卵礫石地層深基坑降水優(yōu)化設(shè)計(jì)探索

雷東鋒 秦琬玲楊書民 郭曉輝

（1.河南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司，河南 鄭州 450052；2.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)隊(duì)，河南 鄭州450001）

卵礫石地層深基坑降水歷來(lái)是巖土工程界的難題，特別是在傍河地段，降水工程的成敗關(guān)系整個(gè)工程項(xiàng)目的成敗。近年來(lái)，建筑基坑降水工程越來(lái)越多，基坑及降水的深度也越來(lái)越大。卵礫石地層由于滲透系數(shù)大，一般都是采用管井降水的方法。但如何設(shè)計(jì)成井工藝、正確確定井深，既要考慮井管內(nèi)外水位差即水躍值和可能的井底沉渣，盡可能增加井深，又要避免揭穿下覆強(qiáng)含水層，防止水位降不下去的情況發(fā)生。在濟(jì)源鋼鐵公司受料槽深達(dá)12米的卵礫石地層基坑降水項(xiàng)目中，我們通過(guò)實(shí)際抽水試驗(yàn)，合理調(diào)整井深，成功地解決了水位降不下去的難題，總結(jié)了一套可以推廣的經(jīng)驗(yàn)方法，確保了基坑降水工程能夠經(jīng)濟(jì)、安全、快速、綠色環(huán)保的順利進(jìn)行。

1 場(chǎng)地水文工程地質(zhì)條件

工程場(chǎng)地位于濟(jì)源市市區(qū)西部，地勢(shì)平坦，高程為155.11米～157.16米，屬于蟒河洪積扇中上部，距蟒河200米。地下潛水位埋深在3.0～5.10米，屬于第四系孔隙潛水，水位變幅2～3米，最高水位埋深1.5米。場(chǎng)地處于蟒河洪積扇軸部位置，含水層為卵石，富水性極強(qiáng)。場(chǎng)地地層自上而下為：

①填土Q4ml：主要為建筑垃圾。厚度0.50～4.70米；

②粉質(zhì)粘土Q4al+pl：灰黃及褐黃色，硬塑，可見針狀小孔隙，下部漸變?yōu)榉弁?，厚?.50～2.10米，層底深度1.10～2.80米；

③粉土Q4al+pl：淺黃～灰黃色，稍濕～濕，中密～密實(shí)，中夾粉質(zhì)粘土透鏡體，厚度0.30～3.90米，層底深度1.90～8.10米；

④卵石Q4al+pl：主要成份為灰?guī)r，次圓～次棱角狀，分選性中等，級(jí)配良好，粒徑一般2～5cm，大者10cm，含量50%～80%，局部為中細(xì)砂及礫石層，稍密～中密，砂土充填，飽水，厚度0.3～4.4米，層底埋深3.0～8.7米；是場(chǎng)地主要含水層，據(jù)勘察單位提供的滲透系數(shù)20m/d。

⑤粉質(zhì)粘土Q4al+pl：灰黃色，可塑，具針狀小孔隙，局部含小粒鈣質(zhì)結(jié)核，夾粉土、粉細(xì)砂、卵石透鏡體。厚度0.3～10.6米，層底埋深6.0～14.7米；

⑥粉質(zhì)粘土Q4al+pl：灰黃色，可塑，局部硬塑，局部含鈣質(zhì)結(jié)核，夾粉土透鏡體。厚度0.4～11.9米，層底埋深10.5～24.5米；

⑦卵石Q4al+pl：主要成份為灰?guī)r，少量砂巖，次圓～次棱角狀，分選性中等，級(jí)配良好，粒徑一般2～7cm，含量70%，硬塑～可塑狀粉質(zhì)粘土充填，中密，局部夾密實(shí)的粉砂透鏡體。厚度0.5～3.7米，層底埋深25.0～27.4米。是場(chǎng)地主要含水層，據(jù)勘察單位提供的滲透系數(shù)為20m/d；

⑧粉土Q3al+pl：褐黃色，濕，密實(shí)，具銹黃色斑點(diǎn)，含少量小鈣質(zhì)結(jié)核，局部夾粉質(zhì)粘土透鏡體。厚度2.8～5.2米，層底埋深32～35米；

⑨卵石Q3al+pl：成份主要為灰?guī)r，少量礫巖、砂巖及石英巖，徑2～6cm，含量60%，泥質(zhì)充填，飽水，中密，未揭穿，揭露厚度1.7～3.0米。

2 管井降水工程布置與施工

根據(jù)場(chǎng)地水文地質(zhì)條件可以看出，基坑降水場(chǎng)地地下水位淺，基坑總涌水量較大，含水層主要是滲透系數(shù)較大的卵石，所以，采用管井降水法，井徑采用0.8米，管徑0.6米，井管材料采用無(wú)振搗水泥碎石井壁管，既經(jīng)濟(jì)實(shí)用又能就地購(gòu)買。成井工藝簡(jiǎn)單，降水過(guò)程便于控制?；佑克考熬?dāng)?shù)計(jì)算按照有關(guān)規(guī)范進(jìn)行，降水井布置沿基坑周邊成封閉狀，場(chǎng)地長(zhǎng)75米，寬24米，考慮到涌水量較大，第⑦層卵石可能越流補(bǔ)給上部含水層，因而計(jì)劃預(yù)以揭露，以降低水頭。共布置降水井12口，井深定為25米，成第一口井后，立即進(jìn)行抽水試驗(yàn)，然后根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整。

3 管井降水存在的問(wèn)題分析及對(duì)策研究

3.1 水位降不下去

原計(jì)劃先施工2口井，然后根據(jù)抽水情況，再進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，但由于原定的排水系統(tǒng)不能滿足要求，而工期又不能耽誤，所以直到井全部按照設(shè)計(jì)完成后，才開始統(tǒng)一抽水。從實(shí)際抽水情況看，其涌水量很大，在每井20米3/時(shí)的泵全部開啟的情況下，水位只降到8米。經(jīng)分析研究，決定每井增加一臺(tái)30米3/時(shí)的水泵，同時(shí)抽水，結(jié)果，水位深度降到10.9米，仍然離開挖底面差1.10米。

3.2 原因分析及對(duì)策研究

針對(duì)以上情況，QC小組經(jīng)研究分析，實(shí)際涌水量與計(jì)算涌水量差別很大的原因，一是勘察提供的卵石層滲透系數(shù)不準(zhǔn)確，20m/d太小，根據(jù)抽水試驗(yàn)情況看，應(yīng)該為200m/d；二是設(shè)計(jì)井深過(guò)大，過(guò)高估計(jì)了第⑦層卵石越流補(bǔ)給能力，反而造成揭露的⑦層卵石涌水量太大，又未做前期抽水試驗(yàn)及時(shí)調(diào)整所致。

因此，決定采取減小揭露⑦層卵石井的井深的方法，降低水位?？紤]到降水工程必須連續(xù)進(jìn)行，本方法的實(shí)施，可以逐步依次的進(jìn)行。就是先停一口井，拔出水泵，用粘性土裝袋回填，保證井底在第⑥層，然后再下泵抽水，接著進(jìn)行第二口、第三口……。

采取本辦法后，水位埋深下降到11.90米，水位仍然沒(méi)有降到計(jì)劃開挖深度12米，經(jīng)與施工方協(xié)商，采用增加在基坑周邊明排的方法，在基坑周邊挖深30cm的排水溝，在基坑角部挖0.6米深的排水井，下入20米3/時(shí)的水泵排水，達(dá)到施工降水目的。

結(jié)語(yǔ)

①對(duì)于卵礫石層基坑降水，應(yīng)先進(jìn)行抽水試驗(yàn)，詳細(xì)了解各含水層之間的水力聯(lián)系，合理確定井深，特別是對(duì)透鏡體狀發(fā)布的含水層，要根據(jù)其連通條件，區(qū)別對(duì)待；

②管井降水設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮排水條件，對(duì)于排水量較大的卵礫石層，排水管道及最終排水儲(chǔ)存場(chǎng)所要滿足排水量要求，基于環(huán)境保護(hù)和資源保護(hù)考慮，最好排水作為環(huán)境用水加以利用；

③卵礫石地層深基坑降水，準(zhǔn)確確定卵礫石滲透系數(shù)是關(guān)鍵；

④卵礫石地層管井基坑降水，在按照設(shè)計(jì)要求正常抽水時(shí)，如出現(xiàn)在加大抽水水量仍達(dá)不到開挖要求時(shí)，可以采取增加明排降水措施，滿足開挖要求。

[1]景金明等.某基坑管井降水設(shè)計(jì)施工及水環(huán)境影響分析【J】.工程勘察，2007，11，44-47.

[2]JGJ/T111-98，《建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范》【S】.