張 星 甘 樂(lè)

（中交二航局第一工程有限公司）

0 引言

在水文地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)進(jìn)行基坑開(kāi)挖，不僅要考慮支護(hù)措施的可靠性與經(jīng)濟(jì)性，還必須保證良好的降水效果?；咏邓闹饕饔冒? 降低水位保障基坑穩(wěn)定和施工的順利進(jìn)行; 增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性，防止邊坡的局部流失或失穩(wěn); 防止地基產(chǎn)生管涌、流砂或隆起等; 改善基坑土質(zhì)的受力特性。降水設(shè)計(jì)不當(dāng)或不夠重視，輕則延緩工期、增大工程造價(jià)，重則危及周邊建筑設(shè)施和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，造成難以預(yù)測(cè)的損失。

1 工程概況

1.1 工程概述

埃及蘇赫納第二集裝箱碼頭位于蘇伊士運(yùn)河南入口約40km ，在開(kāi)羅東南方向 140km。本項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容主要包括疏浚、回填（地基處理）、碼頭結(jié)構(gòu)、護(hù)岸、碼頭辦公室、變電所及道堆和其他水電等配套設(shè)施?；拥撞块L(zhǎng)1350m，寬350m，開(kāi)挖深度約21m。

圖 1項(xiàng)目示意圖

1.2 工程地質(zhì)

現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)大體分為3層：

（1）①粉細(xì)砂層或砂夾泥層，為松散地層；

（2）②1為較密實(shí)的粉細(xì)砂層，中間偶爾會(huì)遇到1-2m的黏土層；

（3）②2以及③為較為密實(shí)的砂卵石層，下層土層部分標(biāo)慣值達(dá)50以上。 地質(zhì)剖面圖如下圖所示。

1.3 水文地質(zhì)

⑴ 地下水類(lèi)型

港池區(qū)域地下水由相對(duì)隔水的不同層厚的粉質(zhì)粘土或粘土分為兩個(gè)含水層，上部粉細(xì)砂層、礫砂層中的孔隙潛水及下部卵石層中的孔隙水（弱承壓）。水位標(biāo)高約為1.84m，本地區(qū)潛水水位受紅海潮汐影響，變化幅度約為1.0m。

⑵ 地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件

地下水的補(bǔ)給主要受紅海潮汐影響。高潮位時(shí)海水補(bǔ)給地下水，反之地下水排泄至紅海。蒸發(fā)是地下水的主要排泄途徑。

⑶ 地層滲透性

根據(jù)抽水試驗(yàn)報(bào)告，地層滲透系數(shù)及透水性綜合取值見(jiàn)表1所示。

圖 2 地質(zhì)剖面圖

表1 主要地層巖性表

2 降水設(shè)計(jì)概況

2.1 降水方案選擇

本工程降水面積大，降深較大，臨海近，補(bǔ)給水源充足，降水難度大?？紤]到鄰水側(cè)為主要補(bǔ)給來(lái)源，在此側(cè)布置多排降水井截流。上部滲透系數(shù)小下部大，為減少排水量，盡量減小降水井深度。主要沿港池四周布置降水井。計(jì)算模型按照潛水非完整井。

2.2 降水井?dāng)?shù)計(jì)算

在不影響施工的情況，本著節(jié)能，高效的要求，將降水分為3個(gè)階段：

表2 降水系統(tǒng)模擬

總涌水量計(jì)算采用模型計(jì)算確定，經(jīng)模擬計(jì)算，整個(gè)港池滿(mǎn)足降深要求需約240口降水井，單井泵水量1920m3/d。則總涌水量Q=240×1920m3/d=460800m3/d。

2.3 降水井深度及布置

根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際地質(zhì)條件及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式，降水井的深度按下式確定（根據(jù)《工程地質(zhì)手冊(cè)第四版》地下水控制章節(jié)經(jīng)驗(yàn)公式）：

Hw---降水井深度（m）；

Hw1--基坑開(kāi)開(kāi)挖深度或上覆隔水層厚度（m），取20.50m；

Hw2--降水水位距離基坑底要求的深度（m），取1.0m；

Hw3--其值=ir0，i為水力坡度，在降水井分布范圍內(nèi)取1/10～1/12; r0為降水井分布范圍內(nèi)的等效半徑或降水井排間距的1/2(m);

Hw4--降水期間地下水變幅（m）；

Hw5--降水井工作過(guò)濾器長(zhǎng)度（m）；

Hw6--沉砂管長(zhǎng)度（m）。

其中：Hw3=ir0 i取1/10；r0取井排間距20m；則Hw3=（20～40）×1/2×1/10=1.0～2.0m；

Hw4-已考慮最高水位，此處不考慮，取0m；

Hw6--沉砂管長(zhǎng)度，取3m；

Hw5-降水井工作過(guò)濾器長(zhǎng)度：

按q=24×l’d/α’ (2)

則：l’=qα’/24d (3)

其中：l’——過(guò)濾器工作段長(zhǎng)度（m）；

q——單井出水量（取2400m3/d）；

d——過(guò)濾器外徑（取300mm）；

α’——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，滲透系數(shù)為10～30m/d 時(shí)取50；

則所要求的l’ 值分別為：

q=2400m3/d時(shí)：l’=16.7m；

則降水井深度分別為：

Hw=Hw1+Hw2+Hw3+Hw4+Hw5+Hw6

Hw=20.50+1+2+0+16.7+3=43.20m

施工場(chǎng)地劃分為四個(gè)開(kāi)挖區(qū)域，依次為M1、M2、M3和M4，開(kāi)挖區(qū)域及場(chǎng)地降水井平面布置圖如下圖3所示。

在靠近海洋線(xiàn)附近布置了4排降水井，一排之內(nèi)降水井之間的間距為20m。從海洋線(xiàn)往內(nèi)陸方向，排與排之間降水井的間距依次為20m，40m，以及26m。

在M1與M2之間布置了5排降水井，一排之內(nèi)降水井之間的間距為20m，從海洋線(xiàn)往內(nèi)陸方向，排與排之間降水井的間距依次為23m，24m，24m以及25m。

在港池的內(nèi)陸端布置了兩排降水井，一排之內(nèi)降水井之間的間距為20m，排與排之間降水井的間距依次為29m。

圖3 降水井平面布置圖

3 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證及存在的問(wèn)題

3.1 水位與運(yùn)行井?dāng)?shù)

表3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況

3.2 滲透系數(shù)反演

3.2.1 經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算反演

以M1為分析對(duì)象，根據(jù)《建筑與市政工程地下水控制技術(shù)規(guī)范》JGJ111-2016附錄B，反演滲透系數(shù)。

總的涌水量 為134400m3/d；實(shí)際降深s為9.65m；潛水含水層厚度 為60m；基坑動(dòng)水位至含水層底板的距離50.35m；平均動(dòng)水位55.2m；濾管有效工作部分長(zhǎng)度20m；降水影響半徑 按500m考慮?；拥刃О霃桨?36m考慮。反演所得滲透系數(shù)為 48m/d。

3.2.2 MODFLOW軟件計(jì)算反演

按實(shí)際抽水情況進(jìn)行降水井布置，反演所得滲透系數(shù)為38m/d。

3.3 遇到的問(wèn)題

現(xiàn)場(chǎng)在M1區(qū)域-9m左右存在硬層，降水井深45m，硬層下的水位容易抽出，硬層上方從海側(cè)滲流進(jìn)來(lái)的水無(wú)法快速排除，影響開(kāi)挖進(jìn)度。為此在海側(cè)圍堰布置疏干井，在-9m區(qū)域開(kāi)挖坑進(jìn)行明排水。根據(jù)地勘報(bào)告，顯示M1區(qū)域有硬層，且-17m處有淤泥層。本項(xiàng)目降水設(shè)計(jì)在M1靠海側(cè)所有的井都是深井，在后期降水的時(shí)候，M1東南側(cè)角的兩口井由于淤泥層過(guò)厚變成廢井，在迎海側(cè)南北兩側(cè)布置一定的疏干井防止?jié)B流很有必要。

現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行開(kāi)挖，邊挖修理時(shí)，發(fā)現(xiàn)南邊的降水井處于邊坡的中心位置。對(duì)降水系統(tǒng)維護(hù)和邊坡修理有較大的影響。本項(xiàng)目排水系統(tǒng)在后期開(kāi)挖時(shí)，由于設(shè)備操作失誤，導(dǎo)致排水管道受損，在修理過(guò)程中需要關(guān)閉M2-M4全部降水井（M1降水系統(tǒng)單獨(dú)排水），應(yīng)安裝一定數(shù)量的閥門(mén)。

本項(xiàng)目降水井部分采用的是鐵質(zhì)管，在后期無(wú)法拔出。對(duì)于項(xiàng)目規(guī)范有要求管道必須拔出的，建議采用其他材料管道。

4 結(jié)論與建議

1) 地下水在深基坑開(kāi)挖支護(hù)工程中有著舉足輕重的影響，降水設(shè)計(jì)的成敗對(duì)基坑和周邊環(huán)境安全非常關(guān)鍵，應(yīng)該得到充分重視。

2) 深基坑降水方案應(yīng)結(jié)合實(shí)際的工程地質(zhì)條件來(lái)選取，可以采用幾種方法聯(lián)合使用，但在施工過(guò)程中降水方案應(yīng)該不斷完善，以達(dá)到更好的降水效果。

3)本著科學(xué)合理、節(jié)約資源、滿(mǎn)足基坑施工要求即可的原則，降水井分開(kāi)挖區(qū)域階段進(jìn)行抽水。

4）在計(jì)算滲流系數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)地勘實(shí)驗(yàn)確定取值。取值差距會(huì)影響井?dāng)?shù)的數(shù)量。