第四系沖洪積卵石層施工降水設(shè)計(jì)

王學(xué)斌

提要：第四系地層中施工降水設(shè)計(jì)主要依據(jù)的水文地質(zhì)參數(shù)為含水層的滲透系數(shù)，但往往因介質(zhì)（含水層）滲透性不均一而考慮如何進(jìn)行施工降水井設(shè)計(jì)！本文就樂山市區(qū)第四系沖洪積卵石地層中施工降水井工程的施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對在不均勻滲透性的第四系地層中施工降水設(shè)計(jì)具有普遍指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：施工降水設(shè)計(jì)；滲透系數(shù)；卵石地層

護(hù)壁大口徑降水井在樂山市地區(qū)高層建筑深基坑開挖和人工挖孔樁的施工中應(yīng)用的非常普遍，我院在多年的施工中也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，而在樂山市區(qū)卵石層中所進(jìn)行的施工降水工作，是近年來施工普遍遇到的工程難題。

1.工程概述

1.1工程概況

四川東安房地產(chǎn)有限公司擬建御景苑高層建筑商住樓，設(shè)兩層地下室，深-7.00m，基礎(chǔ)主樓擬采用人工挖孔樁基礎(chǔ)，地下室基坑約30m×40.5m，呈L形。建筑結(jié)構(gòu)由重慶惠庭都市建筑設(shè)計(jì)事務(wù)所設(shè)計(jì)。因地下水位高，采用人工挖孔樁基礎(chǔ)須采取降水措施，我院受業(yè)主委托，對該工程進(jìn)行降水井施工方案設(shè)計(jì)。

1.2設(shè)計(jì)規(guī)范

1、《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）

2、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）

3、《建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)程》（GB120-99）

4、《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（GB—50007—2002）

5、《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50027-2001）

6、《供水管井技術(shù)規(guī)范》（GB50296-99）

7、《城市排水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB50318-2000）

2.場地工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

2.1場地位置及地形地貌

場地位于樂山中心城區(qū)三江匯合處，即肖公嘴濱河路與箱箱街口西側(cè)，與東側(cè)樂山大佛遙遙相望，道路網(wǎng)交匯，交通便捷。地形平坦開闊，地坪標(biāo)高365.20～365.70米，相對高差僅0.50米。

地貌成因?qū)偾治g堆積類型，微地貌屬大渡河Ⅰ級(jí)階地階面，平距大渡河約20米，高出現(xiàn)河水面6～7米。

2.2水文地質(zhì)條件

2.2.1地層巖性

場地上覆人工填土（Q4ml），其下由第四系上更新統(tǒng)河流沖洪積（Q4al+pl）、白堊系夾關(guān)組（K2j）砂巖組成?，F(xiàn)分述如下：

（1）雜填土（Q4ml）：雜色，松散，稍濕。以建筑垃圾、粘性土等為主，層厚3.50～5.00m，K=0.3m/d。

（2）粉土，層底埋深4.6—5.7m，黃褐色，軟塑狀，層厚0.50～1.60m，K=0.1m/d。

（3）細(xì)砂，層底埋深4.6-5.7m，黃灰色，松散，飽水，含有粘土質(zhì)夾層。層厚0.50～1.70m，K1=7.0m/d。

（7）卵礫石，層底埋深在19.70-20.50m，飽和，含水及富水性強(qiáng)。平均層厚13.60～14.00m，K=25m/d。

（8）白堊系夾關(guān)組（K2j）

砂巖：紫紅，強(qiáng)風(fēng)化～中等風(fēng)化，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，中厚～厚層狀構(gòu)造。上部強(qiáng)風(fēng)化砂巖，風(fēng)化裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，呈碎石、碎塊狀。根據(jù)兩個(gè)植物膠孔，強(qiáng)風(fēng)化厚度2.8～3.5m；下部中等風(fēng)化巖體裂隙不發(fā)育，巖體完整性較好，呈短柱狀、柱狀。頂面埋深19.70～20.50m。

2.2.2水文地質(zhì)條件

場地地下水屬第四系孔隙潛水類型，砂卵石層為主要含水層。主要由大氣降水補(bǔ)給；順層逕流排泄，與大渡河水呈互補(bǔ)排關(guān)系?？辈炱趯儇S水期，鉆孔揭露地下水位埋深5.60～6.10米，標(biāo)高359.20～359.80米，地下水與擬建工程關(guān)系密切；測得場地穩(wěn)定地下水位在8.00m左右。根據(jù)成都地區(qū)近年統(tǒng)計(jì)資料，本場地地下水最高水位在地面下4.00m左右（作為抗浮設(shè)計(jì)水位），年變化幅度約1.50m，卵石層滲透系數(shù)K=20m/d。

3.降水井施工設(shè)計(jì)方案

3.1設(shè)計(jì)依據(jù)及思路

1、巖土工程勘察報(bào)告。

2、建筑總平面圖。

3、《建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ/T111-98）

4、技術(shù)要求及目的

（1）降水施工要求

據(jù)勘察成果，現(xiàn)地下水位標(biāo)高359.80米，按樁端最低標(biāo)高350.80米，樁徑1.5米即樁端進(jìn)入持力層1.5m計(jì)，樁長15m則降深要求9m。由于該基坑是長條狀的，故在計(jì)算基坑出水量時(shí)采用條狀基坑出水量及干擾單井出水公式計(jì)算。

（2）地下室施工對降水安全性要求較高。

3.2水文地質(zhì)計(jì)算及降水設(shè)計(jì)

1、參數(shù)確定

據(jù)場地巖土工程報(bào)告及施工設(shè)計(jì)要求，確定有關(guān)參數(shù)如下：

①滲透系數(shù)：K=25米/天

②地下穩(wěn)定水位：h=6.1米（考慮最高水位）

③水位降深：S=10.0米

④有效含水層厚度：H0=14.0米

⑤管井距基坑邊緣：2米

⑥管井半徑：r=0.15米

2、計(jì)算選用公式（完整井公式）：

3、管井井深長度確定

降水井的深度可按下列公式計(jì)算：

H=Hw1+Hw2+Hw3+Hw4+Hw5+Hw6

其中 H─降水井深度（m）

Hw1─基坑（樁深）深度（m）

Hw2─降水水位距離基坑底要求的深度

Hw3─ir。I水力坡度取1/10～1/15 r m

Hw4─降水期間水位變幅（m）

Hw5─井過濾器長度（m）

Hw6─沉砂管長度（m）

H=15.0+0.5+1/14ⅹ28+2.0+10.0+0.0=29.50m≈30.0m

4、計(jì)算結(jié)果

據(jù)計(jì)算，場地地下降深10.0m時(shí)，影響半徑R=269.4m、基坑引用半徑R0=19.95m，基坑總涌水量Q=5034m3/D，同時(shí)危險(xiǎn)點(diǎn)也能滿足設(shè)計(jì)施工要求，地下水總排量約5102m3/D，需布設(shè)降水井共15口，井深17.0米，間距25m左右，成都地區(qū)卵石層為骨架結(jié)構(gòu)，故不考慮沉降。

5、降水井布置、數(shù)量

沿場地邊軸線外側(cè)約2m，共布設(shè)15口井降水井。井間距15m左右。（見降水井井位平面布置圖）。

6、單井出水量

按群井干擾井公式按群井干擾井公式，降深10.0米，則單井出水量340.13m3/D。

7、基坑最不利A點(diǎn)動(dòng)水位埋深

求得Y=5.17，則A點(diǎn)動(dòng)水位降深S=H-r=9.65米，低于降深9米要求，故管井降水方案可行。

8、降水運(yùn)轉(zhuǎn)

井泵排量40m3/h，揚(yáng)程：大于25m。每個(gè)泵電機(jī)4.5千瓦。排水用管道引出場外，并修筑1500mm×1500mm×2500mm的沉砂池。降水總用電量約70KW。

9、降水井設(shè)計(jì)

采用國家定型產(chǎn)品鋼筋混凝土管，管徑300mm（內(nèi)徑），井深20.0m，井壁管12.5m，，纏絲濾水管7.5m，井管外側(cè)圍填Φ10～15mm規(guī)格礫石。

4、降水井施工工藝

1、測量放線

根據(jù)甲方現(xiàn)場給定基礎(chǔ)軸線并按我公司降水井平面圖測放出各井位，并打入木樁，涂上紅油漆作標(biāo)記。

鉆機(jī)就位安裝好后，核對井位，確認(rèn)無誤后，人工開挖0.5m 深，埋好護(hù)壁管，管徑800mm，護(hù)壁管埋設(shè)完畢后開始鉆進(jìn)成孔，采用泥漿護(hù)壁，保持孔內(nèi)泥漿高度，防止垮孔?？咨钸_(dá)到設(shè)計(jì)深度后終孔。

2、吊裝井管

經(jīng)現(xiàn)場技術(shù)負(fù)責(zé)人驗(yàn)收合格后，用抽筒清孔，吊裝井管。做到井管之間焊接牢固、安裝垂直。

3、填礫

在井管外填入規(guī)格10～20mm礫石濾料，填至距地面4m左右，洗井完畢后填入粘土封井。

4、洗井

采用空壓機(jī)、活塞聯(lián)合洗井，每井活塞洗井不少于兩次，每次提拉活塞不少于2小時(shí)，空壓機(jī)洗井不少于2個(gè)臺(tái)班。同時(shí)量測抽水流量以判斷洗井效果。

5、質(zhì)量保證措施

鉆機(jī)施工由工程技術(shù)人員、技工、普工組成質(zhì)量管理小組，從施工各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量控制。成孔鉆進(jìn)時(shí)，由工程技術(shù)人員及當(dāng)班技工隨時(shí)檢查孔斜及鉆頭尺寸，以保證控制孔斜在 0.5%以內(nèi)。降水井降水安裝井管時(shí)由工程技術(shù)人員用吊線法檢測井管安裝的垂直度；洗井時(shí)，每班技工應(yīng)作好洗井記錄，工程技術(shù)人員隨時(shí)抽查監(jiān)督，保證洗井時(shí)間，滿足含砂量不大于1/10000，滿足出水量不低于設(shè)計(jì)出水量，以保證抽水設(shè)備正常運(yùn)行及井的正常使用時(shí)間。由于該工程砂層較厚，填礫及洗井時(shí)應(yīng)及時(shí)且礫石粒徑應(yīng)在10～20mm。

5、體會(huì)

在第四系沖洪積卵石地層中進(jìn)行施工降水，應(yīng)重視以下幾個(gè)方面：

1、勘察時(shí)應(yīng)盡量查明地層中土性分布情況，特別是卵石層中的泥、砂層等透鏡體范圍、埋藏深度、含泥量的大小，仔細(xì)對勘察報(bào)告認(rèn)真分析。

2、由于受卵石不均勻性的影響，勘察報(bào)告中所提供滲透系數(shù)有很大的局限性，不足以代表整個(gè)場地地層的透水性，要慎重對待。

3、降水井的設(shè)計(jì)中，應(yīng)首先根據(jù)已有相關(guān)參數(shù)做出初步設(shè)計(jì)計(jì)算，確定降水井的數(shù)量、深度、濾水管的長度等，在第一口降水井施工完畢后，及時(shí)做抽水試驗(yàn)，用所獲參數(shù)校驗(yàn)初步設(shè)計(jì)結(jié)果，做出相應(yīng)的調(diào)整，然后在基坑周圍先布置占總數(shù)為50%以上的降水井，在施工降水井的過程中，要做好各單井和群井的抽水試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)對降水井的設(shè)計(jì)方案做出調(diào)整，隨時(shí)校對降水井的設(shè)計(jì)方案。

4、合理的安排挖孔樁的施工秩序：先施工外部來水方向的挖孔樁，再施工內(nèi)部的挖孔樁，如此可充分利用挖孔樁作為臨時(shí)降水孔，提高降水效果，從而確保挖孔樁的順利實(shí)施。