复合坑外真空降水在沈阳地区粉质粘土层和泥砾层的应用

2015-10-21王兴宇

建筑工程技术与设计 2015年29期

王兴宇

摘要：沈阳地铁人杰湖公园站采用复合真空降水方式进行土体降水，疏干基坑内孔隙水，控制桩间流泥，确保基坑无水作业，保证了基坑安全。

关键词：真空；粉质粘土；管井；降水

1、前言

人杰湖公园站位于蒲北路与湖西街交叉路口南侧，沿蒲北路东西向布置。车站主体结构总长178.3米。车站为两层三跨矩形框架结构，标准段结构宽20.7米。车站采用明挖法施工，开挖深度18.5m，基坑支护采用钻孔灌注桩，车站采用坑外降水，桩间采用挂网喷射混凝土保持桩间土稳定。基坑从上至下分布土层③-1粉质粘土、④泥砾（基底部位），本段场区地下水为上层滞水。

目前常用的基坑降水方法：明沟排水、轻型井点降水、喷射井点、电渗井点降水、管井降水、辐射井点降水、自渗井点降水等。据现场情况本基坑采用坑外复合真空降水方法配合明排降水。

2、真空降水原理

真空管井复合降水技术基本原理是在井管和填料及地层中形成一定真空度，使含水层和井管及填料间形成更大压力差，土内孔隙水在大气压及土体重力作用下由高压向低压流动，流入井管内，再由设置在井管内的深井泵或潜水泵将地下水抽出，使地下水位降低，并满足工程所需排水量和降水深度。

3、基坑降水计算模型

底层渗透系数建议值参考：

编号：③-1；岩土名称：粉质粘土；渗透系数建议值k（m/d）：0.095

编号：④；岩土名称：泥砾；渗透系数建议值k（m/d）：0.92

图3.1 基坑降水模型图

基坑面积：a=25m，b=178m，s=4450m2

地面标高：hg=48.5m；

结构底标高：hd =30.1m；

基坑深度：HW1=18.4m；

水位取值h=42m；

含水层底板标高平均值：hw=20m；

含水层厚度H=22m；

渗透系数取值（综合）：k=0.5m/d；

水力坡度：i=1/10；

水位在槽底以下降深：△h=0.5m；

降水井半径rw=0.2m；

沉砂管长度：HS=1m。

降水计算按潜水考虑，利用潜水非完整井模型：

基坑等效半径；

影响半径：；

基坑涌水量：

Q----基坑总涌水量（m3/d）；

H----潜水含水层的厚度（m）；

l----过滤器长度（m）

k----渗透系数（m/d）；

r0----基坑等效半径（m）；

R----降水影响半径（m）；

单泵出水能力 =30m3/d

q0----单井出水能力（m3/d）

rs----过滤器半径（m）

l----过滤器进水部分长度（m）

k----含水层渗透系数（m）

井眼数量n=1.1Q/q=18取47眼

泵量

井深：

井深取值：

4、排水量计算及方案优化

表4.1 降水计算参数及结果

降水部位基坑

等效半径

（m）含水层性质水位

标高

（m）渗透

系数

（m/d）基坑中心

水位降深

（m）影响半径

（m）排水量

（m3/d）

站体 58.87 潜水 42 0.5 12.4 63.7 275

基坑采用真空管井复合降水方法配合明排降水。真空管井复合降水系统由真空泵、潜水泵、抽气和抽水管路、井口密封系统和井管组成。真空管井井管采用鐵管+水泥管+混凝土无砂管；井口密封采用法兰+密封垫，下法兰与钢管焊接并与死管连接，各连接处均密封；真空泵采用JSJ-s60型井点喷射泵，单个泵连接3口井。真空管井采用反循环成孔，空压机洗井，真空管井布置间距为6～8m。

为防止坑壁塌方，应放慢挖槽速度，及时在坑壁设盲管导流，并在槽边挖盲沟集水，再将集水排走。导流管采用长0.5m的φ25mm塑料管，做成花管并缠40-60目尼龙纱网。盲沟一般贴坑壁挖，宽300mm，深300mm。为防止水流将基坑底细颗粒物质带走造成基底土扰动，应在盲沟中填φ4-6mm砾石。

以地下结构施工范围内槽底处水位降深在结构底板以下不小于0.5m为约束条件，利用群井抽水计算模型，进行群井抽水情况下降水预测，预测结果满足降水要求。

5、降水参数

表5.1 降水设计主要技术参数

位置井型井径

（mm）管径

（mm）井管类型井深

（m）井间距

（m）滤料

（mm）井数

标准段管井 600 φ300 无砂管 25 8 3-7 41

两端加深管井 600 φ300 无砂管 27 6 3-7 6