西安市护城河附近某工程降水设计实录

呼建斌

(西北综合勘察设计研究院，陕西 西安 710003)

1 工程概况

西安市护城河附近某降水工程环城西苑北内，东临护城河，西临环城西路，拟建建筑物地上2层，高度9 m，地下1层，框架结构。基坑上沿长度为51.20 m，宽度为34.00 m，基坑开挖深度9.90 m(基坑顶绝对标高397.40 m，基底绝对标高387.50 m)。

拟建场地东侧距护城河约30 m，勘察期间护城河水面绝对标高约392.00 m，依据地下水的流通性和勘察报告(勘察水位绝对标高为388.39 m～388.49 m)，结合水位年变化幅度(约3.00 m)等综合考虑设定降水水位绝对标高为391.33 m。为保证基础施工，水位应降至基坑底面以下不小于1.0 m，因此，基坑内水位降深不小于4.83 m(绝对标高386.50 m)。

2 岩土工程条件

2.1 场地位置、地形地貌

根据勘察报告，场地经人工整平后地势平坦，地面标高介于397.07 m ～398.53 m 之间。

地貌单元属皂河二级阶地。

2.2 地层

根据勘察报告，拟建场地地基土的组成自上而下为:人工填土;第四系全新统冲洪积黄土状土、冲积粉质粘土、砂类土;上更新系及中更新系冲积粉质粘土及砂类土等。

2.3 水文地质条件

依据勘察报告，场地内主要地层为第四系晚更新世风积、残积层，其地下水位埋藏较深。详细勘察(2012年1月)期间测稳定地下水水位深度为8.90 m ～10.10 m，高程为388.39 m ～388.49 m。地下水位与季节、气候、地下水赋存、补给及排泄有密切的关系，丰水期(10月～3月)间，地下水位会有所上升;旱季期间，地下水位会有所下降，水位年变化幅度约为3.00 m。

拟建场地地下水主要为第四系孔隙潜水，主要赋存于冲积砂层孔隙中。

第四系孔隙潜水补给源主要为大气降水、草坪灌溉和护城河侧向渗入补给。

由于拟建变电站基础埋深较大(约－9.9 m)，建议采用基坑外井点降水方案进行基坑降水，降水设计所需的渗透系数采用15 m/d，同时应考虑场地东侧护城河的补给作用。

综合本地区实际工作经验，本次降水设计渗透系数按10 m/d考虑。

3 基坑降水设计依据和原则

3.1 设计依据

本项目勘察报告和建筑物总平面图依据相关规范和规程。

3.2 基坑降水设计原则

1)本基坑面积较大，地层富水性弱。通过比较，建议采用管井降水方案，在基坑上沿布置一个环状降水井群，井点间距15 m左右。

2)本基坑采用矩形基坑进行验算。

3)为了保证各部位基础施工的正常进行，场地地下水应降至基底以下不小于1.0 m。

4 管井法

4.1 降水井深度确定

依据规范JGJ/T 111-98建筑与市政降水工程技术规范中6.3.2条中计算公式确定降水井深度为:

式中:H1——基坑深度(9.9 m);

H2——降水水位距坑底距离(1.0 m);

H3——降水井间距之半(7.5 m);

H4——降水期间地下水位变幅(3.0 m);

H5——过滤器长度(7.6 m);

H6——沉砂管长度(1.0 m)。

因此，本次降水井设计深度均按自然地面下30 m考虑。

4.2 基坑出水量计算

采用矩形基坑岸边降水计算公式。

1)计算公式:

2)计算参数的确定:b＜0.5R，满足岸边降水公式。

3)计算结果:

4.3 干扰井群出水量计算

1)计算公式:

2)计算参数的确定:

3)计算结果:

计算得Qg＞Qd，满足设计要求。

4.4 基坑中心点水位预测

1)计算公式:

2)计算结果:

经验算，基坑中心点预测水位降深6.66 m，大于设计水位降深4.83 m，满足设计要求(见表1)。

表1 第i个降水井到中心点的距离表 m

5 降水井施工与安装

1)建议本次降水工程先完成1号降水井，然后进行抽水试验，以验证降水井的渗透系数、出水量及深度。

2)钻孔开孔直径不小于700 mm，终孔直径不小于600 mm。孔身应保证垂直，孔斜度不小于1.5°。

3)由于本场地地面2 m以下地层主要为粘性土层，土体稳定性较好，因此基坑开挖前后均可施工降水井。

4)为保证降水井的渗透性，井管可采用无砂混凝土管，内径500 mm。井管安装时应高出地面300 mm～500 mm。

5)降水井完井后应立即洗井，洗井时间不少于3个台班，要求基本达到水清，含砂量小于1/20 000。

6)管井法采用流量为4 m3/h～5 m3/h左右，扬程为20 m～30 m左右的潜水泵。

7)环形排水管道宜采用直径不小于150 mm的管材，不宜少于两个出水口。

6 降水过程中注意的问题

1)为保证基础施工正常进行，降水井应提前7 d～10 d开启。

2)应根据不同地段井的出水量大小配置不同型号和扬程的潜水泵，同时预备一定数量的备用潜水泵。

3)在降水工作启动之前，应统一测量井内的水位，并按规范要求进行检测。

4)降水过程中应随时观测出水含砂量，当含砂量超标或涌砂量有增大趋势时，应立即停泵并查找原因及时解决涌砂问题，防止涌砂引起地面塌陷并对附近建(构)筑物基础造成影响。

5)在降水过程中，为确保相邻建(构)筑物的绝对安全，应对其布设监测点进行必要的变形监测(垂直和水平位移)。

[1] 西安市地铁一号线一期工程桃园主变电站岩土工程勘察报告[R].西安:西北综合勘察设计研究院，2012.

[2] 《工程地质手册》编委会.工程地质手册[M].第4版.北京:中国建筑工业出版社，2007.