基于項目基坑疏干排水量估算分析

高軍芳

(丹東市水資源管理辦公室，遼寧 丹東 118000)

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基于項目基坑疏干排水量估算分析

高軍芳

(丹東市水資源管理辦公室，遼寧 丹東 118000)

科學(xué)合理地確定基坑排水量，是管理部門合理合法征收疏干排水項目的水資源費(fèi)的依據(jù)。文章通過分析項目區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)條件，確定地下水類型，利用抽水試驗數(shù)據(jù)，估算麗都公寓項目基坑排水量。在無法實現(xiàn)計量的情況下，利用試驗井的抽水試驗資料計算水文地質(zhì)參數(shù)，再計算出項目的起步排水量，進(jìn)而估算項目整個排水期排水量的方法是可行的。

基坑；疏干排水；排水量；估算；探討

根據(jù)水資源管理的相關(guān)要求，疏干排水項目要按照項目排水量收取水資源費(fèi)，但由于疏干排水項目一般設(shè)計的降水井?dāng)?shù)量較多，目前要求每一眼降水井都安裝取水計量設(shè)施，實現(xiàn)依計量收費(fèi)還存在一定的難度，因此科學(xué)合理的確定基坑排水量，是水資源管理部門合理合法征收疏干排水項目的水資源費(fèi)的依據(jù)[1]。文章以麗都公寓項目為例，對該項目施工期基坑疏干排水量進(jìn)行估算，為其他項目計算基坑疏干排水量提供參考。

1　項目概況

麗都公寓工程位于丹東市元寶區(qū)，交通方便。場地地形較平坦，項目建設(shè)規(guī)模為2棟19層商業(yè)及住宅，下部滿鋪二層地下室，地下室基坑長約為104m，寬約30m，基坑開挖面積3900m2。規(guī)劃室內(nèi)±0.00相當(dāng)于絕對高程6.10m，地下室筏板底標(biāo)高為-8.34m，相當(dāng)于絕對高程-2.24m，現(xiàn)場地絕對高程為5.80m，即地下室基坑實際挖深為8.04m左右。

2　場地工程地質(zhì)及水文地質(zhì)概況

2.1地層巖性

場地的地貌單元鴨綠江Ⅰ級階地，場區(qū)內(nèi)巖土層自上而下主要分布為：

1)雜填土：雜色。上部主要由生活垃圾及建筑垃圾組成，下部以黏性土及爐渣為主。成分不均勻。其中硬質(zhì)物含量約占30%～50%，成分較雜，分布無規(guī)律。結(jié)構(gòu)松散～稍密。很濕～飽水。

2)粉質(zhì)黏土：褐黃、褐灰色。可塑狀態(tài)。稍有光澤，干強(qiáng)度、韌性中等，無搖震反應(yīng)。底部砂質(zhì)含量略高。下部漸變過渡為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。

3)淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土：深灰色，軟塑狀態(tài)，含粉砂、云母及少量腐植質(zhì)，有腥臭味。稍有光澤，干強(qiáng)度、韌性低，無搖震反應(yīng)(局部輕微搖震反應(yīng))。下部與薄層細(xì)砂互層，互層厚度約為5～20mm，具水平層理。

4)圓礫：灰色。磨圓度較好，多呈圓、亞圓狀，局部棱角狀。母巖成分多為強(qiáng)～中風(fēng)化花崗巖及混合花崗巖等硬質(zhì)巖石。>2mm粒徑>總質(zhì)量的60%，骨架顆粒一般粒徑在10～30mm，最大50mm，多數(shù)呈非接觸排列。充填物為中、粗砂等，含量不均勻，級配不良。局部中粗砂含量較多。稍密狀態(tài)。飽水。

5)強(qiáng)風(fēng)化變質(zhì)砂巖：灰～深灰色。變余結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理、裂隙發(fā)育，組織結(jié)構(gòu)已大部破壞，礦物成分已顯著變化，部分長石、云母等已風(fēng)化為黏土礦物。顆粒間的連接強(qiáng)度顯著降低，裂隙面多有鐵質(zhì)污染，巖石風(fēng)化成20～50mm的碎塊狀，表層用手可以掰斷，敲擊聲啞，無回彈，有凹痕，易擊碎。浸水后有軟化。屬于軟巖。鉆進(jìn)速度快，鉆桿跳動不劇烈。密實狀態(tài)[2]。

2.2水文地質(zhì)條件

本場地地下水主要由2部分組成。第1部分為賦存于雜填土層中的上層滯水，主要補(bǔ)給來源為大氣降水及周邊管道泄漏，該部分水量及水位受季節(jié)及大氣降水影響較大。水量初始會較大，但由于補(bǔ)給不足，短時間即可疏干。

第2部分是以圓礫層為主要含水層的微承壓水，其主要依靠鴨綠江Ⅰ級階地中的地下水通過潛水補(bǔ)給及北部山區(qū)的基巖裂隙水補(bǔ)給。該層為本場區(qū)的主要含水層，地下水量較多，水量受季節(jié)性變化影響不大，地下水徑流方向主要為由北向南。

根據(jù)勘察報告，勘察期間測得場區(qū)圓礫層穩(wěn)定水位為自然地面以下5.4～9.5m，上層滯水穩(wěn)定水位為1.0m；抽水試驗期間觀測地下水位為自然地面以下6.20m，相當(dāng)于絕對高程-0.4m[3]。本次計算以此水位作為場地水文地質(zhì)計算的地下水靜水位。

3　場區(qū)地下水類型及計算模型

根據(jù)現(xiàn)場施打的試驗井的情況及勘察單位提供的勘察資料，場區(qū)上部為填土，填土中含有較多的上層滯水，其主要補(bǔ)給來源為周邊地下管泄漏及大氣降水，此部分地下水在基坑開挖后較短時間內(nèi)即可疏干。此部分地下水由于水量不大，對水文地質(zhì)計算影響不大，因此本次計算予以忽略。

填土以下為粉質(zhì)黏土及淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，透水及含水微弱，可視為不透水層；下部的圓礫層，透水性良好，賦含地下水，是本場區(qū)的主要含水層；強(qiáng)風(fēng)化巖層含水相對較弱，地下水只在局部構(gòu)造裂隙中賦存，水量不大，因此本次計算亦將此層視為相對隔水層。

根據(jù)現(xiàn)場對試驗井的靜水位量測，降水前初始水位為絕對高程約為-0.4m，水位處于淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土中，水位高于圓礫含水層層頂標(biāo)高，因此判定場區(qū)地下水類型為承壓水。

綜上，本次水文地質(zhì)計算模型為單一均質(zhì)承壓含水層完整井，無側(cè)向地表水補(bǔ)給。

4　基坑排水量分析

4.1水文地質(zhì)參數(shù)的確定

4.1.1抽水試驗情況

在基坑的南側(cè)施工兩口試驗井(即SJ1和SJ2)，試驗井SJ1抽水，試驗井SJ2觀測，抽水試驗數(shù)據(jù)見表1所示：

表1　抽水觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

4.1.2滲透系數(shù)的確定

采用有2個觀測孔的承壓水完整井計算公式：

K=0.366Q(lg(r1/rw))/[m(Sw-S1)]

(1)

式中：K為滲透系數(shù)，m/d；Q為出水量，m3/d；Q=446.4 m3/d；H為含水層厚度，m；H=3.4m；Sw為抽水井水位降深，m；Sw=3.75m；S1為1#觀測井水位降深，m；Sw=1.29m；rw為抽水井半徑，m；rW=0.13m；r1為1#抽水井至觀測井井距，m；r1=9.5m。

經(jīng)計算，滲透系數(shù)K=36.4m/d

4.1.3設(shè)計降水井降深

由于本工程為基坑井點(diǎn)降水項目，基坑施工要求水位降深≥筏板以下0.5m，即絕對高程-2.74m。如果采用井點(diǎn)降水，基坑內(nèi)中部的水位需滿足低于絕對高程-2.74m的要求[4]。

根據(jù)降水漏斗曲線，降水井內(nèi)的水位降深應(yīng)大于絕對高程-2.74m。為減小井點(diǎn)降水對周邊環(huán)境的影響，依照小降深、小流量、小間距布置降水井的原則，設(shè)計降水井內(nèi)水位降深為4.6m，水位標(biāo)高絕對高程為-5.0m。

4.1.4單井抽水影響半徑的確定

根據(jù)現(xiàn)有鉆井揭露的地層分布及井內(nèi)水位、場區(qū)降水要求等客觀情況，設(shè)計降水井水位降深按4.6m考慮，含水層厚度按3.4m考慮，依JGJ120—2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》推薦的公式，計算單井抽水后的最大影響半徑：

R=10SwK1/2

(2)

式中：Sw為井水位降深，m；Sw=4.6m；K為含水層滲透系數(shù)，m/d；K=36.4m/d。

經(jīng)計算，含水層的影響半徑R=277.6m。

4.2基坑疏干排水量估算

4.2.1起步日排水量

根據(jù)基坑開槽圖，本項目基坑形狀近似為長方形，降水井布設(shè)支護(hù)樁后側(cè)2m左右，降水井圍成地塊的總面積約為4750m2。

基坑等效半徑：

r0=(A/π)1/2

(3)

式中：r0為基坑等效半徑，m；A為基坑面積，m2。

經(jīng)計算，基坑的等效半徑r0≈38.9m

基坑涌水量；

Q=(πK(2H0-M)M-h2)/(ln(1+R/r0))

(5)

式中：滲透系數(shù)K=36.4m/d；含水層厚度M=3.4m；承壓含水層的初始水頭H0=7.4m；承壓含水層的殘余水頭h=2.8m；影響半徑R=277.6m。

經(jīng)計算，基坑涌水量Q=2111m3/d。

4.2.2總排水量

根據(jù)丹東市對多個基坑排水項目的實際觀測和調(diào)查，基坑排水初期一般排水量較大，隨著施工場地地下水水位的下降，日排水量會有一定的折減[5]。該項目排水期為100 d，第1階段為初期排水期，時間約為總排水時間的20%，排水量按起步排水量計算；第2階段為排水中期，時間約為總排水時間的50%，排水量明顯開始折減，平均折減率為第1階段的40%；第3階段為排水后期，時間約為總排水時間的30%，排水量較第2階段又有一定折減，平均折減率為第2階段的30%，按照折減后的排水量計算出日平均排水量為1321.8 m3/d，排水期總排水量為13.22萬m3。

表2　麗都公寓項目基坑總排水量估算表

5　結(jié)　論

麗都公寓項目于2014年實施，經(jīng)實際運(yùn)行檢驗，實測排水量與估算排水量相差不大。由此可見，基坑排水項目，目前在無法實現(xiàn)計量的情況下，利用試驗井的抽水試驗資料計算水文地質(zhì)參數(shù)，再計算出項目的起步排水量，進(jìn)而估算項目整個排水期排水量的方法是可行的，在實際水資源管理工作中，可以按照該方法估算項目疏干排水量，收取水資源費(fèi)。但是文中對項目總排水量的估算，沒有考慮降雨對各階段排水量折減率和排水時間的影響，在實際排水過程中，如遇到大規(guī)模降雨或其他影響排水過程的情況，水資源管理部門可對各階段的折減率和排水時間進(jìn)行合理的調(diào)整，進(jìn)而估算項目排水總量。

[1]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中國建筑科學(xué)研究院.JGJ120—2012建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[2]匡志舉，李軍鋒.水利工程基坑排水施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2015(23)：47.

[3]張效沛.科技創(chuàng)新導(dǎo)報[J].淺談建筑工程基坑排水技術(shù)控制,2013(04)：26-27..

[4]楊清輝,朱肖,董民珍.小議水利工程基坑排水施工技術(shù)[J],中國水運(yùn)：下半月，2013(06)：65-67.

[5]沈樹榮.供水水文地質(zhì)手冊(第2冊)[M].北京：地質(zhì)出版社，1977.

Estimation and Analysis of Project Foundation Pit Drainage by Desiccation

GAO Jun-fang

(Dandong Urban Water Resources Management Office，Dandong 118000，China)

To determine scientifically drainage discharge of the foundation pit is the accordance for the management department to collect reasonably and legally the water resource fee of drainage by desiccation project.The paper determined the groundwater type by analyzing the hydrogeological conditions within the project area and used the pumping test data to estimate the project foundation pit drainage discharge of Lidu Apartment.In the case of the measurement cannot be achieved，pumping water test data of test well were used to calculate the hydrogeological parameter and then calculate the starting discharge to estimate the drainage discharge during the whole drainage period，this method is feasible.

foundation pit；drainage by desiccation；drain discharge；estimation；exploration

1007-7596(2016)05-0071-03

2016-03-06

高軍芳(1977-)，女，遼寧丹東人，工程師，從事水資源管理工作。

TV551.41

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