深基坑多重降水方案的施工

張 冠 男

(深圳市寶安區(qū)建筑工務(wù)署，廣東 深圳 518000)

1 工程概況

本工程基坑長約110 m，寬約68 m，開挖深度22.6 m，屬深基坑工程，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，采用鉆(沖)孔灌注樁+內(nèi)支撐作為邊坡支護(hù)，旋噴樁和攪拌樁作為止水結(jié)構(gòu)。基坑四周共布設(shè)鋼筋混凝土灌注樁293根，樁徑均為1 200 mm，樁中心距均為1 350 mm，樁長均為27.60 m；灌注樁樁間布設(shè)φ600 mm三重管高壓旋噴樁，樁長16 m～18 m；旋噴樁外側(cè)布設(shè)φ600@400水泥深層攪拌樁，樁長15 m～18 m。旋噴樁和水泥攪拌樁共同組成了深基坑止水帷幕(見圖1)。

錨索采用4×7φ5鋼絞線，鋼絞線強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1 860 MPa，成孔直徑為130 mm，錨索長度分別為20 m,21 m,21.5 m。根據(jù)鉆探資料，按含水介質(zhì)特征劃分，第四系砂土層賦存孔隙水，基巖賦存裂隙水，場地內(nèi)第②-2層粉細(xì)砂(②-2層粉、細(xì)砂：灰黑色，松散，飽和，顆粒均勻，含淤泥；層頂埋深：3.50 m～7.20 m，層厚：0.70 m～7.60 m；場地分布普遍)及第④-2層(④-2層粉、細(xì)砂：灰黑、灰色，局部為中砂，松散，飽和，顆粒均勻，含淤泥;層頂埋深：6.80 m～16.20 m，層厚：0.50 m～4.65 m)。

中、細(xì)砂是主要的富水層位，砂層層厚比較均勻，其滲透性一般，各砂層上覆有一定厚度的淤泥及粘土(粉質(zhì)粘土)，屬弱含水層或近似隔水層，下伏殘積土層近似隔水層，故②-2層、④-2層砂層孔隙水具有承壓性質(zhì)。表層松散雜填土，含少量的上層滯水?；鶐r裂隙水水量大小與基巖裂隙發(fā)育程度、大小、連通情況有密切關(guān)系?；鶐r裂隙以層面裂隙為主，呈閉合狀態(tài)，連通性差，滲透性差，裂隙水量較少。

勘探期間實(shí)測鉆孔地下水位埋深為：1.50 m～3.80 m，地下水主要接受大氣降水補(bǔ)給。測得單孔涌水量為36.37 m3/d，單位涌水量為20.21 m3/(d·m)；滲透系數(shù)k為3.92 m/d。

2 基坑降水方案

根據(jù)地質(zhì)情況和本工程所采用的止水結(jié)構(gòu)，結(jié)合原始地形地貌和現(xiàn)場實(shí)際情況，本著安全、合理、經(jīng)濟(jì)、便于施工的原則，本工程擬采取深井降水與基坑內(nèi)集水井、明溝降排水系統(tǒng)相結(jié)合的辦法。

2.1 基坑內(nèi)含水層總水量和總出水量計(jì)算

本基坑內(nèi)含水層總出水量計(jì)算建立在止水帷幕止水效果達(dá)到100%，即基坑所有支護(hù)樁完成后基坑外的水不進(jìn)入基坑內(nèi)；降水效果達(dá)到使基坑含水層處于稍濕狀態(tài)即土層飽和度為50%左右。根據(jù)基坑所處的地勘情況說明得知：

1)場地內(nèi)第②-2層粉細(xì)砂及第④-2層中、細(xì)砂是主要的富水層位。

2)第②-2層層頂埋深：3.50 m～7.20 m，層厚0.70 m～7.60 m；場地分布普遍，所有鉆孔均有揭露。

3)第④-2層層頂埋深：6.80 m～16.20 m，層厚0.50 m～4.65 m；場地僅在局部A5,A7,A13,A16～A20，3，7，11，20號鉆孔有揭露。

4)根據(jù)“土工試驗(yàn)成果總表(一)”可知：場地內(nèi)第②-2層土體的孔隙比(e)均值取1.5，飽和度(Sr)均值取103%；場地內(nèi)第④-2層土體的孔隙比(e)均值取1.3，飽和度均值取100%?，F(xiàn)計(jì)算基坑內(nèi)總水量及出水量如下：

a.基坑面積：S=120 m×85 m=10 200 m2。

b.場地內(nèi)第②-2層土厚度：h=(0.7+7.6)×(1/3)=2.7 m(根據(jù)鉆孔柱狀圖中②-2層土厚度分布情況，選取1/3的系數(shù))。

c.場地內(nèi)第②-2層土體積：

V=10 200 m2×2.7 m= 27 540 m3。

d.場地內(nèi)第②-2層土含水量：

Q總1=V×[e/(1+e)]×Sr=

27 540×[1.5/(1+1.5)]×1.03=17 020 m3。

e.當(dāng)采取降水措施至場地內(nèi)第②-2層土飽和度(Sr1)為50%時(shí)出水量為：

Q出1=V×[e/(1+e)]×(Sr-Sr1)=

27 540×[1.5/(1+1.5)]×(1.03-0.5)=8 757 m3。

f.場地內(nèi)第④-2層土厚度：h=(0.5+4.65)×(1/2)=2.58 m(根據(jù)鉆孔柱狀圖中④-2層土厚度分布情況，選取1/2的系數(shù))。

g.場地內(nèi)第④-2層土體積：V=10 200 m2×2.58 m×(2/3)=17 544 m3(考慮場地內(nèi)第④-2層土并非全場地分布，故取2/3的系數(shù))。

h.場地內(nèi)第④-2層土含水量：

Q總2=V×[e/(1+e)]×Sr=

17 544×[1.3/(1+1.3)]×1.00=9 916 m3。

i.當(dāng)采取降水措施至場地內(nèi)第④-2層土飽和度(Sr12)為50%時(shí)出水量為：

Q出2=V×[e/(1+e)]×(Sr-Sr2)=

17 544×[1.3/(1+1.3)]×(1.00-0.5)=4 958 m3。

j.基坑內(nèi)總出水量為：Q=8 757 m3+4 958 m3=13 715 m3。

2.2 日出水量及降水井?dāng)?shù)量計(jì)算

在基坑挖土至-5.7 m用時(shí)27 d，需要在此期間內(nèi)基坑降水使含水層土飽和度達(dá)到50%，所以，日出水量Q日=13 715 m3/27=508 m3。

其中，rs為過濾器半徑，取值為0.175 m；l為過濾器進(jìn)水部分長度，取值為2.5 m；k為含水層的滲透系數(shù)，取值為3.92 m/d。

單井日出水量為q=120×3.14×0.175×2.5×3.92(1/3)=260 m3/d。

考慮基坑內(nèi)平面布置及降水效果，擬采用8口深井；根據(jù)勘察報(bào)告的鉆孔柱狀圖知④-2層土層底最深為-17.2 m，所以降水井深度設(shè)為20.0 m。

3 排水明溝設(shè)置

本工程土方開挖采用分層的開挖方式，所以每層土方開挖過程中，擬采用在基坑內(nèi)設(shè)置明溝和集水井進(jìn)行明排水。

4 降水施工

4.1 降水井施工

采用100型鉆機(jī)施工，泥漿護(hù)壁成孔，所有深井成孔直徑為650 mm，濾水管采用內(nèi)徑350 mm，外徑450 mm的無砂水泥濾管，濾料選用1 mm～3 mm干凈石英砂，以保證降水井內(nèi)不會產(chǎn)生大量涌沙，確保降水效果。

4.2 集水坑和明溝施工

為有效控制基坑土方開挖過程中基坑內(nèi)明水，在基坑內(nèi)設(shè)明溝和集水井，并隨基坑的挖深而降低。明溝設(shè)于每層基坑開挖面，距離土方坡腳400，寬度400，深度500，最淺處不小于200，坡度以1%為宜，以保持水流暢通。溝內(nèi)每隔30 m設(shè)集水井一座。集水井1.2 m見方，深度1.0 m。井底距明溝溝底不小于500。明溝、集水井排水，視水量多少連續(xù)或間斷抽水，直至基礎(chǔ)施工完畢、回填土為止。

5 結(jié)語

多重降水方案可有效的解決深基坑降水，降低工程造價(jià)，加快施工進(jìn)度。但前期降水計(jì)算顯得尤為重要，此項(xiàng)施工方案已經(jīng)在基坑項(xiàng)目普遍推廣，有利于深基坑施工安全。