基坑降水措施探讨

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摘要：通过对培训中心基坑现场水文地质条件分析，确定施工方案，进行降水设计，论述了管井降水施工工艺控制措施，供同类工程参考借鉴。

关键词：水文地质条件；施工方案设计；工艺控制措施

一、培训中心工程概况

太原市残联职业教育培训中心，建设场地位于太原市西羊市街与半坡东街交叉路口的东北角，北侧、西侧与原有建筑物紧紧相邻，施工地形相对受限。新建培训中心工程占地总面积3249m2,工程总面积23875m2。其中：住宅楼面积5825m2，培训主楼面积16200m2，二层停车区面积1850m2。由太原市建筑设计院设计，基坑开挖土方10835m3,基础施工工期60天。

二、基坑场地岩土水文地质条件

（一）岩土地质情况

根据太原市建筑设计院岩土工程地质勘探报告，场地地质情况主要由新近堆积的填土（Q2ml4），第四系全新统（Qal+pl 4）冲洪积形成的粉土、碎石类土、砂类土与晚更新统（Qal+pl3）冲洪积形成的粉土与碎石类土等构成，各层地质情况分述如下：

第（1）层，粉土（Qal+pl 4）：黄褐色，中湿，稍密。含云母、煤屑、氧化铁等。该层埋深在0m-4.50m之间。

第（2）层，粉土（Qal+pl 4）：黄褐色，中湿，稍密。含云母、煤屑、氧化铁、混有细砂，偶夹零星卵砾石。该层埋深在4.7m-12.20m之间。

第（3）层，圆砾（Qal+pl 4）：稍密。颗粒级配较差，磨圆度较好，母岩成份，主要为灰岩与砂岩，充填物为粗砾沙，并夹有卵石块。该层埋深在12.20m-21.00m之间。

第（4）层，粉土（Qal+pl 4）：黄褐色，湿，中密。该层埋深在21.00m-27.00m之间。

（二）水文地质情况

 培训中心施工场地内地下水类型属于第四系松散岩类孔隙水，在地表以下1.0m~12.00m范围内，含水层以粉土为主；在12.00m~24.00m范围内，地层主要为圆砾，是太原市区内分布稳定的良好含水层。地下静止水位埋深在1.0m~1.50m左右。施工场地内地下水的补给来源主要由大气降雨的垂直入渗，汾河地表水的侧向泾流补给，来水方向为东北方向。

三、基坑降水施工方案

（一）选取各类地质参数

依据施工图说明和《岩土工程地质勘察报告》，含水层综合经验渗透系数k值为0.5m/d,粉土渗透系数k值为0.3m/d,圆砾渗透系数k值为50m/d。

（二）确定基坑降水施工方案

培训中心主楼基础埋置深度为4.0m，基坑开挖基底断面为东西向22m，南北向为60m，边坡坡率为1:0.5。根据现场水文地质条件及含水层的渗透系数，结合施工工期和太原市区邻近建筑同类成功的降水经验，确定采用深井管井方案进行降水施工，降水孔孔径为60cm。基坑开挖后对坑壁边坡进行挂网喷锚简易支护。降水后为了确保周围建筑物的安全，减少因降水施工造成的地基压缩变形，在基坑支护外1m处布设注水井，通过静压注水，阻止降水漏斗的无限扩张，维持西北方向原有建筑物地基基础水文地质条件的稳定平衡。

（三）深井管井降水设计

  基坑降水量按照规范采用大口井计算公式，基坑降水深度以基底以下1.0m进行计算，水位降深为5.0m，基坑影响半径R=60m，基坑引用半径r=37.2m，H为含水层厚度（m），K为地层综合渗透系数(m/d)，基坑涌水量Q(m/d)通过下面公式进行计算：

Q=1.366k (2H－S)S  lg(1＋R/r)

  经上式计算，培训中心基坑总涌水量Q=2600m/d，单井涌水量按照经验值选用168m/d，依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ102-99要求进行管井井数n值的计算，采用系数为1.1，深井数n值为17。

（四）降水施工工艺程序

  按照降水设计计算，深井降水孔孔径为60cm，依据规范选用外径为40cm的无砂混凝土管，井深为16m。现场采用60型冲击钻机进行钻孔，施工工艺程序如下：

井点定位——钻机就位——钻进成孔——清孔——验收——排管——吊放井管——回填井管与孔壁间砂砾过滤层——洗井——井管内下安潜水泵——安装抽水控制电路——试抽水——降水井验收。

钻孔过程中应按照规范要求，用比重为1:1的泥浆进行护壁，成孔清孔验收吊放井管后立即采用抽水法进行洗井，直到将地下出水洗清为止。管井过滤器为无砂管过滤器，孔隙率要求大于15%，混凝土井管外侧采用外包过滤网，包裹深度为6m-16m。井管与钻孔孔壁之间用人工填入粒径2mm左右的水洗砂砾料，保确地下水能够通畅渗入井管中。

施工现场共设置降水井17个（见上图），其中J1-J3和J9-J11的井间距为11m，J3-J9的井间距为10m，J11-J14和J15-J17的井间距为15m。在基坑外侧东南角处设置沉淀池及扬水泵站，用集水管系统将各管井内的地下水收集至沉淀池内，由2台50t/h的扬水泵将水抽提至现场外，排至排水井内。现场施工人员要严格按照《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002进行操作，确保各降水井运行正常，加强值班，做好降水记录、观测井水位记录。

（五）注水施工控制措施

本项目注水井成井200mm，采用外径为50mm，长度为11m的铁管，下入井深11m，采用静压注水方式进行施工。注水压力约0.5kg/cm，即在高出注水井地面2米处设常压水箱一个，注入清水，并保持水头1米。从水箱底部接注水管一根，又分支到各注水井管制连接，中间安装流量水表以及控制阀门。

第一步：注水初期6小时为小流量。采用渗入法将水注入井内，逐步放大注入量，目的是用压力贯通水线，同时观察井口封闭情况。如井口漏水，应立即停止该井注水，重新封孔。

第二步：待6小时后，将阀门全部打开，静压注水开始，前三天，每小时观测水表一次，同时测量观测井水位情况，做好记录。根据观测井的水位及时调整注水量，必要时再增加一个注水箱。待观测井水位和注水调整相互匹配后，每12小时测量观测井水位一次，以及注水井各井注入量一次，直到降水施工全部竣工。

四、施工结论

   太原市残联培训中心基坑降水，采用深井管井施工方案，在现场施工深井17个，注水井6个，观测井4个。通过6天的钻井施工，10天后达到了预期的降水目标，保证了基坑开挖和基础施工的顺利进行。