于勁勇

（丹東市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，遼寧 丹東 118000）

鴨綠江一級(jí)階地廣泛的存在飽水砂層和卵（礫）石層，目前丹東地區(qū)的很多高層建筑多采用箱型或片筏基礎(chǔ)，基礎(chǔ)持力層多為卵（礫）石層，其中富存地下水，無(wú)法直接施工，因此常采用基坑降水技術(shù)來(lái)解決基礎(chǔ)施工難以下挖問(wèn)題。

1 建筑基坑降水技術(shù)

1）基坑涌水量計(jì)算

計(jì)算邊界按降水井邊界考慮。先對(duì)場(chǎng)地的含水層進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，選用合理的計(jì)算厚度。涌水量計(jì)算中，其中最主要的參數(shù)是滲透系數(shù)，為了計(jì)算準(zhǔn)確，在降水設(shè)計(jì)前應(yīng)進(jìn)行抽水試驗(yàn)，以便采用準(zhǔn)確的滲透系數(shù)。在基本參數(shù)取證后，根據(jù)相關(guān)的公式計(jì)算整個(gè)基坑降至設(shè)計(jì)水位時(shí)的總涌水量Q。

2）降水井點(diǎn)的數(shù)量

取決于單井設(shè)計(jì)出水量q。相關(guān)規(guī)范規(guī)定，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，通過(guò)相應(yīng)的井徑、過(guò)濾器長(zhǎng)度及滲透系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。也可以完全通過(guò)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)直接選定q。根據(jù)多年的降水設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，單井設(shè)計(jì)出水量q并不是越大越好，設(shè)計(jì)的最終目的應(yīng)使降水漏斗穩(wěn)步下降，不可陡然下降。

3）降水井點(diǎn)分布

在鴨綠江一級(jí)階地上的降水井的分布，除了考慮正對(duì)鴨綠江一側(cè)，還需考慮正對(duì)距離基坑較近鴨綠江支流側(cè)。正常情況下，正對(duì)鴨綠江一側(cè)，以15 m左右最佳；正對(duì)鴨綠江支流一側(cè)，降水井的間距15～20 m；背離鴨綠江一側(cè)，降水井的間距25～30 m。

如果基坑局部（如電梯井、沉降池等）開(kāi)挖深度大，則應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況在該部位設(shè)人工挖孔井。

4）降水井設(shè)計(jì)與施工機(jī)械

降水井主要包括井壁管、濾水器，其外部為濾料和封井材料。目前常用的降水井有2種方式，即一種為PVC塑料管井，一般井徑為φ250～φ280；另一種為水泥管與竹籠組合式管井，一般井徑為φ300～φ350。

PVC塑料管井反濾效果較好，材料造價(jià)較高，井壁透水的速度相對(duì)較慢，一般在砂土相對(duì)較厚的地方采用，但近年來(lái)在鴨綠江一級(jí)階地使用較少。

水泥管與竹筋籠組合式管井，水泥管位于管井的上部，該部分地層為非透水層或顆粒較細(xì)的砂土層，水泥管起止水作用；在下部強(qiáng)透水的砂礫層中采用竹筋籠組合式管，其具有一定的強(qiáng)度且濾水效果強(qiáng)。由于鴨綠江一級(jí)階地降水井的深度多在20 m左右，井壁外的土壓力不是很大，因此該工藝成井，井壁的穩(wěn)定性能得到保證；該種工藝的降水井結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)是濾水器透水效果好，降水速度快，是目前普遍采用的形式。

降水井濾水器外圍的濾料采用1～2 cm的圓礫；封井材料可采用黃粘土和鉆井取出的巖粉。

由于鴨綠江一級(jí)階地降水井的深度不大，下部透水層多為圓礫和卵石，粒徑不大，采用沖擊鉆機(jī)和回鉆鉆機(jī)均可以順利成井。但沖擊鉆機(jī)具有高效快捷的特點(diǎn)，因此目前普遍采用的鉆機(jī)為沖擊鉆機(jī)。

5）排水管路設(shè)計(jì)

a）選定與施工現(xiàn)場(chǎng)最近的集中排水區(qū)。在集中排水區(qū)明確后，可以計(jì)算排水管路的長(zhǎng)度，避免在材料準(zhǔn)備上的盲目性。排水管路的設(shè)計(jì)合理性，直接影響降水的連續(xù)性。

b）分析排水走總管和走分管的合理性?？偣茉O(shè)計(jì)主要是各水泵排水管均與總管相連，通過(guò)總管向外集中排水。該設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省各水泵的分管長(zhǎng)度，在同一個(gè)大的建筑區(qū)，降水井點(diǎn)很多的情況下，可以節(jié)省較多的管材。缺點(diǎn)：抗干擾性差，如果工地交差施工多，管理混亂，則集中排水的管路易受損壞，封堵處理很麻煩；各水泵的工作情況不便于觀測(cè)。

分管設(shè)計(jì)主要是各水泵走獨(dú)立的分管至就近的集中排水區(qū)。目前常用的分管主要為塑料管（俗稱尼龍管）和消防排水帶。如果工地交叉少，降水工期短，走明線不受干擾，可以采用消防排水帶，否則采用塑料管?？梢愿鶕?jù)工程的需要，訂做不同強(qiáng)度塑料管。為了避免受破壞，管路可以埋設(shè)在地下，對(duì)于排水管路經(jīng)過(guò)行車通道、鋼筋或其它堆載區(qū)，可以在通道區(qū)下設(shè)高強(qiáng)度大直徑的水泥管保護(hù)，讓排水管線從保護(hù)管中穿過(guò)。分管設(shè)計(jì)需要管材較多。優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性強(qiáng)，埋設(shè)地下不受工地其它工序干擾和地面堆載破壞；對(duì)于同一排水點(diǎn)區(qū)的排水管進(jìn)行編號(hào)標(biāo)識(shí)，便于觀測(cè)各水泵的排水和工作情況，以便即時(shí)更換水泵。

6）電路設(shè)計(jì)

根據(jù)選用水泵的總電流量，來(lái)選用就近的變壓器或準(zhǔn)備相應(yīng)的發(fā)電機(jī)組。降水主電源采用一個(gè)大的配電柜控制，下設(shè)若干個(gè)配電柜、箱。配電柜、箱應(yīng)采取架空措施。與水泵相連的各配電箱的開(kāi)關(guān)標(biāo)識(shí)與降水井點(diǎn)的標(biāo)識(shí)相對(duì)應(yīng)。

由于降水時(shí)用電量較大，對(duì)與變壓器連接的主電纜以及各級(jí)分電柜（箱）的電纜配裝應(yīng)著重考慮。

2 工程實(shí)例

1）工程概況

丹東九江麗都工程位于丹東市九江街西側(cè)，程基坑采用放坡開(kāi)挖，基坑呈長(zhǎng)方形135 m×164 m，基坑面積約22140 m2。

場(chǎng)地地形較平坦，絕對(duì)標(biāo)高為6.1～6.2 m。該工程的7，8，10，12，13 號(hào)樓為高程建筑，并布設(shè) 1 層～2 層地下室?；悠毡殚_(kāi)挖深度為地表以下7.0 m，其中7，10，12號(hào)樓共設(shè)有8個(gè)電梯井，電梯井的開(kāi)挖深度為地表以下9.5 m。

2）地質(zhì)條件

場(chǎng)地地貌為鴨綠江一級(jí)階地與大沙河一級(jí)階地交匯地帶。

場(chǎng)地上覆第四系沖洪積地層，下伏前震旦系遼河群變粒巖。根據(jù)地勘報(bào)告，第四系地層的厚度為15.1～17.4 m，其自上而下依次為：雜填土、粉質(zhì)粘土或淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、中砂或細(xì)砂、圓礫；第四系下伏變粒巖。

地下水主要位于砂層和圓礫層中，平均含水層厚度為12.5 m，2009年4月降水前測(cè)地下水位距離地表以下3 m，地下水類型為孔隙潛水。

3）抽水試驗(yàn)及基坑涌水量計(jì)算

a）抽水試驗(yàn)。在降水方案設(shè)計(jì)前，首先根據(jù)地勘資料，在場(chǎng)地有代表性的地段鉆井進(jìn)行抽水試驗(yàn)。試驗(yàn)確定，場(chǎng)地含水層的綜合滲透系數(shù)K=65.8 m/d。

b）基坑涌水量計(jì)算。根據(jù)JGJ120-99《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》的計(jì)算方法進(jìn)行基坑涌水量計(jì)算。

經(jīng)計(jì)算Q=14980.5 m3/d。

4）降水井點(diǎn)數(shù)量

設(shè)計(jì)q=600 m3/d，放大系數(shù)取1.3，布置井點(diǎn)的數(shù)量n=33。

5）降水井點(diǎn)分布

考慮該基坑采取自然放坡，因此降水井布設(shè)距離基坑邊界為4 m，基坑周邊布置31口井（主抽水井），基坑內(nèi)布置2口井（主要為觀測(cè)井）。根據(jù)該區(qū)的地貌單元分析，場(chǎng)地內(nèi)的地下水主要來(lái)自于鴨綠江和大沙河方向補(bǔ)給，因此在靠近兩條河流的方向布置的井點(diǎn)相對(duì)較密集，另外兩個(gè)方向布置的井點(diǎn)相對(duì)較稀疏。其中基坑南側(cè)（臨近鴨綠江側(cè)）井間距為15～16 m，基坑北側(cè)井間距為28.4 m，基坑?xùn)|側(cè)（臨近大沙河側(cè)）井間距為19 m，基坑西側(cè)井間距為21.5 m。

6）管路設(shè)計(jì)與施工

a）總管方案。該方案中，初步認(rèn)為可以先用塑料管、水泥管或鐵管作為總管，管徑為φ300和φ280，各水泵分別與總管相連。

根據(jù)對(duì)工地的運(yùn)輸和施工情況詳細(xì)了解，由于工地設(shè)有兩個(gè)重載車運(yùn)輸通道，局部設(shè)有大面積的鋼筋加工堆載場(chǎng)，所以采用塑料總管的強(qiáng)度無(wú)法滿足抗壓要求。如果采用水泥管，其單根管的長(zhǎng)度較小，且為剛性連接，在重載的壓力下，管路埋入地下局部破裂維護(hù)困難，且總管與水泵分管相連困難。鐵管的強(qiáng)度滿足要求，連接方便，但在當(dāng)時(shí)材料的造價(jià)很高。因此采用總管的方案可行性較差。

b）分管方案。排水管路采用2.5寸尼龍管，當(dāng)時(shí)估算共需3700 m，供需5.5萬(wàn)元。經(jīng)論證，該方案在成本和技術(shù)上均可行，因此最終采用分管降水方案，即一泵一管直接通至集中排水區(qū)。

由于工地的較差較多，受運(yùn)輸和堆載影響很大，因此管路全部埋設(shè)在地下1 m左右。在工地4個(gè)重載運(yùn)輸車通道下埋設(shè)直徑為1.0 m的高強(qiáng)水泥管，在通道部位，排水管均經(jīng)高強(qiáng)水泥管通過(guò)，這樣過(guò)往的重載車不會(huì)傷害排水管。

7）電路設(shè)計(jì)與施工

該項(xiàng)目工作的水泵共33臺(tái)，水泵的功率多為3～5.5 kW，總功率為120.8 kW，總電流為304.4 A。工地指定電源來(lái)自變壓器供電，考慮應(yīng)急情況備用1臺(tái)50 kW和2臺(tái)35 kW發(fā)電機(jī)組。

降水主電源采用一個(gè)大的動(dòng)力柜控制，下設(shè)4個(gè)配電柜和若干個(gè)配電箱。配電柜、箱全部采取架空措施。與水泵相連德各配電箱的開(kāi)關(guān)標(biāo)識(shí)與降水井點(diǎn)的標(biāo)識(shí)相對(duì)應(yīng)。

8）降水的整體效果和局部問(wèn)題的解決

a）降水的整體效果。在降水施工進(jìn)行10 d后，通過(guò)基坑中部的觀測(cè)井顯示，地下水位達(dá)到預(yù)定的開(kāi)挖基準(zhǔn)面，基坑可以進(jìn)行開(kāi)挖，20 d后水位普遍至開(kāi)挖基準(zhǔn)面以下1～1.5 m，滿足正常建筑施工條件。該工程自2010年4月開(kāi)始降水，至12月30日結(jié)束，取得了圓滿的效果。

b）局部問(wèn)題的解決?；泳植吭O(shè)有8個(gè)電梯井，電梯井的開(kāi)挖深度比其它部位的基坑基準(zhǔn)面超挖2.5 m。在電梯井開(kāi)挖后，出現(xiàn)電梯井基坑側(cè)壁局部出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，導(dǎo)致防水無(wú)法施工。針對(duì)滲水層位和部位，采用人工挖孔井降水解決。挖孔井的直徑為80 cm，管壁采用水泥管，靠近滲水部位在管壁上鑿0.8 cm的孔眼，孔眼呈梅花狀布置。由于該水量很小，成井后在井內(nèi)下方小流量的水泵，將水排至附近的降水井中。電梯井基坑滲水問(wèn)題得到了很好的解決。

3 結(jié)語(yǔ)

1）基坑降水技術(shù)是一種理論與實(shí)踐相結(jié)合的一項(xiàng)技術(shù)，在宏觀考慮的同時(shí)注重理念設(shè)計(jì)?；佑克坑?jì)算應(yīng)注重場(chǎng)地的實(shí)際和科學(xué)的依據(jù)；降水井設(shè)計(jì)與施工機(jī)械應(yīng)注重實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和高效性；排水管路的設(shè)計(jì)要充分考慮其合理性、安全性和抗干擾性；電路設(shè)計(jì)必須可靠，具有應(yīng)急措施。

2）通過(guò)具體的工程實(shí)例，來(lái)闡述在鴨綠江一級(jí)階地上降水技術(shù)的運(yùn)用情況和具體問(wèn)題的解決方案。實(shí)踐證明，分管降水方案在技術(shù)上實(shí)用性強(qiáng)，成本不高，施工文明，具有廣泛的推薦價(jià)值?；觾?nèi)特殊部位采用人工挖孔井降水效果明顯，對(duì)類似的施工場(chǎng)地具有很好的借鑒價(jià)值。