卵砾石地层深基坑降水优化设计探索

2011-12-30雷东锋秦琬玲杨书民郭晓辉

中国新技术新产品 2011年5期

雷东锋秦琬玲杨书民郭晓辉

（1.河南省交通规划勘察设计院有限公司，河南郑州 450052；2.河南省地质矿产勘查开发局第二地质队，河南郑州450001）

卵砾石地层深基坑降水历来是岩土工程界的难题，特别是在傍河地段，降水工程的成败关系整个工程项目的成败。近年来，建筑基坑降水工程越来越多，基坑及降水的深度也越来越大。卵砾石地层由于渗透系数大，一般都是采用管井降水的方法。但如何设计成井工艺、正确确定井深，既要考虑井管内外水位差即水跃值和可能的井底沉渣，尽可能增加井深，又要避免揭穿下覆强含水层，防止水位降不下去的情况发生。在济源钢铁公司受料槽深达12米的卵砾石地层基坑降水项目中，我们通过实际抽水试验，合理调整井深，成功地解决了水位降不下去的难题，总结了一套可以推广的经验方法，确保了基坑降水工程能够经济、安全、快速、绿色环保的顺利进行。

1 场地水文工程地质条件

工程场地位于济源市市区西部，地势平坦，高程为155.11米～157.16米，属于蟒河洪积扇中上部，距蟒河200米。地下潜水位埋深在3.0～5.10米，属于第四系孔隙潜水，水位变幅2～3米，最高水位埋深1.5米。场地处于蟒河洪积扇轴部位置，含水层为卵石，富水性极强。场地地层自上而下为：

①填土Q4ml：主要为建筑垃圾。厚度0.50～4.70米；

②粉质粘土Q4al+pl：灰黄及褐黄色，硬塑，可见针状小孔隙，下部渐变为粉土，厚度0.50～2.10米，层底深度1.10～2.80米；

③粉土Q4al+pl：浅黄～灰黄色，稍湿～湿，中密～密实，中夹粉质粘土透镜体，厚度0.30～3.90米，层底深度1.90～8.10米；

④卵石Q4al+pl：主要成份为灰岩，次圆～次棱角状，分选性中等，级配良好，粒径一般2～5cm，大者10cm，含量50%～80%，局部为中细砂及砾石层，稍密～中密，砂土充填，饱水，厚度0.3～4.4米，层底埋深3.0～8.7米；是场地主要含水层，据勘察单位提供的渗透系数20m/d。

⑤粉质粘土Q4al+pl：灰黄色，可塑，具针状小孔隙，局部含小粒钙质结核，夹粉土、粉细砂、卵石透镜体。厚度0.3～10.6米，层底埋深6.0～14.7米；

⑥粉质粘土Q4al+pl：灰黄色，可塑，局部硬塑，局部含钙质结核，夹粉土透镜体。厚度0.4～11.9米，层底埋深10.5～24.5米；

⑦卵石Q4al+pl：主要成份为灰岩，少量砂岩，次圆～次棱角状，分选性中等，级配良好，粒径一般2～7cm，含量70%，硬塑～可塑状粉质粘土充填，中密，局部夹密实的粉砂透镜体。厚度0.5～3.7米，层底埋深25.0～27.4米。是场地主要含水层，据勘察单位提供的渗透系数为20m/d；

⑧粉土Q3al+pl：褐黄色，湿，密实，具锈黄色斑点，含少量小钙质结核，局部夹粉质粘土透镜体。厚度2.8～5.2米，层底埋深32～35米；

⑨卵石Q3al+pl：成份主要为灰岩，少量砾岩、砂岩及石英岩，径2～6cm，含量60%，泥质充填，饱水，中密，未揭穿，揭露厚度1.7～3.0米。

2 管井降水工程布置与施工

根据场地水文地质条件可以看出，基坑降水场地地下水位浅，基坑总涌水量较大，含水层主要是渗透系数较大的卵石，所以，采用管井降水法，井径采用0.8米，管径0.6米，井管材料采用无振捣水泥碎石井壁管，既经济实用又能就地购买。成井工艺简单，降水过程便于控制。基坑涌水量及井数计算按照有关规范进行，降水井布置沿基坑周边成封闭状，场地长75米，宽24米，考虑到涌水量较大，第⑦层卵石可能越流补给上部含水层，因而计划预以揭露，以降低水头。共布置降水井12口，井深定为25米，成第一口井后，立即进行抽水试验，然后根据情况进行调整。

3 管井降水存在的问题分析及对策研究

3.1 水位降不下去

原计划先施工2口井，然后根据抽水情况，再进行优化设计，但由于原定的排水系统不能满足要求，而工期又不能耽误，所以直到井全部按照设计完成后，才开始统一抽水。从实际抽水情况看，其涌水量很大，在每井20米3/时的泵全部开启的情况下，水位只降到8米。经分析研究，决定每井增加一台30米3/时的水泵，同时抽水，结果，水位深度降到10.9米，仍然离开挖底面差1.10米。