鸭绿江一级阶地上建筑基坑降水技术与施工

2012-03-30于劲勇

东北水利水电 2012年4期

关键词：鸭绿江分管井点

于劲勇

（丹东市水利勘测设计研究院，辽宁丹东 118000）

鸭绿江一级阶地广泛的存在饱水砂层和卵（砾）石层，目前丹东地区的很多高层建筑多采用箱型或片筏基础，基础持力层多为卵（砾）石层，其中富存地下水，无法直接施工，因此常采用基坑降水技术来解决基础施工难以下挖问题。

1 建筑基坑降水技术

1）基坑涌水量计算

计算边界按降水井边界考虑。先对场地的含水层进行统计，选用合理的计算厚度。涌水量计算中，其中最主要的参数是渗透系数，为了计算准确，在降水设计前应进行抽水试验，以便采用准确的渗透系数。在基本参数取证后，根据相关的公式计算整个基坑降至设计水位时的总涌水量Q。

2）降水井点的数量

取决于单井设计出水量q。相关规范规定，可以根据经验公式，通过相应的井径、过滤器长度及渗透系数进行计算。也可以完全通过地区经验直接选定q。根据多年的降水设计经验，单井设计出水量q并不是越大越好，设计的最终目的应使降水漏斗稳步下降，不可陡然下降。

3）降水井点分布

在鸭绿江一级阶地上的降水井的分布，除了考虑正对鸭绿江一侧，还需考虑正对距离基坑较近鸭绿江支流侧。正常情况下，正对鸭绿江一侧，以15 m左右最佳；正对鸭绿江支流一侧，降水井的间距15～20 m；背离鸭绿江一侧，降水井的间距25～30 m。

如果基坑局部（如电梯井、沉降池等）开挖深度大，则应根据实际情况在该部位设人工挖孔井。

4）降水井设计与施工机械

降水井主要包括井壁管、滤水器，其外部为滤料和封井材料。目前常用的降水井有2种方式，即一种为PVC塑料管井，一般井径为φ250～φ280；另一种为水泥管与竹笼组合式管井，一般井径为φ300～φ350。

PVC塑料管井反滤效果较好，材料造价较高，井壁透水的速度相对较慢，一般在砂土相对较厚的地方采用，但近年来在鸭绿江一级阶地使用较少。

水泥管与竹筋笼组合式管井，水泥管位于管井的上部，该部分地层为非透水层或颗粒较细的砂土层，水泥管起止水作用；在下部强透水的砂砾层中采用竹筋笼组合式管，其具有一定的强度且滤水效果强。由于鸭绿江一级阶地降水井的深度多在20 m左右，井壁外的土压力不是很大，因此该工艺成井，井壁的稳定性能得到保证；该种工艺的降水井结构最大的优点是滤水器透水效果好，降水速度快，是目前普遍采用的形式。

降水井滤水器外围的滤料采用1～2 cm的圆砾；封井材料可采用黄粘土和钻井取出的岩粉。

由于鸭绿江一级阶地降水井的深度不大，下部透水层多为圆砾和卵石，粒径不大，采用冲击钻机和回钻钻机均可以顺利成井。但冲击钻机具有高效快捷的特点，因此目前普遍采用的钻机为冲击钻机。

5）排水管路设计

a）选定与施工现场最近的集中排水区。在集中排水区明确后，可以计算排水管路的长度，避免在材料准备上的盲目性。排水管路的设计合理性，直接影响降水的连续性。

b）分析排水走总管和走分管的合理性。总管设计主要是各水泵排水管均与总管相连，通过总管向外集中排水。该设计优点是节省各水泵的分管长度，在同一个大的建筑区，降水井点很多的情况下，可以节省较多的管材。缺点：抗干扰性差，如果工地交差施工多，管理混乱，则集中排水的管路易受损坏，封堵处理很麻烦；各水泵的工作情况不便于观测。

分管设计主要是各水泵走独立的分管至就近的集中排水区。目前常用的分管主要为塑料管（俗称尼龙管）和消防排水带。如果工地交叉少，降水工期短，走明线不受干扰，可以采用消防排水带，否则采用塑料管。可以根据工程的需要，订做不同强度塑料管。为了避免受破坏，管路可以埋设在地下，对于排水管路经过行车通道、钢筋或其它堆载区，可以在通道区下设高强度大直径的水泥管保护，让排水管线从保护管中穿过。分管设计需要管材较多。优点是抗干扰性强，埋设地下不受工地其它工序干扰和地面堆载破坏；对于同一排水点区的排水管进行编号标识，便于观测各水泵的排水和工作情况，以便即时更换水泵。

6）电路设计

根据选用水泵的总电流量，来选用就近的变压器或准备相应的发电机组。降水主电源采用一个大的配电柜控制，下设若干个配电柜、箱。配电柜、箱应采取架空措施。与水泵相连的各配电箱的开关标识与降水井点的标识相对应。

由于降水时用电量较大，对与变压器连接的主电缆以及各级分电柜（箱）的电缆配装应着重考虑。

2 工程实例

1）工程概况

丹东九江丽都工程位于丹东市九江街西侧，程基坑采用放坡开挖，基坑呈长方形135 m×164 m，基坑面积约22140 m2。

场地地形较平坦，绝对标高为6.1～6.2 m。该工程的7，8，10，12，13 号楼为高程建筑，并布设 1 层～2 层地下室。基坑普遍开挖深度为地表以下7.0 m，其中7，10，12号楼共设有8个电梯井，电梯井的开挖深度为地表以下9.5 m。

2）地质条件

场地地貌为鸭绿江一级阶地与大沙河一级阶地交汇地带。

场地上覆第四系冲洪积地层，下伏前震旦系辽河群变粒岩。根据地勘报告，第四系地层的厚度为15.1～17.4 m，其自上而下依次为：杂填土、粉质粘土或淤泥质粉质粘土、中砂或细砂、圆砾；第四系下伏变粒岩。

地下水主要位于砂层和圆砾层中，平均含水层厚度为12.5 m，2009年4月降水前测地下水位距离地表以下3 m，地下水类型为孔隙潜水。

3）抽水试验及基坑涌水量计算

a）抽水试验。在降水方案设计前，首先根据地勘资料，在场地有代表性的地段钻井进行抽水试验。试验确定，场地含水层的综合渗透系数K=65.8 m/d。

b）基坑涌水量计算。根据JGJ120-99《建筑基坑支护技术规程》的计算方法进行基坑涌水量计算。

经计算Q=14980.5 m3/d。

4）降水井点数量

设计q=600 m3/d，放大系数取1.3，布置井点的数量n=33。

5）降水井点分布

考虑该基坑采取自然放坡，因此降水井布设距离基坑边界为4 m，基坑周边布置31口井（主抽水井），基坑内布置2口井（主要为观测井）。根据该区的地貌单元分析，场地内的地下水主要来自于鸭绿江和大沙河方向补给，因此在靠近两条河流的方向布置的井点相对较密集，另外两个方向布置的井点相对较稀疏。其中基坑南侧（临近鸭绿江侧）井间距为15～16 m，基坑北侧井间距为28.4 m，基坑东侧（临近大沙河侧）井间距为19 m，基坑西侧井间距为21.5 m。

6）管路设计与施工

a）总管方案。该方案中，初步认为可以先用塑料管、水泥管或铁管作为总管，管径为φ300和φ280，各水泵分别与总管相连。

根据对工地的运输和施工情况详细了解，由于工地设有两个重载车运输通道，局部设有大面积的钢筋加工堆载场，所以采用塑料总管的强度无法满足抗压要求。如果采用水泥管，其单根管的长度较小，且为刚性连接，在重载的压力下，管路埋入地下局部破裂维护困难，且总管与水泵分管相连困难。铁管的强度满足要求，连接方便，但在当时材料的造价很高。因此采用总管的方案可行性较差。

b）分管方案。排水管路采用2.5寸尼龙管，当时估算共需3700 m，供需5.5万元。经论证，该方案在成本和技术上均可行，因此最终采用分管降水方案，即一泵一管直接通至集中排水区。

由于工地的较差较多，受运输和堆载影响很大，因此管路全部埋设在地下1 m左右。在工地4个重载运输车通道下埋设直径为1.0 m的高强水泥管，在通道部位，排水管均经高强水泥管通过，这样过往的重载车不会伤害排水管。

7）电路设计与施工

该项目工作的水泵共33台，水泵的功率多为3～5.5 kW，总功率为120.8 kW，总电流为304.4 A。工地指定电源来自变压器供电，考虑应急情况备用1台50 kW和2台35 kW发电机组。

降水主电源采用一个大的动力柜控制，下设4个配电柜和若干个配电箱。配电柜、箱全部采取架空措施。与水泵相连德各配电箱的开关标识与降水井点的标识相对应。

8）降水的整体效果和局部问题的解决

a）降水的整体效果。在降水施工进行10 d后，通过基坑中部的观测井显示，地下水位达到预定的开挖基准面，基坑可以进行开挖，20 d后水位普遍至开挖基准面以下1～1.5 m，满足正常建筑施工条件。该工程自2010年4月开始降水，至12月30日结束，取得了圆满的效果。

b）局部问题的解决。基坑局部设有8个电梯井，电梯井的开挖深度比其它部位的基坑基准面超挖2.5 m。在电梯井开挖后，出现电梯井基坑侧壁局部出现渗水现象，导致防水无法施工。针对渗水层位和部位，采用人工挖孔井降水解决。挖孔井的直径为80 cm，管壁采用水泥管，靠近渗水部位在管壁上凿0.8 cm的孔眼，孔眼呈梅花状布置。由于该水量很小，成井后在井内下方小流量的水泵，将水排至附近的降水井中。电梯井基坑渗水问题得到了很好的解决。