深基坑支護(hù)中降水設(shè)計(jì)的運(yùn)用淺析

（遼寧省有色地質(zhì)一〇五隊(duì)有限責(zé)任公司，遼寧 葫蘆島 125000）

1 基坑降水的類型

基坑工程施工中，為增加邊坡和坑底的穩(wěn)定性，減少被開挖土體含水量，便于挖土，或防止突涌發(fā)生，需要對(duì)基坑進(jìn)行降水，其分為疏干降水和減壓降水。

1.1 疏干降水

1.1.1 疏干降水目的

為了提高邊坡穩(wěn)定性，增加基坑中土壤的固結(jié)強(qiáng)度，便于機(jī)械開挖等基坑內(nèi)干作業(yè)施工條件，需要對(duì)開挖深度范圍內(nèi)的地下水位標(biāo)高和被開挖土體含水量進(jìn)行降低。

1.1.2 疏干降水運(yùn)行控制

1）在正式開始降水之前，為確保整個(gè)降水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，應(yīng)先對(duì)抽水排水系統(tǒng)及電路進(jìn)行檢查，并準(zhǔn)確測量每個(gè)井口和地面高度，測定靜止水位后進(jìn)行試運(yùn)行。

2）對(duì)于基坑周圍環(huán)保要求嚴(yán)格，基坑周圍含水層與基坑外部地下水之間水源連接牢固的基坑工程，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行“按需排水”原則，避免過度降低地下水位。

3）降水作業(yè)應(yīng)與基坑開挖協(xié)調(diào)進(jìn)行。通常，在開挖前必須保證約2 周的預(yù)降水時(shí)間。在基坑開挖過程中，由于降雨或其他因素造成的坑內(nèi)積水應(yīng)及時(shí)排出坑外，以最大程度減少大氣降水和坑內(nèi)積水的滲透。

4）基坑內(nèi)外均應(yīng)對(duì)地下水位進(jìn)行監(jiān)測。在條件允許的情況下，建議采用自動(dòng)監(jiān)測地下水位的方法對(duì)地下水位進(jìn)行全程跟蹤和監(jiān)測。

5）為避免抽出的地下水就地回滲影響降水效果，應(yīng)降剛抽出的地下水接入場地外的市政管道或其他排水設(shè)施中。

6）在降水運(yùn)行階段，應(yīng)及時(shí)更換損壞的抽水泵。隨著挖掘的進(jìn)行，可以逐漸將疏干井管割除。

7）基坑開挖至設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)根據(jù)地下水的補(bǔ)給條件或基坑的水位恢復(fù)特性，采用適當(dāng)?shù)姆忾]措施，有效地封閉疏干排水井。

1.2 減壓降水

1.2.1 減壓降水目的

及時(shí)降低承壓含水層承壓水頭的高度，防止基坑底部涌動(dòng)突發(fā)，確保施工期間基坑底板的穩(wěn)定性。

1.2.2 減壓降水運(yùn)行控制方法

1）應(yīng)制定詳細(xì)的減壓降水作業(yè)計(jì)劃，嚴(yán)格遵守“按需減壓降水”的原則，綜合考慮環(huán)境因素，安全承壓水位埋深與基坑施工條件之間的關(guān)系，確定各施工階段的承壓水位分階段控制標(biāo)準(zhǔn)。

2）減壓井建設(shè)完成，現(xiàn)場排水系統(tǒng)安裝完畢后，應(yīng)進(jìn)行群井抽水試驗(yàn)或減壓降水試驗(yàn)作業(yè)。對(duì)電力系統(tǒng)（包括備用電源），排水系統(tǒng)，井中的抽水泵，測量系統(tǒng)以及自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查等。

3）在降水作業(yè)運(yùn)行過程中，應(yīng)按照減壓降水運(yùn)行方案嚴(yán)格執(zhí)行。若遇基坑施工條件發(fā)生變化，應(yīng)及時(shí)對(duì)降水運(yùn)行方案進(jìn)行調(diào)整。

4）應(yīng)對(duì)每個(gè)減壓井的水泵出口安裝水量計(jì)量裝置和單向閥，從減壓井抽取的所有水都應(yīng)排到基坑影響區(qū)域之外或附近的天然水體中。計(jì)算現(xiàn)場排水能力時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮到所有減壓井（包括備用井）完全啟用時(shí)的排水量。

5）在降水運(yùn)行過程中應(yīng)進(jìn)行不間斷的連續(xù)監(jiān)測。對(duì)于大型深基坑工程，應(yīng)考慮采用水位自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)承壓水位的全過程跟蹤監(jiān)測，以保證降水過程中基坑內(nèi)外承壓水位的變化隨時(shí)受到監(jiān)控。

6）環(huán)境背景值應(yīng)在正式開始降水作業(yè)之前的1 周內(nèi)確定。監(jiān)測內(nèi)容包括基坑內(nèi)部和外部的初始承壓水位，基坑周圍地面沉降的初始值，保護(hù)對(duì)象的初始變形和基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形等。在降水過程中，應(yīng)及時(shí)對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，繪制相關(guān)曲線，并及時(shí)預(yù)測和處理可能出現(xiàn)的問題。

7）當(dāng)環(huán)境條件復(fù)雜且降水引起的基坑外地面沉降量大于環(huán)境控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可以采取人工補(bǔ)給地下水回灌或其他有效的環(huán)境保護(hù)措施以控制降水幅度。

2 常用基坑降水方法

2.1 集水明排

通過在基坑外部挖集水井，讓潛水，建筑用水，降水等進(jìn)入集水井，然后使用泵將其泵出基坑。

2.2 輕型井點(diǎn)

用直徑較小的井管沿著基坑或圍繞基坑沉入基坑底下含水層中，井管的上部與鏈接抽水設(shè)備的主管連接，使地下水通過管網(wǎng)不斷地從井管中抽出，從而降低地下水位。

2.3 噴射井點(diǎn)

噴射井點(diǎn)降水是在井點(diǎn)管內(nèi)安裝專用的噴射器，并使用高壓水泵或空氣壓縮機(jī)通過內(nèi)管輸入高壓水（噴水井點(diǎn)）或壓縮空氣（噴氣井點(diǎn)）形成水氣射流，使地下水通過井點(diǎn)外管和內(nèi)管之間的間隙抽出。

2.4 電滲井點(diǎn)

使用井點(diǎn)管（輕型或噴射井點(diǎn)管）作為陰極，并沿基坑的外圍排列，以鋼管（φ50-75mm）或鋼筋（φ25mm 或以上）為陽極，垂直埋在井點(diǎn)內(nèi)部，陰極和陽極分別使用導(dǎo)線連接成一條路徑，并向陽極施加強(qiáng)大的直流電。

2.5 管井（深井）

通過成孔將管井埋置要設(shè)計(jì)深度，再在管井內(nèi)放置抽水泵，將地下水排出坑外的降水方法。

3 案例分析

3.1 本案背景

受中國石油錦州石化公司委托，遼寧有色基礎(chǔ)工程公司承擔(dān)了錦州石化公司水體污染應(yīng)急事故池-01 基坑支護(hù)抗拔樁及降水工程的施工任務(wù)。事故池-01 位于錦州石化公司院內(nèi)，占地4800 平方米，容積3 萬立方米，開挖深度7.3 米（墊層底）。

3.2 本案工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

根據(jù)遼寧工程勘察院提供的《巖土工程勘察報(bào)告》（2006.4.29），本場地地層主要由雜填土0.5～2.1 米，粉土0.7～6.7 米，細(xì)砂0.4～3.0 米，圓礫0.4～5.4米，礫巖7.2～10.5 米等組成。該場地地下水類型為第四系松散巖類孔隙潛水，主要賦存在圓礫層中，勘察期間測得地下穩(wěn)定水位埋深5.57～5.95 米。主要受大氣降水、廠區(qū)管道污水滲入補(bǔ)給、小凌河水側(cè)向徑流補(bǔ)給，以地下徑流方式排泄，地下水總體由北東向南西徑流。本區(qū)地下水位年變化幅度為1～2米。本區(qū)主要含水層的圓礫，厚度變化較大，總體上北部最厚，向南漸薄，東南角最薄。滲透系數(shù)44～156m/d，單井出水量267～766 m3/d。

3.3 本案降水方案

3.3.1 降水方案

1）通過計(jì)算基坑總涌水量為：9696m3/d，在基坑四周設(shè)計(jì)28 眼降水管井，井間距按12～15 米均勻布設(shè)，由于地下水由北東向南西徑流，所以在北東側(cè)降水井間距適當(dāng)加密，設(shè)計(jì)井深為11 米，如遇見巖石進(jìn)入基巖不少于2 米。設(shè)計(jì)成孔直徑600mm，成井直徑400mm，采用沖積方式成孔，成孔過程采用清水鉆進(jìn)。

2）施工時(shí)由于降水井進(jìn)入基巖早，局部形不成降水漏斗，基坑開挖時(shí)個(gè)別段應(yīng)采用管井降水和盲溝排水相結(jié)合的措施。

3）井壁管采用內(nèi)徑為400mm 鋼筋濾水管，外包60 目濾網(wǎng)二層，濾管制成下井后，外填6-8mm 碎石或卵石濾料。

3.3.2 排水系統(tǒng)

1）采用揚(yáng)程35 米，排量40～80m3/h 的潛水泵。

2）降水井的排水管路采用Φ219 鋼管做匯水總管向排水溝排放。

3）排水管沿基坑放坡坡頂布設(shè)，北東側(cè)沿排洪溝布設(shè)或直接排入排洪溝。

3.4 降水效果評(píng)估

基坑原始靜止水位在22.82～23.29 之間(J10 由于上部有上層滯水水位在25.65 左右)，基坑開挖后顯示基坑內(nèi)水位在-7.3 m(20.63m)左右，整體降深在2.5 左右，降水效果明顯，達(dá)到了井點(diǎn)降水的目的。

設(shè)計(jì)降水標(biāo)高約為-7.9 m，與實(shí)際降水標(biāo)高相差0.6 m，分析原因如下：

1)根據(jù)現(xiàn)場工程水文地質(zhì)條件，含水層主要為第四系沖洪積的卵石層，粘性土含量在25～30%之間，地下水連通性較差。

2)場地基巖面較高，南側(cè)半部在-7.0 m ～-8.0 m，北側(cè)約在-8.0 m ～-10.0 m 之間，含水層厚度南半部約2.0m 左右，北側(cè)半部約在3.0～4.0 m 左右。這樣導(dǎo)致井內(nèi)水位已經(jīng)低于隔水底板，使井點(diǎn)降水影響半徑較小，無法形成大的降落漏斗。因此采取了井點(diǎn)降水與坑內(nèi)明排相結(jié)合的方法。

本次基坑降水獲得圓滿成功，保證了工程順利施工，并且在井點(diǎn)降水效果不佳的情況下，采用井點(diǎn)降水與坑內(nèi)明排相結(jié)合的方法解決了基巖面（相對(duì)隔水底板）較高而開挖深度較大的問題，是具有實(shí)際的推廣意義的寶貴經(jīng)驗(yàn)。