某基坑管井降水方案与施工

岩土工程与勘察第16卷第1期（总第25期）2004年6月某基坑管井降水方案与施工孙会哲1郑中庆2【摘要】某高层住宅基坑范围有一层承压水，根据基坑降水的具体要求和场地地质条件，设计了合理的管井降水方案，本文介绍了管井降水的设计方案及施工过程。关键词：基坑降水、管井1、工程概况某高层住宅位于北京市朝阳区，东临东风西路，交通便利。拟建高层住宅楼地上25层，地下2层。基坑形状呈“凸”字形，长40m，宽24.5m，基坑开挖面积约1000m2，基底标高-8.16m（自然地坪以下7m），消防水箱需开挖至-10.61m，地下水位较浅（静止水位自然地表以下6.4m），消防水箱地段已被水淹没，明排抽水过程中出现涌砂、坍塌等现象，且水量较大,基坑内周边渗水严重，无法继续开挖施工，需进行基坑降水。2、场地岩土工程条件2.1工程地质条件拟建场地地貌单元属永定河冲洪积扇的东北边缘，地形平坦，地基土为永定河冲洪积扇形成的冲洪积物，主要由新近沉积粉质粘土以及第四系沉积粉质粘土、粘质粉土、砂质粉土、粉细砂构成：新近沉积粉质粘土①：黄褐色，湿，可塑，土质不均，含铁、锰氧化物，偶见砖屑。本层上部为素填土薄层。层厚1.40~2.00m。粘质粉土②：褐黄色，饱和，土质不均，含铁、锰氧化物及云母片，属中高～低压缩性土。层厚3.30~3.80m。粉质粘土～粘土②-1：褐黄色，饱和，软塑～可塑，土质不均，含少量姜石及铁、锰氧化物。呈透镜体分布于粉质粘土②层中。属中～中高压缩性土。粘质粉土③：灰色，饱和，土质不均，含铁、锰氧化物及云母片，属中低压缩性土。层厚1.80~5.90m。粉质粘土③-1：灰色，饱和，软塑～可塑，土质不均，含少量姜石及铁、锰氧化物及钙质条纹。呈透镜体分布于粉质粘土③层中。砂质粉土③-2：灰色，饱和，土质不均，含细砂团及云母片。呈透镜体分布于粉质粘土层中。粉细砂④：灰色～褐黄色，饱和，密实，主要矿物成分以石英、长石。层厚1.50~5.20m。夹砂质粉土④1透镜体。中粗砂⑤：灰黄色，饱和，密实。主要矿物成分为长石、石英，含少量砾、卵石。层厚0.50~5.00m。粉质粘土⑥：灰黄褐色，饱和，可塑～硬塑，土质不均，含铁、锰氧化物斑点，夹粘质粉土薄层，属中低～低压缩性土。层厚2.50~6.80m。1、2：中国兵器工业北方勘察设计研究院岩土工程与勘察第16卷第1期（总第25期）2004年6月2.2水文地质条件拟建场地地貌上位于永定河冲洪扇之东北边缘，地层颗粒较细。据岩土工程勘察报告，本场地有二层含水层，本次降水的目的层是第一层含水层，含水层岩性为粉细砂、中砂，含水层埋深7.1~10.7m，层厚2.2~6.6m，据本次观测，地下水静止水位埋深6.4～6.8m左右，地下水具承压性质。根据本地区工程经验，含水层渗透系数按照5.0m/d考虑。下部含水层有较厚的粉质粘土及粘土为较好的隔水层，对本次基坑开挖影响故不予考虑。2.3周边工程环境拟建住宅楼所处位置较开阔，东、南侧为围墙，围墙外分别为道路及树林，基坑西侧10米处为正在施工的3#住宅楼，基坑北侧为施工场地，水位降深较小，对周边环境不会产生较大影响。3、基坑降水方案设计3.1降水技术方法选择及布置：依据勘察报告所提供水文地质条件，含水层厚2.2~6.6m，含水层岩性为粉细砂及中砂，渗透系数1～20m/d，底板埋深12.9~14.3m，降水方案可选择喷射井点及管井降水方案，结合北京地区的降水经验及施工工艺等特点，本次优先采用管井降水疏干。管井降水施工简单，质量易控制，降水效果明显，水位抽降至-10.6m以下，降深为3.0m。3.2基坑涌水量的确定按照承压含水层完整井计算基坑涌水量：)1lg(73.20rRMSkQ式中Q——基坑总涌水量(m3/d)M——承压含水层厚度(m)，按照4m考虑；k——渗透系数(m/d)，按照5m/d考虑；基坑-7.00（-8.16）9.956.40粉质粘土⑥粉细砂④新近沉积粉质粘土①粘质粉土②1.70中粗砂⑤粘质粉土③粉质粘土③15.706.607.1012.5013.6019.30-9.45（-10.61）消防水箱HW1HW2HW3HW5HW6图1结构示意图岩土工程与勘察第16卷第1期（总第25期）2004年6月R——影响半径(m)；根据R=10s√k计算，R=67m；r0——概化基坑圆半径(m)，根据r0=√A/π计算，r0=30m；s——水位降深（m），按照3.0m考虑；经计算，基坑总涌水量为322m3。3.3单井出水量及出水能力的计算单井出水能力计算：'24'aLdq式中q'——单井出水能力(m3/d)；d——过滤器外径(300mm)；L——过滤器浸没长度(2m)，L=1~2m；a'——与含水层k值有关的经验系数（130）；单井出水量为55m3。由于场地十分狭窄，基坑两侧堆满建筑材料，且土钉长度为6米，所以抽水井都布在基坑边6米以外。基坑东北部分是消防水箱设置地段，水位降较大，基坑北侧加密布设，井间距为10米，布井5个，其他三个方向井间距15~22米（见图2）。3.4降水井深度确定及井位布设根据基坑总涌水量及单井出水能力，考虑场地条件共布降水管井10个，井间距10~22m（根据现场具体条件确定）。管井深度根据下式确定：654321式中Hw——降水井深度（m）；Hw1——基坑深度（m），Hw1=9.45;Hw2——降水水位距离基坑底要求的深度（m），Hw2=0.50；Hw3——基坑内水位与井内水位差（m）=ir0，Hw3=3m;Hw4——降水期间地下水位变幅（m），Hw4=0m；Hw5——降水井过滤器工作长度（m），Hw5=2m；Hw6——沉砂管长度（m），Hw6=3m；依此确定降水井深17m，孔径为600mm，井径300mm，滤水管采用水泥砾石管，根据含水层粒径，管外滤料选用3-5mm砾石。4、降水管井施工2003年3月14日进场开始施工，于2003年5月10日完成降水施工任务，施工降水井10个，降水历时58天，保证了2#住宅楼基础施工的正常进行。4.1降水井施工钻探采用30型回转钻机，清水钻进，成孔后下入内径为300mm砾石水泥管，填入厚度为100mm滤料，滤料为粒径3~5mm砾石，洗井采用3m空压机进行，洗至水较清时为止。4.2泵组设备安装岩土工程与勘察第16卷第1期（总第25期）2004年6月由于时间要求急，成井洗井后立即进行安装，每口井下出入水量为3m3/h水泵，本场地地下水位埋深在6.4m左右。为保证一定的过水断面，水泵下入深度为12~13m，由于场地不允许用排水沟，所以每口井用2寸塑料管直接接入集水池中，沉砂后排入城市下水道中。4.3降水作业设备安装完成后即进行抽水作业，正式抽水于3月22日开始，至4月3日基坑水位降至-10.61m，但基坑周边有渗水（基坑开挖与抽降同步进行），因粉细砂含水层中分布有粉质粘土及粉土透镜体，部分地段地下水难以疏干，在消防水池中部设置强排井一个，以快速疏干隔水层上部地下水，废弃后用碎石回填密实。到4月10日-10.61m基坑已干燥，水位已降到-10.61m以下，使基础施工正常进行，抽水延续至5月9日，筏板基础已浇注完毕，防水已做至地下水位以上，降水工作全部结束。水位观测：抽水前统一观测地下水静止水位。动水位控制在12米左右，每日观测2次（电测水位计）。流量观测：由于降水井出水量较小，用容积法观测流量，经多次观测，基坑总出水量200~260m3/日，单井出水量10m3/d~43m3/d左右。降水运行过程管理：现场值班人员按时准确测量水位，随时观察每个井的出水量及水泵运转情况，发现问题及时更换水泵或电缆，以保证抽水正常进行。5．降水效果正式抽水于3月22日开始，至4月3日基坑水位降至-10.61m，但基坑周边有渗水（基坑开挖与抽降同步进行），到4月10日-10.61m基坑已干燥，水位已降到-10.61m以下，使基础施工正常进行，抽水延续至5月9日，筏板基础已浇注完毕，防水已做至地下水位以上，降水工作全部结束。基坑消防水池1#2#3#4#5#6#10#7#8#9#图2平面位置示意图围墙土钉支护区-9.45（-10.61）-7.00（-8.16）集水池岩土工程与勘察第16卷第1期（总第25期）2004年6月本基坑降水工程降水设计方案合理，降水施工各工序符合有关规程规范要求，降水效果明显，保证了2#住宅楼基础施工的正常进行。根据观测结果，降水期间未对周边环境造成影响。基坑出水量比预计的要小，抽水过程时间较长，其主要原因为场地含水层为粉细砂及中砂，其渗透性能较差，此外，含水层厚度不均，造成各单井出水量差别较大。参考文献:国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）；行业标准《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-91）；行业标准《建筑基坑工程技术规范》（YB9258-97）；