管井降水技术在高水位深基坑中的应用

王垚

（中国建筑第八工程局有限公司 浙江杭州 310000）

1 工程概况

地理位置：本工程场地位于新昌县城区，人民中路南侧，环城南路北侧，原县前巷地块，北侧隔人民中路与新昌县人民政府相望。场地东西向宽约340m，南北向长约160m，±0.000相当于绝对标高+46.450m，基坑平均开挖深度为10m。

工程地质条件：根据勘探揭露，场地在最大勘探深度30m范围内，地基土按成因类型、物理力学特征，可划分为4个工程地质层，1层：杂填土；2层：粉质粘土混细砂；3层：圆砾；4层：风化凝灰质砂砾岩。

场地地下水条件：勘探控制深度范围内的地下水主要属孔隙潜水及基岩裂隙水，孔隙潜水主要赋存于杂填土和圆砾中，水量较丰富。勘察期间测得场地钻孔内稳定水位埋深在1.10～3.50m左右，年变化幅度一般为2m，含水层有效厚度约为30.0m，地下水水位埋深较浅，渗透系数K约为15-30m/d，为强透水层。

2 降水影响因素分析及控制要点

控制单井出水量及含沙量是本工程的重点及难点。本工程主要采取以下措施控制地层的不均匀沉降：

（1）对进场材料进行严格把控。混凝土管的厚度必须满足设计要求，目测不能有裂缝、裂纹；滤料砂砾石必须具有一定的磨圆度，滤料含泥量（包括含石粉）≤3%，粒径5～10mm。

（2）严格进行施工过程质量控制。井管的垂直度需满足设计要求，垂直度偏差小于1%；过滤砂砾料填灌量应满足设计要求，填灌量偏差小于5%；井管之间的连接应牢固可靠，管底应封堵严密，防止泥沙从管底进入井中。

（3）在滤管外由外至里包裹2层网眼1～2mm的铁丝网，铁丝网与井管之间应绑扎牢固。

（4）在不同的施工阶段，开启不同数量的降水井，以满足施工降水条件；重要建筑物和管线附近的降水井在其余降水井满足降水条件的情况下，原则上不开启，或者尽量少开启。

3 降水方案的确定

根据地下水类型（潜水）、基坑形状（长宽比）、水位降深及含水层构造等特点，参照《建筑与市政工程地下水控制技术规范》（JGJ 111—2016）规定，市民公园项目采用管井降水。

3.1 计算模型及计算参数

根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120—2012）的规定，按照潜水非完整井计算基坑涌水量。

最近，中国农业大学国家玉米改良中心田丰教授团队与杨小红教授团队合作研究，以368份玉米自交系未成熟籽粒为实验材料，定位玉米种全基因组水平QTL（数量性状位点），全面解析了其可变剪接的调控机制，并为研究表型变异提供了重要线索。相关论文近日发表在《植物细胞》杂志上。

本工程采用明挖法施工，基坑长度L=340m，宽度B=160m，涉及的参数均取最不利值，渗透系数K=30m/d，含水层厚度H0=30m，设计降深Sd=10-2.3+1=8.7m（所处地区丰水期地下水位埋深一般为2.3m，水位降至设计基底下1m），基坑中心距降水井距离S0=B/2+3=83m，水力坡度i取0.02，基坑水位降深Sw=Sd+S0×0.02=10.36m，影响半径621.6m，过滤器进水部分长度l=5m。

3.2 确定井深

降水井的深度按《建筑与市政工程地下水控制技术规范》（JGJ 111—2016）公式（5.3.6）计算：

式中：Hw-降水井深度；Hw1-基底深度10m；Hw2-降水水位距基坑底要求的深度1m；Hw3=ir0（i-水力坡度，在降水井分布范围内宜为1/10～1/15；r0-降水井分布范围的等效半径或降水井排间距的1/2，取值0.1×145×0.5=7.25m；Hw4-降水期间的地下水位变幅2m；Hw5-降水井过滤器工作长度5m；Hw6-沉砂管长度2.5m。

经计算：Hw=27.75m。

3.3 涌水量计算

基坑涌水量计算公式为：

式中：Q-基坑涌水量；h-降水后基坑内水位高度，取19.05m；R-降水影响半径621.6m；l-过滤器进水部分长度，取l=5m。

由于工程场地地表水与地下水联系密切，基坑涌水量具有季节性的变化特征，在降水丰沛季节，最大涌水量为正常涌水量的1.5倍，故基坑最大涌水量为：Q=69351.5m3/d。

3.4 单井出水量

单井出水量计算公式为：

式中：q0-单井出水量；Rs-过滤器半径，取0.15m，经计算：q0=878.5m3/d。

3.5 降水井数量

降水井数量计算公式为：

式中：n-降水井数量，经计算，n=87口。

4 降水井设计

根据基坑涌水量和单井流量推算降水井布置情况：新昌市民公园布置降水井87口，井深28m，降水井井间距约为20～25m。降水井直径准600mm，采用旋挖钻机成孔，采用内径为600mm的混凝土管。井管由实管、滤水管和沉砂管组成，降水井自井口以下0～3m用黏土封井。3m以下直至井底，采用滤料填充，滤料砂砾石应具有一定的磨圆度，滤料含泥量（包括含石粉）≤3%，粒径5～10mm。滤管由外至里包裹2层网眼1～2mm的铁丝网，接头处用铁丝网裹严，以免挤入泥沙淤塞井管。水泵选用7.5kW潜水泵，扬程为40m，设计流量为40m3/h。

5 管井施工

5.1 施工流程

降水施工工艺流程如图1所示。

图1 降水施工工艺流程

5.2 施工方法

5.2.1 降水井成孔

降水井采用旋挖钻机成孔。成孔后应用测绳下挂重锤球检查孔深，核对无误后进行清孔，清孔将孔底淤泥、沉渣清除干净，再进行井管的安装。

5.2.2 井管制作与安放

下放井管前，滤管由外至里包裹2层网眼1～2mm的铁丝网，缓缓下放，当管口与井口相差200mm时，接上节井管，上下管之间焊接牢固，接头处用铁丝网裹严，以免挤入泥沙淤塞井管。为防止上下节错位，在下管前将井管依井方向立直。吊放井管要垂直，并保持在井孔中心，为防止雨污水、泥沙或异物落入井中，井管要高出地面不小于200mm，并加盖或捆绑防水雨布临时保护。

5.2.3 管井抽水及维护

降水开始前所有抽水井、观测井统一联测静止水位，并统一编号，统一基准点。抽水开始后，在水位未达到设计降水深度前，每天观测水位2次，当水位达到设计降水深度且趋于稳定时可每天观测一次，在雨季时观测次数宜每日2～3次，抽出的水经沉淀后排入市政管网。降水过程中，还应定期（每3d）取样测试含砂量。

5.2.4 降水井后期处理

施工降水结束后，需对所有降水井进行回填。

6 结语

根据土方开挖过程中的变形观测数据显示，基坑内水位达到设计降深，水位稳定在基坑开挖底标高下约1m；周边重要建筑物和管线的沉降和倾斜均在设计允许的控制范围内，降水含砂率小于设计值。工程降水效果良好。