深基坑降水優(yōu)化設(shè)計與施工

李 飛 龍

(北京京鵬環(huán)宇畜牧科技股份有限公司，北京 100094)

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深基坑降水優(yōu)化設(shè)計與施工

李 飛 龍

(北京京鵬環(huán)宇畜牧科技股份有限公司，北京 100094)

分析了時間效應(yīng)對勘察結(jié)果的影響，探討了井點降水方法與降水方案的優(yōu)化措施，并從降水井、施工組織管理及降水應(yīng)急方案三方面，闡述了深基坑降水施工要點，對避免地下水源過度抽取，破壞地下水環(huán)境有一定作用。

深基坑，時間效應(yīng)，降水施工，地下水

0 引言

由于高層建筑越來越多，隨之導(dǎo)致深基坑數(shù)量也日益增多。為了保證深基坑工程順利進行，要不斷抽取地下水，但為了避免地下水源過度抽取，破壞地下水環(huán)境，所以不僅要對基坑的地勘報告進行詳細分析，從多角度考慮設(shè)計出最優(yōu)方案，而且要做好基坑降水的施工過程控制。

1 時間效應(yīng)對勘察結(jié)果的影響

在深基坑降水方案設(shè)計和施工前，不僅要仔細分析地勘報告，而且應(yīng)考慮時間效應(yīng)對勘察結(jié)果的影響[1]。若勘察時間與深基坑設(shè)計、施工的時間間隔不大于2個月，則勘察提供的水位與設(shè)計、施工時的水位相差不大；若兩者時間間隔超過2個月，甚至超過6個月，則一般勘察水位與設(shè)計、施工水位會有差別。其差別主要取決于以下兩個方面：1)不同季節(jié)造成區(qū)域水位整體上升或下降；2)周邊近期深基坑的施工，導(dǎo)致地下水位下降。因此在進行施工或者方案設(shè)計時，定要考慮時間效應(yīng)；否則會影響后期的施工，進而可能會導(dǎo)致地下水源過度抽取，破壞地下水環(huán)境。

2 井點降水方法選擇與降水方案優(yōu)化設(shè)計

2.1 井點降水方法選擇

結(jié)合周圍已有的深基坑勘察報告及降水采取的措施效果，根據(jù)工程類比法和現(xiàn)有的深基坑地勘資料綜合確定井點降水方法。常用的井點降水方法有：管井井點降水、真空井點降水、噴射井點降水。

2.2 降水方案優(yōu)化設(shè)計

基于確定的井點降水方法，針對不同具體工程，根據(jù)基坑形狀、地下水類型、含水層構(gòu)造及《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》[2]確定降水總涌水量，計算出單井設(shè)計流量，進而確定出降水井的數(shù)量和平面布置。但要進一步設(shè)計出最優(yōu)降水方案，還需從以下三個方面進行考慮：

1)由于深基坑面積較大，一般降水井會沿基坑周圍布置。根據(jù)《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》[2]可以確定基坑內(nèi)任一點處的地下水位降水高程，具體見下列計算公式。

a.潛水完整井坑內(nèi)任一點地下水位計算公式：

(1)

其中,si為基坑內(nèi)任一點地下水位降深，m；H為潛水含水層厚度，m；k為含水層滲透性系數(shù)，m/d；R為影響半徑，m,R=2Sw(k·H)1/2，Sw為井水位降深，當井水位降深小于10 m時，取10 m；n為降水井數(shù)量；qj為按干擾井群計算的第j口降水井的單井流量，m3/d；rij為第j口井中心至地下水位降深計算點的距離，m，當rij>R時，取rij=R。

b.承壓完整井坑內(nèi)任一點地下水位計算公式:

(2)

其中，R為影響半徑，m，R=10Swk1/2；M為承壓含水層厚度，m。

2)深基坑工程的地下建筑基礎(chǔ)存在浮力作用時應(yīng)滿足抗浮驗算要求，它對設(shè)計地面以上覆土厚度、基礎(chǔ)厚度等具有指導(dǎo)意義。而對于簡單的浮力作用情況，基礎(chǔ)的抗浮性應(yīng)滿足式(3)要求[3]。

(3)

其中，Gk為建筑物自重及壓重之和，kN；Nw,k為浮力作用值，kN；Kw為抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)，一般情況下可取1.05。

3)對基底以下有水頭高于坑底承壓水含水層，且未采用截水帷幕隔斷其基坑內(nèi)外的水力聯(lián)系時，應(yīng)利用以下公式對承壓水作用下的坑底做突涌穩(wěn)定性驗算。它對設(shè)計基坑的最大開挖深度，承壓水的最小降深有重要的指導(dǎo)作用。

(4)

其中，Kh為突涌穩(wěn)定安全系數(shù),Kh≥1.1；D為承壓水含水層頂面至坑底的土層厚度，m;γ為天然重度，kN/m3；γw為水的重度，kN/m3；hw為承壓含水層頂面的壓力水頭高度，m。

3 深基坑工程降水施工

對于深基坑降水，設(shè)計僅僅是降水工作的第一步，要真正確保深基坑降水工作正常有序開展，更要控制好降水井施工質(zhì)量、做好施工組織管理及相應(yīng)的降水應(yīng)急方案。

3.1 控制好降水井的施工質(zhì)量

為了保證降水井的施工質(zhì)量，應(yīng)采取以下工藝流程[4]：放線定井位→鉆機就位鉆孔→吊放井管→填充濾料→安裝排水總管→洗井→試抽水→正常抽水。在降水井的施工過程中，應(yīng)保證每個井管定位準確；吊放時應(yīng)保證其垂直度，降水井四周應(yīng)使用鐵撬均勻填濾料，禁止使用機械下料。降水井施工完成，進行試抽水之后可以正常抽水。

由于降水效果與洗井質(zhì)量密切相關(guān)，所以現(xiàn)場的技術(shù)、管理人員必須高度重視此項控制點。對于降水井較深及滲透性較小的土層，應(yīng)采用空壓機洗井；反之，用氣泵清洗，要求降水井從上到下清洗達到砂凈水清即可。否則很可能會出現(xiàn)雖然觀測井的水位很低，但在基坑開挖時會出現(xiàn)土中帶水等不能真實反映動態(tài)觀測的情形。

3.2 加強降水井施工組織管理

1)保證深基坑降水的整體效果，應(yīng)對降水井進行分塊有組織地管理。做好材料和設(shè)備進場計劃、雨季施工計劃、四節(jié)一環(huán)保計劃、安全生產(chǎn)的管理計劃等。

2)嚴格按照專家論證的專項施工方案和相關(guān)的法律行政法規(guī)進行施工；現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置專職技術(shù)人員做日常維護工作，動態(tài)監(jiān)測觀測井水位變化、排水管有無漏水、邊坡穩(wěn)定性等相關(guān)信息。若出現(xiàn)問題，及時反饋，以便采取相應(yīng)措施。

3)大部分土方開挖到基底設(shè)計標高時應(yīng)繼續(xù)降水，根據(jù)地勘報告和相關(guān)經(jīng)驗判斷地下水的流向，確定重點抽水部位；從而能達到節(jié)約地下水源，保護地下水環(huán)境的目的。

3.3 做好降水應(yīng)急防范方案

1)防突發(fā)性停電方案。根據(jù)施工方案確定的降水泵數(shù)量、揚程、流量等來備用相應(yīng)功率的柴油發(fā)電機(至少一臺)，做到兩路電源供電，確保降水施工的連續(xù)性。

2)危及周圍建筑物安全防范方案。因深基坑降水可能會危及到基坑或周邊建筑物的安全，宜采用截水或回灌技術(shù)。由于截水后，深基坑中的水量會較大或水壓較大，宜采用坑內(nèi)降水的方法。

3)防基坑滑坡及塌方方案。基坑降水過快或過慢、深基坑工程的降水周期長及雨期施工都可能會出現(xiàn)滑坡或塌方情形。此時可以根據(jù)地勘報告中的土層參數(shù)選取相應(yīng)的臨時支護方法，如使用排樁、水泥土墻、錨桿、土釘?shù)龋煌瑫r基坑壁應(yīng)噴射C20的混凝土及配置φ6～φ10@150 mm～300 mm的鋼筋網(wǎng)片。

4)雨季施工防范方案。為做好基坑降水雨季施工，首先，基底應(yīng)增設(shè)盲溝和集水井，設(shè)置明排水泵，地面四周應(yīng)排水流暢；其次可采用防滑坡及塌方的施工方案加固邊坡；最后可根據(jù)現(xiàn)場情況增打降水井。

4 結(jié)語

為避免地下水源過度抽取，破壞地下水環(huán)境，所以要進一步優(yōu)化降水設(shè)計和施工要求，應(yīng)從以下3個方面進行考慮，總結(jié)如下：

1)考慮時間效應(yīng)對勘察結(jié)果的影響，有利于更好地指導(dǎo)設(shè)計與施工。

2)根據(jù)勘察報告中的土性確定出井點降水方法，進而從三個角度考慮，優(yōu)化設(shè)計降水方案。

3)控制好降水井施工質(zhì)量、做好施工組織管理及相應(yīng)的降水應(yīng)急方案，對正常有序開展降水工作至關(guān)重要。

[1] 宋福淵，劉小剛，程學(xué)軍.建筑深基坑降水設(shè)計與施工[J].施工技術(shù)，2008，36(2):99-100.

[2] JGJ 120—2012,建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[S].

[3] GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[4] 江正榮.地基與基礎(chǔ)工程施工禁忌手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

On optimal design and construction of deep foundation pit dewatering

Li Feilong

(BeijingJingpengHusbandryScienceandTechnologyCo.,Ltd,Beijing100094,China)

The paper analyzes the influence of the time effect on the survey results, explores the well dewatering methods and optimal methods, and from the dewatering well, construction organization and management, and dewatering emergency scheme, and illustrates the construction points in the deep foundation pit dewatering, so as to avoid the overpumping in the underground water resources and the damages to some underground water environment.

deep foundation pit, time effect, dewatering construction, underground water

1009-6825(2016)32-0101-02

2016-09-07

李飛龍(1988- )，男，碩士

TU463

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