陳超超，華東有色金屬勘查局805隊(duì)）

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文?！?/p>