建筑物深基坑降水方案设计

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　　【摘 要】建筑物深基坑的降水方案问题一直是基坑施工中最主要的问题，本文对大范围深基坑降水方案设计进行了分析，提出在满足施工要求前提下的经济井位布置，为后续建筑物深基坑降水方案设计提供建议。
　　【关键词】建筑物；基坑降水；方案设计
　　
　　随着城市建设的发展，高层建筑数量越来越多，基坑工程也越来越普遍，场地条件越来越复杂，当场地地下水位高于基坑底面时，在基坑施工过程中，不可避免存在降低地下水位的问题，为避免因基坑降水给周围建筑物带来的不利影响，基坑降水方案的研究越来越被工程界重视。
　　在深基坑开挖工程中，地下水的处理是一个非常重要的项目，通过现有的事故调查方面发现，80％的项目是由于地下水造成的事故。因此，土壤透气性，选择合理的科学的防水结构设计，确保防渗效果的正确方法，正确认识各种地下水处理中的主要矛盾是关键。水通过孔隙流被称为缓解了土壤透气性的性质，土壤颗粒越粗，像鹅卵石渗透性越大，砾石，碎石渗透性最强，而粘土几乎不透水。降水井的挖掘，很容易出现大的水力梯度，造成动荡。如果采取查封措施的差距没有支护桩，地面坑坑外将继续流，最终导致突然涌出大量的泥沙，外面的地面沉降严重下沉形成大的坑，被摧毁的建筑物和市政设施包围沉陷造成损失。地下水处理中常用的方法是：排水，降水，水站。主要集水区排水的方法不同，可解决积水，积水及排水和降水上层。此方法普遍适用于浅沙和淤泥地下水位土壤类型的土壤。通过降低地下水位，使上述水位下降，以消除或减少在信封和渗透压的静水压力的基础上，提高边坡的稳定性，防止因地下水渗漏而产生流砂或管道损害。沉淀法也是常用的一种方法：光井，电渗井，喷射井点法，管井井点法和降压法。事故造成脱水项目主要是由于降水与低水位发生冲突，减少地下水的程度的土壤增加浮动严重，甚至接近饱和，严重影响了降水在地面水位的压力，包括增建定居点将产生的严重影响周围居民的正常生活将甚至生命和财产。人为地降低了地下水位，将不仅能够防止被洪水淹没的深基坑，开挖创造了良好的条件，而且还可以达到以下目的：(1)防止地基土被水泡软，降低承载力。(2)降低边坡中孔隙水压力，增强边坡的稳定性。(3)可使设计边坡坡角加大，减少挖方工程，节约资金。(4)防止基坑底面隆胀、破裂及冒沙突水，淹没基坑等。
　　降水方案的选择依据包含很多方面，其中场地的地质、水文地质条件，建筑物基础埋设深度及降水深度要求是最主要的，降水的主要目的层一般埋藏于细砂层中的潜水及上部黏性土中的上层滞水。降水方式一般采用抽降方案，可通过人工降水井将上层滞水引入潜水含水层中一同抽走，达到降水目的。
　　1 降水方案设计
　　本文以济南市市中区某高层建筑物基坑开挖工程为例，进行降水方案设计。该工程位于济南市市中区花园东口，拟建建筑物为30层主楼，设有4层地下室，基础埋深-15m，局部电梯井-18m；四周无放坡空间；基坑边坡采用土钉墙支护。根据岩土工程勘察报告，该场地存在4层地下水，最高水位标高为35.38m，高出基槽底标高11.45m，因此需进行降水施工，人工将地下水位降至基槽底以下0.8 m处，以确保土建施工的顺利进行和边坡的稳定。该工程降水面积约4125m2。采用大口径管井降水较为适宜。降水井井深25m，沿基坑四周布置，降水井距槽边0.60m~1.6m，井间距为7.0，整个场区共布设降水井35口，另在基坑内布设水位观测孔2~3个。管井井深25m，观测孔孔深18m；管井与观测孔孔径均为500mm；管井与观测孔均下入内径200mm的水泥砾石滤水管；井管外填入直径5mm~10mm的石屑及粗砂。
　　2 基坑涌水量计算
　　2.1 水文地质参数的选取：总降水面积约为4125m2；上层滞水水位埋深15m，含水层平均厚度：H1=3.0m，含水层渗透系数：k1=0.2m/d；潜水水位埋深8.4m，含水层平均厚度H 2=7.6m，含水层渗透系数k 2= 5.0m/d，设计降深5.85m。
　　2.2 基坑涌水量计算：
　　其中，Q为基坑涌水量；k为土的渗透系数；H为潜水含水层厚度；R为降水影响半径；r0为基坑等效半径，按建筑基坑支护技术规范推荐的方法确定。
　　2.3 井点数量的计算：
　　其中，q为单井出水量。
　　经计算参数出各含水层的总涌水量后，分类确定单井抽水量和降水井的数量。设计大口径井深度定为16.8m，降水井井距为20m，水流上游西南向另布置6口井；坑内设9口井。降水井共设26口。降水井采用机械钻井，成孔直径600mm，井管采用直径400mm 无砂混凝土管，滤水段井管加扎钢丝或棕网片，孔壁与井管之间填粒径为5～26mm 砾石作为过滤层。抽水采用深井潜水泵。大口径降水井成井施工执行JGJ94-94 规范中规定的成孔工艺。主要工序为：井位测设→成孔→下井管→填砾→洗井→抽水。成孔过程中应检查控制成孔深度、直径、垂直度，防止出现钻孔的垮塌和缩颈，确保井管位置居中、垂直，接头牢固。填砾时要求检查控制砂砾粒径，按要求对称回填。填砾后应洗井至抽出清水。需定期观测水位、水量，做好记录。
　　2.4 中心水位降深预测计算：
　　其中，r1，r2，r n分别为各井距基坑中心或各井中心的距离；n为井数。联立2式可得中心水位降深S =8.5m大于设计降深6.5m，满足设计要求。
　　通过以上实例方案设计，我们总结出在施工中应注意的问题，为今后的基坑工程设计施工提供参考：1)基坑工程是一个复杂的系统工程，从收集资料，从建筑设计，对周围环境的影响，相互作用，相互制约，应该优化设计，为了用最经济的方式来实现降水中最好的结果。 2）收集全面的数据，资料应当包括地基基础设计规范，挖掘工作方法和期限；现场水文地质条件和相关参数;坑的外部环境建设的条件。3）为了使建筑物沉降均匀，可以增加建筑物之间的脱水和小型抽水阀门转让方的距离，以避免间歇性和反复抽水。4）止水帷幕的成本很高，特别是在深透水层，不仅施工困难，但成本也太大了。因此，在确定设计应仔细分析和考虑了降水方案相结合的可行性。如果该是深透水层以下，没有更为敏感建筑物地面沉降，地面沉降造成的降量少，多可只考虑在坑底建立和使用垂直帘密封降水方案。5）设计防水帷幕时，应考虑环境影响，与建筑面积的位置和周边环境，在形式和施工季节的支持配合。一般认为，粘土的渗透系数比小砂，粘土防渗层本身是没有需要设置垂直止水帷幕。但是，如果粘土遭受雨淋或靠近水的重大泄漏，使粘土含量的增加，甚至达到饱和，同时保留了预制桩及桩使用，然后打桩饱和粘土触变性发生严重骚乱在身边，朝下坑的压力挤压方向，这将导致保压桩，由于发生倾斜。6）喷水泥搅拌桩和悬浮泥沙地质桩，相邻两个之间重叠不一定可靠，越深的坑，更糟糕的一圈可靠性，因此完全停止这种防水帷幕的使用。7）信息化建设，观测井和沉降，位移，倾斜等观测点的安排使用，时间观察，记录和分析。保持周围的建筑和基础水位动态跟踪，了解抽水流量和泥沙含量。降水结束后，你需要做的周围建筑物沉降观测的持续一段时间，以确保降水不影响环境安全。
　　本文对济南市某一深基坑工程的降水方案进行了设计计算，对因降水引起的周边建筑物沉降进行了预测，最后的数据证明预测值与实测值很吻合，说明本文的基坑降水方案可行。由此可以看出基坑降水方案设计，要全面考虑整个降水区域土层的水文地质参数的差异，并结合一定的工程施工经验，使得设计中的各项参数的取值尽可能地符合实际。在施工降水井的过程中，要做好各单井和群井的抽水试验，发现异常及时对降水井的设计方案做出调整，从而保证降水方案的可靠可行。
　　
　　参考文献：
　　[1]徐接武.管井井点降水技术及工程实例[J].山西建筑，2007，33(22)：137-138.
　　[2]古自纯.地下水动力学[M].北京：地质出版社，1986.
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