浅议基坑降水设计.doc

1、浅议基坑降水设计摘要：对于地下水位较高的地区进行基坑的开挖施工过程中，地下水必然会不断地渗流入基坑，开挖过程中如未能妥善处理好基坑降排水的问题，定将造成基坑浸水，使现场施工条件变差，地基承载力下降，很可能引起流砂、管涌和边坡失稳等现象。为确保基坑施工安全，必须采取有效的排水措施。本文以南水北调穿引黄渠埋涵工程为例，对基坑降水设计与施工进行了阐述，该方案在实践中取得了较好的效果，可为类似工程的施工提供借鉴。 关键词：基坑降水；设计 中图分类号：S611 文献标识码： A 一、概况 穿引黄渠埋涵及连接明渠工程是南水北调东线第一期工程穿黄河工程主体工程之一。该标段总长为 580m，起始桩号：7+20

2、7.446，终止桩号：7+787.446，其中穿引黄渠埋涵桩号为 7+207.4467+597.446，全长390m，纵坡 1/2000。埋涵为两孔有压箱型断面，单孔净断面尺寸为55m，采用现浇钢筋混凝土结构。穿引黄渠埋涵处地质条件较差，存在粉砂层和砂壤土层，透水量大，受黄河和引黄渠渗透补给，地下水补给较快，存在渗透变形的威胁。为保证干地施工和基坑边坡安全，基坑降水成为工程施工能否顺利开展的重要因素。 二、 穿引黄渠埋涵工程地质条件 工程区段地处黄河北岸，地貌属华北平原边缘区，总体地势低平，地面高程 4041m，其间分布有位山引黄东、西灌渠，宽度分别为 45m和 65m，渠底高程 37.5m，

3、渠边分布少量渠道清淤堆土，地形有起伏，地表工程 4143m。 工程区段自上而下分布为第四系全新统（Q4）不同成因类型松散土层。 人工填土（Q4r）：岩性主要为砂壤土，灰黄色，结构松散，含少量粘土团块，为灌渠清淤和渠道隔堤填筑土，厚度 25m。 现代河流冲积层（Q43a1）：岩性主要为砂壤土，粘土、少量壤土薄层。土层自上而下稍湿饱和，可塑软塑。层厚 56m，层底高程34.5m 左右。 冲积湖积层（Q42al+l）：引黄渠以南段主要为壤土、粘土，夹薄层砂壤土；引黄渠北段以砂壤土为主，夹粘土和壤土透镜体，土层饱和，可塑软塑状，局部流塑状，含螺壳贝壳，该层厚 1012m，层底起伏波状，高程 24m 左

4、右。 下河流冲积层（Q41al）：岩性为壤土，灰褐色，湿饱和，可塑硬塑，含少量姜石，勘察揭露厚度 45m。 地下水为第四系松散土层孔隙潜水，受黄河和引黄渠渗透补给，埋藏壤土、砂壤土层中，水位变化明显，高程 3738m 左右，地下水化学类型为 ClHCO3KNa、HCO3ClKNaMg 型水，对普通混凝土无腐蚀性。 三、 降水目的及要求 3.1 降水目的 （1）降低基坑范围内地下水位，为土方开挖、埋涵浇筑、土方回填等施工作业提供干地施工的条件。 （2）降低基坑内土体含水量, 提高基坑内土体强度, 减少坑底隆起和围护结构的变形量, 防止坑外地表过量沉降。 （3）提高开挖过程中土体稳定性, 防止土层

5、纵向滑坡。 3.2 降水要求 根据有关规范及设计要求，地下水水位应降至基坑底高程以下至少0.5m。 四、基坑降水方案设计 4.1 基坑降水总体方案 基坑降水有明沟排水和人工降低地下水两种方式。明沟排水是通过一系列的排水沟渠将渗透水流汇集于集水井，再利用水泵排出基坑以外，适用于排水深度不大的工程。人工降低地下水位是在基坑周围钻设一些管井，将地下水汇集于井中抽出，使地下水位降低到开挖基坑的底部以下。 人工降低地下水位的方法按其排水原理分为管井降水法、真空井点排水法、喷射井点法、电渗井点排水法等。排水方法的选择与土层的地质构造、基坑形状、开挖深度等都有密切关系，但一般主要按其渗透系数来进行选择。管井

6、排水法适用于渗透系数较大、地下水埋藏浅（基坑低于地下水水位） 、颗粒较粗的砂砾及岩石裂隙发育的地层；真空排水法、喷射法和电渗排水法等适用于开挖深度较大、渗透系数较小、且土质又不好的地层。 埋涵基坑深 14m 左右，底宽 16.8m，两侧边坡为 1：2 并于高程37.5m 处设 2m 宽马道。根据前述工程地质条件，埋涵基坑底高程低于地下水水位（3738m） ，地下水补给较快，土层渗透系数较大，结合以往施工经验，选择管井降水为主，局部配合浅井降水的总体方案。 4.2 管井具体布置及计算 4.2.1 管井初步布置 管井采用直径 0.5m 的砂管井，布置为在基坑两侧马道上，单侧砂管井间距根据工程部位、

7、地下水位和周围环境确定，一般 1215m，本工程初步选定 15m。 降水井的布置，可在地下水补给方向适当加密，排泄方向适当减少。4.2.2 水泵型号选择 每口砂管井井内配置 1 台深井泵，每台水泵配置一个控制开关，深井泵型号选择根据抽水试验确定，该工程最终选用 2kw、3kw 深井泵间隔布置。 4.3 浅井布置 在该工程实际施工中，管井降水整体效果较好，但少量局部出现渗水，靠管井长时间降水仍无法满足要求，结合工地的实际情况，采用浅井辅助降水解决。浅井根据工程的实际情况布置。如果整个基面出现渗水，可根据情况分排打井，井深 2-3m，管径 3cm，行间距 22m，梅花形布置；如果只是坡脚出现渗水，

8、可在坡脚布置 2 排浅井，间距 2m；坡脚渗水严重时，可采用管径 5cm 的粗管，间距可适当减小，如采用 1m。 五、水泵型号选择 5.1 管井水泵 5.1.1 选择过程 潜水电泵具有重量轻、安装方便、适应性强的特点，不受吸程限制，根据管井的出水量、抽水深度、总扬程，结合施工经验和钻井时工程地质情况选择潜水泵。先选用 5.5kW 的深井泵，洗井期间抽气严重，说明水量无法满足深井泵需要；后改用 3kW 的深井泵，部分管井还是满足不了深井泵需要，抽气现象时常出现；后改为 3kW、2kW 深井泵间隔布置的降水方式，抽气现象明显减少。 5.1.2 选择结果 5.1.2.1 管井 选用 3kW、2kW

9、深井泵间隔布置的降水方式，经过一段时间的抽水试验，认为基本能够满足要求，水量基本满管，抽气现象逐步减少；土方开挖过程中，渗水能够满足开挖要求，降水效果明显。 5.1.2.2 浅井 管径 3cm 的每 2 个浅井连在一起，选用 0.75kW、扬程 20m 的自吸泵抽水；管径 5cm、8-10 个连在一起的浅井，采用 3kW、扬程 30m 的自吸泵抽水。 六、降水效果 土方开挖前 10-15d，开始进行管井降水，开挖过程中继续实施降水。当土方开挖到基面高程附近时，开始布置浅井降水。通过管井、浅井组合降水，能够保持土方开挖过程中基面干燥，水位基本保持在开挖面以下 1.5m，没有出现塌坡、地面沉降等问

10、题。 七、结语 7.1 基坑降水工程设计，根据土层的渗透系数，要求降水的深度和工程特点，经过技术、经济和节能比较后确定。 7.2 降水实践中应定时检测降深、出水量，采用抽水试验验证降水效果，以便进一步优化降水设计的施工方案。 7.3 管井、浅井组合降水对以潜水为主、地层渗透性比较好、上层滞水不丰富的基坑，降水效果会更好些；对上层滞水比较丰富、大型基坑降水，效果也较为明显。 7.4 如基坑工作面较大，排水任务重，排水要求高，就必须配备一定数量的备用水泵和发电机，便于发生故障和降雨后能立即投入使用。 参考文献 1 建筑基坑支护技术规程(JGJ/120-2012)S 2 姚天强、石振华.基坑降水手册M.北京：中国建筑工业出版社，2006