深基坑水文地質(zhì)參數(shù)的確定及降水措施

■楊瑞生

（廣東省地質(zhì)局第四地質(zhì)大隊(duì) 廣東 湛江524049）

深基坑水文地質(zhì)參數(shù)的確定及降水措施

■楊瑞生

（廣東省地質(zhì)局第四地質(zhì)大隊(duì) 廣東 湛江524049）

在工程項(xiàng)目施工中，水文地質(zhì)參數(shù)直接影響到基坑降水措施的選擇，其參數(shù)的確定關(guān)系到基坑降水的成功與否。本文結(jié)合某工程項(xiàng)目實(shí)例，通過抽水試驗(yàn)，對該深基坑工程的水文地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行了確定，并分析了該深基坑工程的降水方案，介紹了降水對周邊環(huán)境的影響程度，取得了良好的降水效果。

深基坑抽水試驗(yàn)降水措施

0 引言

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及城市建設(shè)的不斷進(jìn)步，我國的建設(shè)行業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，工程項(xiàng)目建設(shè)中深基坑工程的應(yīng)用也越來越廣泛。在深基坑工程施工中，需要通過基坑降水為工程的施工創(chuàng)造合適的施工條件，基坑降水方案的設(shè)計(jì)直接影響工程施工的質(zhì)量及安全，并關(guān)系到工程施工對周圍環(huán)境影響，而深基坑水文地質(zhì)參數(shù)的確定是基坑降水設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。基于此，筆者進(jìn)行了相關(guān)介紹。

1 建筑工程地質(zhì)分析

1.1 工程項(xiàng)目

此次研究主要選取在某市中心的一個(gè)商業(yè)區(qū)，占地面積為43398.4m2。該商業(yè)區(qū)主要包含：3幢住宅樓（地上48層）、1幢地標(biāo)樓（地上73層）、商業(yè)裙房(地上6-7層)，所有場地下面有4層地下室，其中，1、2是商品區(qū)，3、4層設(shè)計(jì)為停車庫。地標(biāo)塔樓基坑開始挖的深入預(yù)估在25.6m左右，1幢、3幢住宅塔樓基坑的開挖深入大約為23.2m，商業(yè)裙房深度大約為21.4m，而基坑總面積大約為39663m2，周長在822m左右，所設(shè)計(jì)的基坑為一級(jí)的深基坑。

1.2 工程項(xiàng)目水文地質(zhì)情況

所建設(shè)的場地地形較平坦，據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告結(jié)果顯示，基坑的影響區(qū)域內(nèi)地層的結(jié)構(gòu)為：層黏土，其層厚在0.8m至3.8m之間；層粉土，其層介于20.5至25.2m間，層頂?shù)穆裆羁刂圃?.0至8.5m間；層淤泥質(zhì)、粉質(zhì)黏土，其層厚控制在0.7至3.0m間，層頂?shù)穆裆罱橛?.6至5.4m；層細(xì)砂，其層厚介于0.9至8.5m間；層粉質(zhì)黏土、夾粉砂，其層厚控制于0.6至3.6m間；層黏土夾粉砂，其層厚為9.5至20.6m；層細(xì)砂，其層厚介于1.1至6.3m；層中砂，其所揭露的最大厚度大約為12.0m；層黏土，其層厚控制于0.7-5.7m間；層黏土，所揭露出的最大厚度大約為98.1m。

本次建設(shè)的場地包括四層地下水，主要是兩層承壓水、兩層潛水，其中，潛水含水層的埋深控制在2.6-2.8m左右，其水位的標(biāo)高設(shè)置為11.6m左右，而含水層中間厚度則保持在9.7m左右；承壓水的含水層的埋深控制在7.7-7.9m、15.8m，水位的標(biāo)高控制在6.3-6.6m與-1.5m左右，其含水層的平均厚度控制在2.9m、12.0m；層粉土與1層的細(xì)砂有潛水性質(zhì)，⑤2層的細(xì)砂與⑥1層的中砂有承載壓水的性質(zhì)。

2 深基坑水文地質(zhì)參數(shù)的確定

2.1 抽水實(shí)驗(yàn)

由于深基坑需要開挖的深度、平面尺寸相對大以及⑤2層呈現(xiàn)透鏡體的分布，因而，在進(jìn)行抽水實(shí)驗(yàn)的過程中，所選項(xiàng)的實(shí)驗(yàn)井需透水層大、較集中。此次試驗(yàn)一共設(shè)置兩組實(shí)驗(yàn)井和十組觀測井，且均根據(jù)施工期的觀測井、降水井規(guī)定要求進(jìn)行設(shè)置，主要試驗(yàn)研究區(qū)域內(nèi)的重點(diǎn)含水層進(jìn)，見表1。

表1 各個(gè)實(shí)驗(yàn)井設(shè)置和井深表

2.2 抽水實(shí)驗(yàn)方法

此次研究以穩(wěn)定流的實(shí)驗(yàn)方法展開抽水實(shí)驗(yàn)，并與非穩(wěn)定流法的具體計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合，以便觀測實(shí)驗(yàn)結(jié)果，待洗井和試驗(yàn)性的抽水完成之后，相關(guān)人員需立即查看靜止的水位是否發(fā)生改變，待抽水試驗(yàn)完成后，馬上將水位恢復(fù)便于觀測，值得關(guān)注的是，所恢復(fù)水位的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)和靜止的水位觀測要求一致。

2.3 確定滲透系數(shù)

計(jì)算公式中，K代表滲透系數(shù)/(m·d－1)，Q代表涌水量/(m3· d－1)，M代表含水層的厚度/m；S1、S2代表觀測孔的降深/m，r1、r2代表抽水孔與觀測孔間的距離/m。計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 滲透系數(shù)結(jié)果表

S1、S2代表觀測孔的實(shí)際降深/m；r1、r2代表抽水孔到觀測孔間的距離/m，結(jié)果見表3。

表3 承壓水影響半徑R計(jì)算結(jié)果

其中，Q表示涌水量/(m3·d－1)；S1、S2表示觀測孔的實(shí)際降深/m；r1、r2表示觀測孔與主孔之間的距離/m。

其中，Q代表涌水量/(m3·d－1)；r代表抽水井的半徑/m；M代表過濾器的長度/m；S代表抽水井的降深/m。以各種計(jì)算方法及公式進(jìn)行計(jì)算，所得出的結(jié)果也不相同，但是從總體上看，其計(jì)算結(jié)果和規(guī)定要求相符，去除異常值，并和地區(qū)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)值、工程場地的地質(zhì)條件、每一層水文地質(zhì)實(shí)際參數(shù)建議值。

3 深基坑的有效降水對策

3.1 設(shè)計(jì)合適的降水方案

該工程項(xiàng)目的基坑開挖的深度在25.7m左右，由于基坑開挖比較深、四周環(huán)境復(fù)雜、平面尺寸大、施工場地的含水層厚度非常大、且滲透性能良好，地下水非常豐富等優(yōu)勢，選用管井井點(diǎn)的降水法較適用。入若基底埋深的深度為25.7m，那么需將基坑中的水位下降到26.5m，且將降水完全疏干時(shí)，同時(shí)把③、④1、⑤2層也完全疏干。

第一，基坑等效半徑r0，因基坑不規(guī)則形，所以計(jì)算等效半徑的按照以下公式：

A代表基坑的面積(39663m2)，得出的結(jié)果是r0=112.39m

第二，基坑降水影響半徑R。如果基坑降水達(dá)到所設(shè)計(jì)水位26.5m的時(shí)候，深度可直接進(jìn)至⑤1層的黏土夾砂土層當(dāng)中，可疏干抽水至⑤1層底板。

第三，影響半徑(R)計(jì)算公式如下：R=2SWHK

姨

其中，R代表含水層的綜合影響半徑/m；Sw代表抽水孔內(nèi)中的水位降深/m，假設(shè)Sw=23.84m；K代表含水層的滲透系數(shù)/(m·d－1)，取得含水層的滲透系數(shù)加權(quán)平均值K0=27.81(m·d－1)；H代表靜止的水位和含水層得底板間的距離/m，假設(shè)H=39.44m，將數(shù)據(jù)直接代入公式，可計(jì)算出R=1579.08m

第四，基坑涌水量。按照面狀的基坑潛水完整井計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。

Q代表基坑的涌水量/(m3·d－1)；K代表含水層的滲透系數(shù)/(m· d－1)，取得含水層的滲透系數(shù)加權(quán)平均值K0=27.81m/d；H代表靜止水位與含水層的底板間的距離/m，設(shè)H=39.44m；S代表基坑設(shè)計(jì)的水位降深值/m，設(shè)S=26.5m；R代表影響半徑/m，第三式計(jì)算出R=1579.08m；r0代表基坑的等效半徑/m，設(shè)r0=112.39m，則基坑涌水量Q=45933m3/d。

第五，降水井布設(shè)，降水井?dāng)?shù)量n根據(jù)以下公式計(jì)算。

Q代表基坑的總涌水量(m3·d－1)；q代表管井單井的涌水量(m3· d－1)，可計(jì)算出降水的井?dāng)?shù)量n≈127(口)。因此，此次研究可設(shè)計(jì)大約127口降水井，其中，井深大約42m，井徑大約300mm。

3.2 降水影響降水與場地效果

相關(guān)人員進(jìn)行驗(yàn)槽的過程中，經(jīng)開挖段進(jìn)行現(xiàn)場測試，其地下的水位能降到坑底以下大約1.5m-2m，經(jīng)仔細(xì)檢測四周道路、建筑物及管道，未顯示嚴(yán)重裂縫、沉陷。表明抽水實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、安全、可靠，且涉及的降水方案可以實(shí)施。為防止挖掘部位的地下水不斷降低，造成四周地區(qū)的地下水位也快速下降，可以設(shè)計(jì)相應(yīng)的回灌井點(diǎn)，并在井點(diǎn)降水的時(shí)候，把地下水完全抽出并經(jīng)回灌井點(diǎn)連續(xù)灌至地基土層當(dāng)中，以將降水井點(diǎn)影響半徑控制在回灌井點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，以免影響降水效果。

4 結(jié)語

總之，本文經(jīng)以某工程項(xiàng)目建設(shè)為例進(jìn)行分析，了解該工程概況、水文地質(zhì)情況等，進(jìn)一步探究深基坑水文地質(zhì)參數(shù)的確定，主要包括：抽水實(shí)驗(yàn)區(qū)域選取、抽水實(shí)驗(yàn)方法選擇及確定滲透系數(shù)等，以制定相應(yīng)的深基坑降水對策，如設(shè)計(jì)合適的降水方案、降水影響降水與場地效果等。經(jīng)對本文進(jìn)行闡述，重點(diǎn)凸顯深基坑水文地質(zhì)參數(shù)確定在工程建設(shè)中所表現(xiàn)的優(yōu)勢，這對之后確保工程項(xiàng)目建設(shè)的安全性、實(shí)用性等具有重要參考意義。

[1]周萍.深基坑降水施工技術(shù)研究 [J].科技風(fēng).2015(22)

[2]邱曉華.淺談深基坑水文地質(zhì)參數(shù)的確定及降水設(shè)計(jì) [J].建材與裝飾.2016(19)

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-12-19-2