提高基坑施工安全性的井點降水技術研究

顧洪青

(太倉市建筑安全監(jiān)督站，江蘇太倉 215400)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟和社會飛速發(fā)展，大量深基坑工程不斷涌現(xiàn)，深基坑工程往往面臨基坑降水問題，這不僅直接影響工程的進度，而且事關基坑安全，是施工中的關鍵環(huán)節(jié)。為保證基坑工程能順利實施，需要進行基坑降水專項施工［1-3］。深基坑降水，既要使地下水降深達到施工要求，又要減小對環(huán)境產(chǎn)生的影響，關鍵是需要進行降水設計方案的優(yōu)化設計，降水井類型的選擇及降水參數(shù)的合理確定尤為重要。本文以太倉新城大廈集水井基坑為例，闡述了基坑降水方案設計優(yōu)化方案，研究成果可以為相關工程提供參考。

1 工程概況

本項目為太倉新城大廈集水井基坑，分析基坑降水的優(yōu)化設計。污染雨水池基坑周長約為79．0 m，開挖深度約為5．2 m，局部挖深為5．7 m。工程所在區(qū)域氣候濕潤，雨量充沛，降水時間長，對區(qū)域地下水的補給起了重要的作用，基坑開挖層淺部地下水為孔隙潛水，主要賦存于覆蓋層素填土、粉質(zhì)粘土及粉砂中，地層內(nèi)含水量較高，滲透性強，需要進行基坑降水，鑒于基坑開挖深度較淺，采用輕型井點降水方案，布置成環(huán)狀井點。

基坑開挖采用拉森鋼板樁+型鋼圍檁支撐作為圍護體系。鋼板樁為拉森Ⅳ型鋼板樁，單樁有效寬度為400 mm，厚度為15．5 mm，樁長為12 m。圍檁均采用400 mm×400 mm H型鋼，內(nèi)支撐均采用φ609×16 mm鋼管支撐。

2 基坑降水方案優(yōu)化

2．1 降水目的

根據(jù)本工程基坑開挖及基礎底板結構施工要求［4，5］，本方案設計降水的目的為:1)疏干開挖范圍內(nèi)土體中的地下水，方便挖掘機和工人在坑內(nèi)施工作業(yè);2)降低坑內(nèi)土體含水量，提高坑內(nèi)土體強度，防止縱向邊坡滑移。

2．2 降水設計計算分析

井點系統(tǒng)，又稱輕型井點，井點的濾管直徑為50 mm，長約1 m，濾網(wǎng)可用銅或不銹鋼網(wǎng)制成，末端可以封閉，亦可用自射式。井點排列成線狀或環(huán)狀，視基坑的形狀而定，其間距一般為0．8 m～2．4 m，并與125 mm的總管用彎聯(lián)管聯(lián)接，總管則與帶有離心泵和真空泵的抽水設備相連，或者和水射泵相連。這一整套布置稱為井點系統(tǒng)或輕型井點［6-8］。井點系統(tǒng)是國內(nèi)外應用最廣泛的降水方法。特別是對小基坑、降低水位不深時尤為適宜和經(jīng)濟。

2．2．1 井點布置

1)基坑等效半徑的確定:

其中，A為基坑面積，m2;r0為基坑等效半徑，m。

2)井點系統(tǒng)影響半徑的確定:

其中，R為降水井影響半徑，m;r0為基坑等效半徑，m;S為基坑中心處設計水位降深，m;dw為地下靜水位埋深，m;Sw為基坑中心處水位與基坑設計開挖面的距離，m;H為含水層厚度，m;k為滲透系數(shù)，m/d。

2．2．2 基坑總涌水量

根據(jù)基坑邊界條件選用以下公式計算:

其中，Q為基坑涌水量;k為滲透系數(shù)，m/d;H為含水層厚度，m;h為設計降水面到潛水層底面的距離，m;R為降水井影響半徑，m;r0為基坑等效半徑，m;M為由含水層底板到過濾器有效工作部分中點的長度，m;l為過濾器進水長度。

2．2．3 單根井點允許最大出水量計算

單根井點允許的最大出水量采用下式確定:

其中，q'為單井允許最大出水量，m3/d;rv為過濾器半徑，m;l為過濾器進水部分長度，m;k為含水層滲透系數(shù)，m/d。

2．2．4 井點數(shù)計算

根據(jù)基坑涌水量和單根井點的最大出水量，可以計算出降水所需井點數(shù)，如式(7)所示:

2．3 污染雨水池基坑降水布置

依照上述井點設計方法，確定污染雨水池基坑需要井點管數(shù)量為39個，在基坑內(nèi)布置環(huán)形真空井點，如圖1所示，每排距離圍護結構2 m。真空井管直徑為50 mm，鋼管間距1．55 m～1．817 m不等。真空井管濾管部分長1 m，濾管外包尼龍網(wǎng)三層，鋼絲網(wǎng)一層，深入基坑底板下1 m，集水總管標高宜盡量接近地下水位線，并沿水流方向有0．25%～0．50%的上仰坡度，一套抽水設備的總管長度為100 m?；觾?nèi)土體分段疏干、開挖，分段長度為30 m;基坑開挖前提前對土體進行疏干。施工時準備兩套輕型井點設備，土體疏干形成流水作業(yè)。

3 結語

本文以太倉新城大廈集水井基坑為例，闡述了基坑降水方案設計優(yōu)化方案，降水采用輕型井點降水方案，首先計算井點布置方案，根據(jù)基坑邊界條件基坑總涌水量，通過分析單根井點允許的最大出水量，得到降水井點的數(shù)量。通過計算，確定污染雨水池基坑需要井點管數(shù)量為39個，在基坑內(nèi)布置環(huán)形真空井點，每排距離圍護結構2 m。采用本文的設計方案，污染雨水池施工已經(jīng)完成，驗證了設計方案的有效性。

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