西淝河北站深大基坑降水方案设计_刘承训.pdf

文章介绍了西淝河北站深大基坑施工降排水方法比选及降排水方案设计，通过抽水试验验证了方案的可行性、有效性。关键词：深大基坑；管井降水；抽水试验 ：中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，；，）：，：；西淝河北站位于引江济淮工程江水北送的西淝河与茨淮新河交汇处，工程北靠茨淮新河，南连西淝河阚疃南站，主要包括结构上前后布置的泵站和防洪闸两座建筑物。因西淝河通过该泵站出水池出口处的防洪闸与茨淮新河相连通，防洪闸交通桥与茨淮新河南堤顶道路直线连接，施工建设需拆除与茨淮新河交汇处的局部南河堤段，故该站基坑开挖需分两期实施。本工程基坑属于深大基坑，又紧贴茨淮新河，做好基坑降排水是工程施工顺利进行的重要条件。工程地质情况及基坑分期根据地勘报告资料，工程施工区开挖地层自上而下划分为 层，地层岩性主要有素填土、粉细砂、粉质粘土、粉质壤土等，土层渗透系数（试验值）在 之间，地下水主要为孔隙潜水和孔隙承压水，其中承压水赋存于第、层粉细砂层中，综合水位在 之间。根据站址地理位置和周边地形环境，工程基坑分两期开挖，一期主要开挖进水渠、清污机闸、前池、进水池、泵房等部位基坑，施工开挖区地面平均高程 ，基坑开挖深度在 ；二期主要开挖出水池、出水渠、防洪闸等部位基坑，施工开挖深度在 。根据施工区水文地质情况，开挖前须采取有效措施控制好地下水，基坑施工中应连续不断实施降排水，保证地下水位至少降至最低开挖面以下 ，最大程度降低基坑土体含水量，保持基坑内干燥，方便坑内施工，确保基坑安全。基坑地下水控制方法比选基坑工程地下水控制方法包括集水明排、人工降水（轻型井点；喷射井点；管井法）、截水隔渗或其组合等方法，如表所列。表常用的基坑地下水控制方法方法土质类别渗透系数（）降水深度水文地质特征集水明排填土、粉土、黏性土、砂土、碎石土 轻型井点喷射井点管井法粉土、粉质黏土、砂土粉土、砂土、碎石土、破碎带 单级，多级 不限上层滞水或水量不大的潜水含水丰富的潜水、承压水、裂隙水截水隔渗粉土、黏性土、砂土、碎石土不限不限降水或截水回灌填土、粉土、砂土、碎石土 不限降水引起地面沉降过大等情况时采用根据地勘报告资料、基坑土质类别、水文地质特征、降水深度要求、施工现场条件、施工区附近环境及是否有回灌要求等因素，初步考虑采用“管井降水集水明排”或“截水隔渗集水明排”的方法。（）“管井降水集水明排”法。根据工程具体情况和施工条件，测算了采用管井降水方法降低基坑地下水的措施费用约为 万元。集水明排方法排除基坑内土体表层积水。（）“截水隔渗集水明排”法。截水隔渗法具体采取高水头围封方法控制基坑地下水，根据基坑具体情况和施工现场条件，测算了实施基坑高水头围封控制地下水的措施费用约为 万元。集水明排方法排除基坑内土体上层水量和表层积水。分析比较管井降水与基坑围封的技术方案及措施费用知，虽然基坑围封法比管井降水法控制基坑地下水的效果好，但在确保施工安全的前提下采用管井降水法降低地下水，不仅能节约施工成本费用约 万元，而且还能缩短施工工期超，故采用“管井降水集水明排”方法实施基坑降排水。集水明排主要是在基坑四周边坡坡顶、马道及坡脚等合理部位，分别设置相应的土质排（截）水明沟及集水坑，汇集基坑土体表层的雨水、渗出水及其他积水，再由污水泵向基坑外抽排，实施前应计算集水坑汇水量，确定排（截）水沟及集水坑的布置线路及断面尺寸和所需排水设备型号、规格及数量。管井降水是采用管井法降低基坑地下水位的人工降水方法，在实施前需进行降水分析计算、方案设计和降水试验。基坑降水方案 分析计算该站基坑基底下存在较丰富的潜水和承压水，需分析基底抗突涌稳定性，计算工程基坑降水深度不同的个部位（部位：进水渠、清污闸、前池；部位：进水池、泵房、出水洞；部位：出水池、出水渠、防洪闸）的涌水量、降水井数，单井出水量。（）基坑底板抗突涌稳定性分析计算。西淝河北站基坑底板位于粉细砂层，基底下存在承压含安徽水利水电职业技术学院学报第 卷水层，需对基底抗突涌稳定性进行分析计算，计算式如下：（）经计算突涌稳定安全系数为 ，基坑底板满足抗突涌稳定性要求，不需要对承压含水层（粉细砂土层）实施减压降水。（）基坑涌水量估算。按照潜水完整井的基坑总涌水量计算公式：（）（）（）分析计算得，工程各部位基坑涌水量分别为 、。（）降水井单井出水量计算。管井单井出水能力计算公式如下：（）经分析计算，工程各部位基坑降水井单井出水量分别为 、，考虑到群井抽水时相邻降水井间的相互影响，单井出水量分别取 、。（）降水井数设定。根据管井单井出水能力计算确定基坑降水井的数量，计算式如下：（）经分析计算，考虑到管井降水时相邻井之间的相互影响，且降水井数量取整，工程各部位基坑布置降水井数分别为 口、口和 口，总共 口，即西淝河北站工程基坑共计布置 口降水井能满足基坑内降水需要。方案设计（）降水井深度设计。本工程基坑开挖深度大，地下水位高，降水井深度计算式如下：（）经分析计算，本工程基坑降水井的最大设计深度为（降水井口设置在标高 处）。（）降水井管设计及抽水泵配置。依据地勘报告和设计资料，结合施工区具体情况及相关分析计算数据，基坑降水井井管采用外径 、内径 的无砂混凝土管，外包孔径 锦纶滤网布，外填滤料为中粗砂，滤料填筑至地面以下约，滤料之上回填土至地面。降水井结构如图所示。图降水井结构示意图根据基坑地下水位最大降深、单井最大设计出水量及基坑降水井设计深度，每个降水井内配置台 液下污水泵向基坑外抽排水，同时现场备有若干备用污水泵和台备用柴油发电机。基坑降水试验降水方案正式实施前，应进行现场降水试验，验证降水方案的可行性；基坑正式开挖前，应进行生产性降水试验，检验降水方案的有效性。（）试验井设置。基坑降水井群井及相关设施施工完成后，按降水设计方案对降水井进行了降水试验，其中处于主泵房基坑中心附近的降水井 设为观测井，其他所有降水井 、设为抽水井，抽水井均采用设计型号水泵进行抽水，抽水时间设为 （），试验期间观测并记录降水井抽水量、水位及观测井的水位。（）试验成果。降水井群井抽水试验期间，根据地下水位及抽水量监测记录，观测井内初始水位标高为 ，抽水井初始水位标高约为 ，连续抽水试验后，观测井水位标高降至 ，抽水井水位均降至接近井底，井内水位标高约为 ，单井出水量约为第期刘承训，等：西淝河北站深大基坑降水方案设计 。观测井水位变化监测记录如图所示。图降水井群井抽水试验观测井水位标高历时曲线图根据群井抽水数据可以看出，口抽水井同时抽水试验后，主泵房位置观测井 水位降深为 ，基坑主泵房底板设计标高为 ，所需降深约为 ，观测井水位在主泵房底板（标高）以上约 ，抽水试验结束时观测井水位仍然继续在缓慢下降。通过对抽水试验相关观测数据分析，结合本基坑地层及设计资料，可知：经过抽水试验验证，降水井选用 液下污水泵可满足降水要求；分析本次抽水试验，推断当降水井继续同时抽水、且观测井也改设为抽水井时，主泵房基坑地下水位可以降至基坑底板以下，降排水方案可行、有效。结束语依据相关技术标准和规程，根据工程地勘报告资料，结合施工现场具体要求，通过分析比选确定本工程深大基坑降排水采用“管井降水集水明排”的方法，并设计了基坑管井降水的实施方案，降水方案的工艺流程简便易行实用，并通过降水试验验证，技术方案合理可行有效。本工程基坑降水方案实施后，降水效果良好，确保了本工程深大基坑开挖及泵闸主体结构施工的顺利进行。参考文献中水淮河规划设计研究有限公司引江济淮工程（安徽段）江水北送段西淝河北站工程技术设计报告合肥：中水淮河规划设计研究有限公司，中国水利水电第十一工程局有限公司引江济淮工程（安徽段）江水北送段 （河渠）标施工组织设计报告三门峡：中国水利水电第十一工程局有限公司，中国建筑科学研究院建筑基坑支护技术规程：北京：中国建筑工业出版社，建设综合勘察研究设计院有限公司 建筑与市政工程地下水控制技术规范：北京：中国建筑工业出版社，钱勇深井降水在清溪河排涝站中的应用安徽水利水电职业技术学院学报，（）：李良琦，邱莉婷，马福恒，等某邻黄河长距离输水工程深基坑降水方案设计工程质量，（）：孙芝琪内河排涝泵站深基坑降水设计四川建材，（）：（责任编辑汪明磊）安徽水利水电职业技术学院学报第 卷