深基坑轻型井点降水及支护

2013-08-16王绪胜

山东工业技术 2013年11期

杨军王绪胜刘英

(肥城矿业集团菏泽聚隆能源有限公司，山东菏泽274000)

0 概述

通过对施工场地的水文地质分析、基坑涌水量计算，确定采用轻型井点降水与深水井降水相结合的降水方案，基坑支护采用间断锚喷支护的方式，能有效缩短工期，解决涌水量大的难题，改善了工作条件，防止了流砂发生，减少了土方开挖量，降低了降水费用，加快了施工进度。

1 地质情况

在勘探揭露深度范围内有地下水分布，水位埋深在-2.8 米，随着雨季的到来地下水位还将抬高。含水层为粉土及粉细砂和中砂，透水性较强，富水性较弱。地下水水质类型为HCO3′-Mg 和HCO3′-Mg-(K·+Na·)-Ca 型水，对砼和砼中的钢筋无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。

场区地下水类型为孔隙潜水层滞水，主要含水层为素填土、粉质黏土和粉质黏土中。

2 降水方案选择

深井井点降水是在深基坑的周围埋置深于基底的井管，使地下水通过设置在井管内的潜水泵将地下水抽出，使地下水位低于坑底。本井点具有排水量大，降水深（＞18m），不受吸程限制，渗水面积大，排水效果好；井距大，对土层的干扰小；可用于各种情况，不受土层限制；成孔（打井）用人工或机械均可，较易于解决；井点制作、降水设备及操作工艺、维护均较简单，施工速度快；如水管采用钢管、塑料管，可以整根拔出重复使用；单位降水费用较轻型井点低（80～120 元／m）等优点；但一次性投资大，成孔质量要求严格。

轻型井点系在基坑外围埋设井点管深入含水层内，井点管的上端通过连接弯管与集水总管连接，集水总管再与真空泵和离心水泵相连，启动抽水设备，地下水便在真空泵吸力的作用下，经滤水管进入井点管和集水总管，排出空气后，由离心水泵的排水管排出，使地下水位降低到基坑底以下，使基坑保持干燥状态，可以改善工作条件，防止流砂发生，边坡系数可增大，从而减少了土方开挖量。本法具有机具设备简单，使用灵活，装拆方便，降水效果好。可提高边坡的稳定，防止流砂现象的发生，降水费用较低等优点。

因拟建工程周围无大型建筑物，场地开阔，能够满足放坡开挖条件，同时此基槽施工时定在3、4、5、6 月份（雨季为6、7、8 月份），（6 月份）正赶上雨季故考虑采用大放坡，坡度系数按1：1，根据该地段的施工经验首先在基槽外围先设25 口管井井点法降水，井深22米，直径500mm，内置管径80 的潜水泵。后采用二级轻型井点降水，一级轻型井点布置在基坑外测约8.5 米处，采用Ø50 钢管作为滤管，管长5 米，滤管间距1.5 米，待水位降至-6 米以下时，开挖第一层基槽土方，然后布置二级井点，间距1.5 米，待水位降至基槽底以下时，开始开挖第二层基槽土方。并在四面槽边1.5 米处采用M5 水泥砂浆砌0.3 米高，0.24 厚挡水墙，防止其他水源（如雨水）进入基槽。

管道安装应先沿井点管线外侧，铺设集水总管，并用胶垫螺栓连接水箱水泵，各井点管用塑料透明管或胶皮管与总管连接好，再用10# 铁丝绑好，防止管路不严漏气而降低整个管路的真空度。

图1 汽车受煤坑降水剖面图

3 流沙层深基坑降水量计算

R——降水影响半径

S——水位降低值10m

K——土壤的渗透系数，此处1.5m/d

H——含水层厚度，此外取11m（第⑥层粉土底标高为-14.1m，现地下水位取3m）经计算R=79.17m

（2）基坑等效半径，计算公式r0=0.29(a+b)

a——基坑长度140m b——基坑宽度45m

经计算r0=53.65m

（3）基坑涌水量计算：根据水井理论，采用均质潜水非完整井涌水量计算公式：

式中：Q—基坑日涌水量

K—土壤渗透系数取1.5m/d

H—潜水含水层厚度，根据地质勘探报告取11m

S—基坑水位降深值10m

R—降水影响半径，计算值为79.14m

r0—基坑等效半径，计算值为53.65

每根井管最大进水量q=120×3.14×0.04×0.8×0.79=4.7m3/d，根据现场情况和类似基坑施工经验，布置井点一级井点井距1.5m，周长约270m，井点数为180 根；二级井点井距1.5m，周长约210m，井点数为140 根。

4 流沙层深基坑的支护方案

按照支护结构安全可靠、施工工期短、造价低，经济合理、有利于土方工程开挖，土方施工工期短的原则设计本支护方案。

本基坑开挖深度最深处9.92m，属较复杂基坑工程。目前常用的支护型式有土钉墙、桩锚结构及土钉墙与桩锚结构联合支护，其中支护造价最低的支护型式土钉墙或设置加强措施的复合型土钉墙，其次是土钉墙与桩锚结构联合支护，桩锚结构相对造价最高。但是，支护方案的选择除了保证经济外，还必须考虑其与实际工程的实用性。根据本场地的工程地质条件、基坑开挖深度及周边情况，结合以往类似工程施工的成功经验，本基坑根据放坡不同，采用复合土钉墙支护方案。

基坑西侧开挖深度9.92m，采用1：0.4 放坡，为A 类基坑支护,实施支护到顶方案。

面层施工参数：土钉支护的面层作用主要是限制土钉之间土体的变形，将土体侧向压力有效地传递给土钉，并调整相邻土钉的受力状态。根据全长注浆土钉的受力分析及工程数据测试，土钉端部和面层受力较小，面层厚度不必太厚。面层网筋采用φ6.5 钢筋编网，双向间距300×300mm，喷射砼厚度为80mm 强度C20,土钉采用φ20 钢筋，并与加强横向梁钢筋与土钉端部相焊接，土钉长度9m 至13m 之间。

坡顶喷射1.0m 反坡，网筋间距为400×400mm，绑扎第一层面层网筋预留反坡网筋长度，待第一层护坡坡面施工完成后，开始反坡施工。

坡顶设置地锚加固，与第一层横压筋相连接。在有水层面设置排水管以排出坡体内水，以保证坡体稳定性。

基坑南侧、北侧开挖深度9.92m，采用三级放坡加二缓步台。为B类基坑支护，上部支护到-4.5m.采用1:1 放坡，下部采用土钉支护，设三排土钉，主筋为Ф20 长度6～12m，上部-4.5m 以上不做支护，降低造价，采用防水布覆盖防止明水渗透影响边坡稳定。

面层施工参数：土钉支护的面层作用主要是限制土钉之间土体的变形，将土体侧向压力有效地传递给土钉，并调整相邻土钉的受力状态。根据全长注浆土钉的受力分析及工程数据测试，土钉端部和面层受力较小，面层厚度不必太厚。面层网筋采用φ6.5 钢筋编网，双向间距300×300mm，喷射砼厚度为80mm，强度C20,每层土钉采用φ20 钢筋做加强筋与土钉端部相焊接。

东侧土方开挖采用1:3 放坡，大放坡开挖能满足要求，不做防护处理