路志南 李瑩萍

(1.甘肅省建筑科學研究院有限公司，甘肅 蘭州 730070; 2.蘇交科集團股份有限公司甘肅分公司，甘肅 蘭州 730070)

基坑開挖時，若地下水位高于基坑坑底，則需提前對該地下水位進行降水措施，以保證坑內水位低于基坑坑底，保證正常的施工干作業(yè)[1]。基坑降水計算根據(jù)水位及地質條件不同分為潛水完整井、潛水非完整井、承壓水完整井、承壓水非完整井4種涌水量計算模型，甘肅地區(qū)水位基本位于潛水層卵石層中，涉及的計算主要為潛水完整井與潛水非完整井，后者計算依據(jù)相關基坑涌水量計算公式所得降水井數(shù)量基本能滿足實際降水需要，而對于當淺水層厚度較小的基坑降水設計計算中，一般僅僅計算基坑涌水量除以單井流量計算出的降水井數(shù)經常不滿足設計降深要求，需要綜合考慮基坑涌水量后計算基坑內各點的實際降深，通過上述連續(xù)試算后最終確定該項目所需降水井個數(shù)、間距等以滿足實際降水要求。

1 工程概況

甘肅某棚戶區(qū)改造安置小區(qū)項目基坑降水項目，該基坑整體形狀為矩形，長約280 m，寬約210 m，開挖深度約6.3 m～9.8 m，開挖基底標高1 862.6 m～1 864.6 m。該基坑南北側為道路，東西兩側為單層～三層民房區(qū)。依據(jù)該項目地勘報告從上至下土層分布為：

④層砂質泥巖(N)：棕紅色，泥質結構，層中含砂量較大，薄層狀構造，泥質膠結。礦物成分主要以黏土礦物(如高嶺石、水云母、蒙脫石等)組成，次為碎屑礦物(石英、長石、云母等)。成巖作用較差，所見巖芯呈短柱狀或散狀，干時堅硬，遇水擾動或暴露地表極易軟化或風化崩解，擾動后易破碎，屬極軟巖，頂部1 m～2 m為強風化，其下為中風化。該層最大勘察層厚為11.1 m(未揭穿)，層面埋深4.7 m～12.0 m，層頂面高程為1 861.65 m～1 866.73 m。

場地地下水類型屬孔隙潛水，主要賦存于第四系卵石層中，流向東北，勘察期間水位高程1 863.69 m～1 865.4 m。

根據(jù)JGJ 120—2012建筑基坑支護技術規(guī)程及主體施工要求，現(xiàn)場水位降至坑底0.5 m，即本次降水后設計水位標高為1 862.6 m-0.5 m=1 862.1 m。場地地下水主要賦存于卵石層與砂巖層中，降水分為大量抽排基坑內卵石層中的地下水和有組織疏排基坑內滲出的地下水。該項目基坑平面圖如圖1所示。

2 降水設計

該項目現(xiàn)狀水位標高為1 863.69 m～1 865.4 m，高于坑底標高1 862.6 m～1 864.6 m，采用基坑周邊布置降水管井+坑底設置截排水明溝、降水井進行降水。

2.1 計算參數(shù)取值

卵石層滲透系數(shù)：K=50 m/d。

含水層厚度：H=1 865.4-1 860.4=5.0 m。

基坑設計水位降深：Sd=1 865.4-(1 862.6-0.5)=3.3 m(降至坑底0.5 m)。

井水位降深：Sw=Sd+r0×1/15=3.3+134.73×1/15=12.282>含水層厚度。

此處取Sw=H=5.0 m。

根據(jù)JGJ 120—2012建筑基坑支護技術規(guī)程，計算降水影響半徑時，Sw不足10.0 m按10.0 m計算，故降水影響半徑：

2.2 降水計算

場地地下水類型屬孔隙潛水，主要賦存于第四系卵石層中，底部砂巖層為相對隔水層，故采用潛水完整井計算基坑涌水量。

降水管井的單井出水能力q0計算：

按干擾井群計算的第j個降水井的單井流量qj通過求解下列線性方程組計算：

其中，Swk為第k口井的井水位設計降深，m；rkj為第j口井中心至第k口井中心的距離，m；當j=k時，取降水井半徑rw；當rkj>R時，取rkj=R，具體關系如圖3所示。

該項目11口降水井聯(lián)立方程組如下：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

聯(lián)立以上11元1次方程組可得：

q1=301.87,q2=288.72,q3=295.03，q4=256.39,q5=278.74,q6=275.52，q7=283.27,q8=312.96,q9=252.06，q10=253.17,q11=312.18。

水位降深S0按下式計算：

將各降水井流量q代入計算公式，對基坑中間及周邊點位進行降深計算，可得出：采用基坑周邊布置降水管井降水形式，基坑內實際降深最淺位置并不在基坑中部，而在基坑周邊某兩降水井連線之間中點處，如圖3所示：基坑內中點實際降深為2.21 m，最小降深出現(xiàn)在基坑西北角，1號降水井與11號降水井中間位置，降深為1.84 m。

由此可見經涌水量計算布置的降水井數(shù)量最小降深為1.84 m<3.3 m，無法滿足設計降深要求，根據(jù)甘肅地區(qū)以往卵石層項目降水經驗，調整降水井按20.0 m間距布置約47口降水管井如圖4所示。

聯(lián)立方程組：

(12)

(13)

(14)

? ? ?

(47)

解得：

q1= 115.82,q2=96.35，q3=87.42,q4=83.05，??q44=89.36,q45=104.49，q46=139.74,q47=162.26。

各單井出水量相加可得降水井總出水量：

q總=q1+q2+q3+…+q47=4 469.52 m3/d>Q=2 874.39 m3/d，涌水量滿足設計要求。

再驗證基坑內各點實際水位降深：

基坑中點水位降深為3.72 m，最小降深位置為西北角46號降水井與47號降水井連線中間，為3.16 m，如圖5所示，略小于設計降深3.3 m，可通過局部設置排水明溝、集水井進行降水基本可滿足要求。

3 結論與建議

采用基坑周邊布置降水管井降水形式，基坑內實際降深最淺位置并不在基坑中部，而在基坑周邊某兩降水井連線之間中點處，對于潛水含水層厚度較薄的情況下可采用以下降水措施：

1)大量抽排基坑內卵石層中的地下水：采用沿基坑周邊布置管井井點降水，通過每個井點降水井內的抽水，使地下水位降至砂巖層面以下一定深度。

對于潛水完整井降水設計計算中，當潛水水位較薄不大于5.0 m時，所需整體降水量不大情況下，單純通過基坑涌水量與單井出水量計算降水井個數(shù)一般間距較大，雖可滿足基坑整體涌水量要求，但各點實際降深均無法達到設計要求，需要配合各點實際降深公式進行計算，可結合實際經驗多次試算后最終試算出可以滿足設計要求的最優(yōu)降水井個數(shù)。

通過兩次計算可知基坑周邊布置封閉管井降水情況下，基坑內降深最小點不在基坑中點，而在基坑邊兩降水井中間位置。

2)基坑底部二次排水。

有組織疏排基坑內滲出的地下水：由于管井井點降水存在一定的間距，砂巖層面存在起伏以及砂巖層具有一定的隔水性，基坑周邊分布的降水井無法排干凈砂巖內及砂巖層面降水井滲出的地下水，為防止?jié)B出的地下水浸泡基坑底板下的地基砂巖，在卵石層底與砂巖層面附近設置泄水孔，疏排地下滲水，然后有組織收集并集中疏排至基坑外。

在基坑下沿和建筑外墻外挖明溝寬0.3 m，溝深0.3 m；在基坑中心部位挖小溝將水引至明溝，坡度為10%或在基坑中心挖集水坑，用排污泵將水排出；基坑四周和周邊設置集水坑，深度低于基坑底板-1.0 m。

3)基坑坡頂排水措施。

基坑坡頂上口線外設置一圈排水主管，主管可采用鋼管，匯集坑內降水井中水后經沉淀池處理后排入市政排水管網(wǎng)。

根據(jù)基坑平面大小及市政雨水口位置設置沉淀池，該項目沉淀池長3 m，寬1.5 m，高1.5 m。沉淀池具體位置根據(jù)市政下水口位置確定。

基坑四周支護范圍內的地表應加以修整，采用混凝土硬化地面，并設置適宜的坡度和排水排洪措施，避免地表雨水向下浸入基坑周圍土體，影響基坑土質力學性質從而影響基坑安全?；悠马攽m當加高做成倒坡，便于逕流遠離邊坡。

4)預防措施。

基坑開挖前提前施工降水管井進行降水，降水井運行一段時間出水穩(wěn)定后，核對降水井單井出水量是否滿足設計要求，降水井單井出水量不滿足設計要求時可在基坑中部根據(jù)主體集水坑、電梯井等位置增加適當降水井，增加基坑總涌水量以滿足設計要求。

降水井降水運行初期，部分土粒會隨水泵抽水流出坑外，應量測排水過程中泥沙含量，采取增加過濾網(wǎng)或減小水泵功率、降低抽水速度等措施減小泥沙含量滿足相關要求，避免大量泥沙帶出導致影響周邊環(huán)境。