井点降水在基坑开挖中的应用

时间日期：2002-7-3 已被阅读次：[6986]

佛山市市政建设工程总公司　植启明　罗兆江

　　佛山地区地下水位较高，在深基坑开挖施工中常遇到地下水涌水或较严重流砂的障碍，即使打板桩、筑围堰、使用大量水泵的明排方法，也不能阻止流砂的涌进，不但坑底不能挖深，且由于板桩外围的泥土被掏空，影响邻近建筑物的安全，这种情况，可用人工降低地下水位解决。下面以佛山粪便处理厂调节池工程为例介绍井点降水在深基坑开挖中的应用。

　　一、工程概况

　　佛山市粪便处理厂位于市镇安净水厂东面，占地为186×135平方米的方形区域。本建设项目由主厂房、5000吨生化调节池、加压泵房等处理设施及办公室、车房、门卫、值班室、厂区道路、排水组成，土建工程总造价11008050元。本工程5000吨生化调节池为41．35×36．6×4．05米地下钢筋混凝土框架结构，基础为φ400PHC预制管桩，池底标高为一4．25米，整个池体埋入地下，挖运土方量超过1万立方米，施工时必需进行大面积深基坑开挖是该工程的重点和难点。

　　二、工程地质概况

　　根据工程地质资料，工程场地顶部为人工搬运之素填土，大部分为冲积形成的粉细砂及淤泥质粘土组成，地质勘探时在场地钻孔五个，并进行抽水试验，抽水时延续68小时，其中稳定时间55小时40分钟，测得含水层厚度12米，属富水性中等的含水层，渗透系数K=0．75m／d，属弱透水层，抽水时孔内水降深达6—7米，影响半径30—40米，场地内地形平坦，相对高差1.0米左右。地下水位总的来看，西部埋藏比东部略浅，说明地下水由西部往东部运动，由于高差小，水力坡度缓，地下水流动缓慢。地下水主要靠大气降水补给，地下水一般处于地面下0.4—1.40米。

　　三、施工方案选择

　　对本工程5000吨生化调节池的施工方案研究时，就如何降低地下水位满足土方作业要求曾考虑过如下三种方案。

　　1、采用基坑内明沟排水施工。该方法简单易实施。但由于该处地下水位较高，地下水丰富，基坑开挖较深时必须分级进行阶梯式开挖，施工操作面较大，大大增加了挖运土方量，且开挖较深容易遇到流砂等现象，采用此方法不可行。

　　2、采用地下连续墙。本方案能满足基坑开挖的需要，但施工工期较长，且工程造价较高，经济上不合算。

　　3、采用管井井点降水。由工程地质资料来看，地下水位处于自然地面下0.4－1.40米。场地土层主要由第四系冲积形成的粉、细砂组成，渗透系数K=0.75m/d。抽水时降深达6－7米，整个调节池工程处在地面下－4.25米以上的特点。经分析研究认为，虽然地层的渗透系数较小，地下水流动缓慢，采用管井井点降水时不能立即将基坑范围内的地下水降至要求，但经过一段时间的不间断抽水后，应能够将场地内的地下水降至基坑底0.5米以下，且采用管井井点降水经济上较适宜，最后采用本方案。

　　调节池降水计算：

　　调节池降水管井布置见下图，根据地质资料含水层厚度H=12米，渗透系数K=0.75m/d，取抽水影响半径R为30－40米，这里取R=35米，基坑底降水深S=6.35米，井内降水深S=29.7/15＋6.35=8.3米，滤管长度L=2米，管井总长L=8.3＋2＋0.4=10.7米，管井直径取d=0.4米。场地长a=41.35＋9×2=59.35米，b=36.6＋9×2=54.6米，F=a×b=3240.5米

　　基坑假想半径X0：
　　X0=　　　=32米

　　总涌水量Q：
　　Q=1.366K(2H－S)·S/(lgR－lgX0)=1.366×0.75(2×12－6.35)×6.35/(lg35－lg32)=2950.4m3/d
　　单根井最大的出水量q：
　　q=65πdl3　 =65×3.14×0.4×2× =148.3m3/d
　　需要井数n
　　n=1.1×　 =1.1×　　　=21.9，取n=22根

　　四、施工情况

　　用XY－Ⅱ钻机在调节池四周布置22口管井，管井直径400毫米，下入直径300毫米的钢筋焊接骨架管笼，管笼外包孔眼为1－2毫米的滤网，每个井有效深度不小于11米，管笼与土壁间用碎石填充作过滤层，并在管井四周设置一条排水沟，把抽取的地下水排至施工场地以外的河涌。选用佛山水泵厂生产的1.5TC－24自吸泵，出水量12.5立方米/小时，连续昼夜不间断抽水，降水到设计深度后开挖基坑，在开挖过程中没有发现基坑壁渗水现象，为防止雨天基坑受雨水的浸泡，在基坑底设一条排水沟，并准备大量的抽水泵，以将基坑底积水排除，并配备一台柴油发电机，以防止停电意外，造成地下水位升高，对池体的施工造成破坏。开挖至基坑底后，打入一条直经D=10厘米、长2米的渗水管，以便观测基坑底水位的变化。

　　五、效果评价

　　由于有效地降低了地下水位，在开挖基坑过程中，没有发生流沙、塌方及地下水涌水现象，顺利开挖至基坑底设计标高后，用履带挖掘机碾实基坑底，确保地耐力不小于设计要求的83Kpa，为桩基和池体混凝土施工提供了良好的施工条件，实际使用效果良好。

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