李友龍，董洪信，趙中省

(江蘇省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，江蘇 淮安 223005)

建筑工程深基坑降水方案設(shè)計
——以江蘇省徐塘電廠為例

李友龍，董洪信，趙中省

(江蘇省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，江蘇 淮安 223005)

深基坑降水是確保地質(zhì)工程安全的重要工程技術(shù)措施。以江蘇省徐塘電廠翻車機室基坑降水方案確定為例，論述了建筑工程深基坑降水方案設(shè)計方法，得到了疏干降水量以及降水井數(shù)量。通過徐塘電廠翻車機室基坑降水工程實踐，效果顯著，可為條件類似地區(qū)工程建設(shè)提供技術(shù)參考。

深基坑;降水;建筑工程;方案設(shè)計;江蘇

0 引言

深基坑降水是工程建筑施工時常遇到的水文地質(zhì)問題，降水方案能否達到基坑降水目的，關(guān)系到基坑安全及建筑施工的正常進行。查明建筑場區(qū)的水文地質(zhì)條件，抽水試驗、壓水試驗、注水試驗、滲水試驗，獲得工程建筑場區(qū)的水文地質(zhì)參數(shù)是深基坑降水方案設(shè)計的基礎(chǔ)。在建筑工程深基坑降水方案設(shè)計時，首先根據(jù)建筑場區(qū)的水文地質(zhì)條件預(yù)測地下水補給來源，再根據(jù)地下水補給量設(shè)計降水方案。其補給一般有基坑開挖范圍內(nèi)的含水層靜儲量、含水層側(cè)向徑流補給量(動儲量)及外源水補給量(大氣降水、灌溉水回滲等)組成。在計算外源水補給時，應(yīng)考慮瞬時最大補給。筆者以江蘇省徐塘電廠翻車機室深基坑降水方案設(shè)計為例論述之。

徐塘電廠位于江蘇省徐州市境內(nèi)。翻車機室是該電廠技術(shù)改革重點工程之一。設(shè)計基坑長30m、寬27m，擬開挖深度為19m(標高5.35m)。因此，在查清翻車機室區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)的同時，優(yōu)化基坑降水方案是基坑開挖考慮的重要內(nèi)容。在基坑降水設(shè)計時，為確?；娱_挖的安全，疏干設(shè)計水位低于基坑最大開挖深度1.0m，即，設(shè)計疏干水位標高4.35m。

1 地質(zhì)環(huán)境條件簡述

1.1 地形地貌

徐塘電廠位于黃泛沖積平原區(qū)，地勢平坦，地面地高24.30m。地表巖性均為第四系全新統(tǒng)灰黃色粘質(zhì)粉土。

1.2 地層巖性

35m以淺均為第四系松散層(圖1)。

擬開挖區(qū)基坑巖性為:0m～2.0m亞粘土，灰黃色，松散，飽水，夾粉砂薄層;2.0m～4.30m細砂、亞砂土，灰黃色;4.3m～6.36m含亞砂土團塊亞粘土;6.36m～9.2m中細砂，灰黃色，松散，飽水;9.2m～20.4m粘土、粉質(zhì)粘土，灰黃—褐黃色;20.4m～26.50m中砂，灰白色，松散，飽水;26.60m以深為粘土與粉土互層。

2 水文地質(zhì)條件

2.1 地下水類型及含水層

根據(jù)地層巖性、地下水埋藏條件及含水介質(zhì)特征，翻車機室區(qū)賦存兩層松散巖類孔隙地下水。

第Ⅰ含水層巖性為第四系全新統(tǒng)細砂、亞砂土及含亞砂土團塊亞粘土，厚度6.36m。賦存淺層孔隙潛水，水位埋深2.38m，滲透系數(shù)為40.20m/d，地下水可接受大氣降水補給。

圖1 徐塘電廠區(qū)地質(zhì)剖面圖

第Ⅱ承壓含水層巖性為第四系上更新統(tǒng)中細砂、中粗砂，頂板標高6.20m～6.70m，底板標高－18.50m～－18.60m，厚度 24.80m，水位埋深2.43m(標高21.8lm)，滲透系數(shù)為64.91m/d，彈性釋水系數(shù)為1.519×102。賦存中深層孔隙承壓水，經(jīng)抽水試驗地下水位動態(tài)觀測，與第I含水層無水力聯(lián)系。當基坑開挖時，第II含水層承壓水將轉(zhuǎn)化潛水。

2.2 地下水補徑排條件

淺層孔隙潛水可接受大氣降水補給，地下水位隨降水季節(jié)變化，以蒸發(fā)排泄為主;中深層孔隙承壓水以側(cè)向徑流補給為主，排泄以區(qū)外地下水開采為主。

3 疏干降水量組成及確定方法

3.1 疏干降水量組成

第Ⅰ含水層在基坑開挖時將全部被疏干，其疏干水量由靜儲量(Q1)、動儲量(Q2)及大氣降水入滲補給量(Q3)3個部分組成。第Ⅱ含水層在基坑開挖時部分被疏干，疏干水量由儲存量(包括彈性釋水量)、動儲量組成。

3.2 疏干水量的確定方法(《供水文地質(zhì)手冊》編寫組，1977)

3.2.1 靜儲量 靜儲量為存在于含水層內(nèi)的重力水的體積，計算公式為:

式(1)中，μ為含水層給水度(承壓水為彈性釋水系數(shù));F為面積(m2);ΔH為降水深度(m);Δt為降水時間段(d)。

3.2.2 動儲量 計算公式為:

式(2)、(3)、(4)、(5)中，K 為滲透系數(shù)(m/d);H為水頭高度(m);M為含水層厚度(m);h為疏干降水后剩余水頭高度(m);L、B為基坑長、寬(m);η為與B/L有關(guān)的系數(shù)(取1.18);r0為大井引用半徑(m);R為大井影響半徑(m);S為邊界降深(m)。

3.2.3 降水入滲補給量 計算公式為:

式(6)中，α為大氣降水入滲系數(shù)(取α=0.18);P為大氣降水量(m/d)。

4 疏干水量及降水井數(shù)確定

4.1 疏干水量

4.1.1 第Ⅰ含水層 (1)靜儲量(Q1)。細砂的給水度按經(jīng)驗值取0.15，大井引用半徑為16.82m，若1d內(nèi)完成第Ⅰ含水層疏干，ΔH即為6.36m，由式(1)計算得到靜儲量為863m3/d。

(2)動儲量(Q2)。經(jīng)計算，大井影響半徑為225.51m，若含水層被疏干，即h為零。由式(2)計算得第Ⅰ含水層動儲量為2 058m3/d。

(3)大氣降水入滲補給量(Q3)。大氣降水入滲系數(shù)取0.18，邳州歷年(50年)月最大大氣降水量為0.728 7m(1974年7月)，即日大氣降水量為0.025 44m，在大井影響半徑225.51m范圍，可獲取大氣降水入滲補給量為718m3/d。

(4)第Ⅰ含水層可疏干水量。第Ⅰ含水層可疏干降水量為 Q1、Q2、Q3之和，即3 639m3/d。

4.1.2 第Ⅱ含水層 (1)靜儲量。第Ⅱ含水層靜儲量即為彈性釋水量。當疏干降水至承壓含水層頂板時，即:ΔH為l5.72m，若5d內(nèi)水位降至含水層頂板，求得第Ⅱ含水層的彈性釋水量為32m3/d。

承壓含水層轉(zhuǎn)化潛水含水層后，當水位標高降至4.35m，此時ΔH為1.85m。其承壓水轉(zhuǎn)化為潛水的靜儲量為66m3/d。

第Ⅱ含水層水位降至標高4.35m時的總靜儲量為98m3/d。

(2)動儲量。經(jīng)計算大井影響半徑為1 342.95m，在水位降至標高 4.35m時，h為22.95m。由式(2)計算得第Ⅱ含水層的動儲量為:40 652m3/d。

(3)疏干降水量。第Ⅱ含水層可疏干降水量為靜儲量、動儲量之和，即40 750m3/d。

4.2 疏干降水井數(shù)確定(姚天強等，2006)

4.2.1 第Ⅰ含水層 若降水井管徑為300mm(即半徑為150mm)，由式(1)計算得，淺層孔隙潛水單井最大出水量為730m3/d。

疏干降水井數(shù)為(n1=3 639/730≈5)為5眼。4.2.2 第Ⅱ含水層 中深孔隙承壓水降水井單井出水量達2 400m3/d。則疏干降水井數(shù)(n2=40 750/2 400≈17)為17眼。

5 基坑的支護與止水

基坑支護是為了保證地下結(jié)構(gòu)施工及基坑周邊環(huán)境的安全、對基坑側(cè)壁及周邊環(huán)境采用的支擋、加固與保護的一種措施。根據(jù)江蘇省徐塘電廠翻車機室基坑地質(zhì)條件、周邊環(huán)境以及基坑開挖深度等情況，選擇采用排樁進行基坑支護和高壓噴射注漿止水帷幕進行止水。

6 結(jié)語

江蘇省徐塘電廠翻車機室基坑降水量由靜儲量、動儲量、大氣降水入滲補給量組成。其中，第Ⅰ含水層可疏干地下水總量為3 639m3/d，單井最大出水量為730m3/d，布置5眼井可達到疏干淺層孔隙潛水的目的。第Ⅱ含水層可降水總量為40 750m3/d，若以單井出水量2 400m3/d計算，17眼井可使承壓水位降至標高4.35m，達到基坑開挖降水的目的。若第Ⅰ、第Ⅱ含水層同時疏干，場區(qū)內(nèi)l8眼降水井可滿足基坑降水要求。實際基坑降水時翻車機室區(qū)共施工18眼降水井，降水5d后達到了預(yù)期降水效果。

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Design for deep foundation pit dewatering of construction engineering——A case study on Xutang Electric Power Plant in Jiangsu Province

LI You-long，DONG Hong-xin，ZHAO Zhong-sheng

(Exploration Institute of Hydrogeology and Engineering Geology，Jiangsu Province，Huaian 223005，Jiangsu)

The application of the deep foundation pit dewatering engineering is an important technique to make sure of the construction safety under complex geologic conditions.Combining with the deep foundation pit dewatering projects in tipper room of Xutang in Jiangsu Province，the authors focused on the foundation pit dewatering project，obtained the dewatering volume and wells.It was concluded that the project in Xutang was accomplished with a good protecting and economical effect，providing a basis and reference for solving the dewatering problems with similar conditions.

Deep foundation pit;Dewatering;Construction engineering;Design plan;Jiangsu

TU473.2;TU463

A

1674－3636(2011)01－0078－04

10.3969/j.issn.1674-3636.2011.01.78

2010－12－09;

2010－12－29;編輯:侯鵬飛

李友龍(1964—)，男，高級工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)勘察研究工作，E-mail:liyoulong@vip.sina.com