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《深基坑开挖降排水设计》

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深基坑开挖降排水设计

提要 主要介绍了深圳地铁X X车站深基坑开挖所采用的管井井点降水方案的 设计情况。由丁深圳地区浅部土层分布较均匀,层位稳定,故该文介绍的方法具 有一定的普遍性。 关键词 管井井点降水

深基坑开挖 排水设计

DEWATERINANDDRAINAGDESIGNFORDEEPFOUNDATIOPIT EXCAVATION Luo Yanjian (The First Institute of Survey and Design of Ministry of

Railway) Abstract In the paper, the design of dewatering and drainage by pipe well point method for deep foundation pit excavation of a metro station in Shenzhen city is presented. Owing to the shallow soil layers in Shenzhen area are uniformly distributed and stratigraphically steady, thus, the method recommendedherein would be general to a certain extent. Keywords dewatering and drainage design by pipe well points; deep foundation excavation; water drainage design 1引言

在地下水位较高的地区开挖深基坑,由丁含水层被切断,在压差作用下,地下水 必然会不断地渗流入基坑,如不进行基坑降排水工作,将会造成基坑浸水,使现 场施工条件变差,地基承载力下降,在动水压力作用下还可能引起流砂、管涌和 边坡失稳等现象,因此,为确保基坑施工安全,必须采取有效的降水和排水措施。 一般情况下,在进行深基坑开挖施工时应具备如下条件:

1) 基坑在开挖期间保持干燥状态;

2) 保持基坑边坡的稳定和基坑底板的稳定; 3) 不影响邻近建筑物及地下管线的正常使用。 2工程概况

深圳地铁X X车站为地下二层,基坑开挖深 16〜xxxx用①1200人工挖孔桩(密排 布置),桩长21m基坑平面尺寸为19.1mX 237.1m,开挖过程中采用 ①600钢管对 围护结构分层支撑。

地质报告表明:车站范围内地层从上至下主要为: 1)第四系全新统人工堆积层

(Qml4),黄褐〜褐灰色,硬塑〜坚硬,火少量砂砾及路基填石,厚 1.6〜4.5m; 2) 海相沉积层(Q%):粘土,褐黄、灰白、灰黑、深灰色,可塑〜坚硬,厚1.5〜5.1m; 粗砂,灰褐色,含粘土,稍密,很湿,厚 0.00〜1.75m;砾砂,灰白〜深灰色, 稍密〜中密,很湿,厚0.0〜3.3m; 3)第四系中更新统残积层(Q%),砾质粘性土, 灰黄、褐黄、棕黄、棕褐、棕红色、火灰白色,可塑〜坚硬,厚4.4m及大丁 14.5m;

4) 燕山期花岗岩,褐黄、黄褐色,全风化,岩芯呈土火砂砾状。各土层的物理力 学性质指标见表1。

表1 各土层物理力学指标(推荐值) _____________________________________________ 土层名称 素填土(粘土) 粘土 粗砂 丫 kN/m 3 W % GS e I P IL (4 c ) K m/d ES 1-2 fk MPa-1 MPa kPa kPa ao \\ 18.5 19.2 2.67 0.74 18.1 -0.60 0.40 4.5 24 30 0.01 100 18.6 32.9 2.67 0.91 21.7 0.24 0.28 6.6 8.7 11 0.0076 160 19.9 16.5 2.72 0.59 30 10 3.0 180 砾砂 砾质粘性土 全风化花岗岩 19.9 25 2.72 0.65 32 5.0 5.0 200 300 300 18.9 27.3 2.68 0.81 15.3 0.04 0.49 4.81 25.1 16 0.1 19.4「 21.0 2.69 0.68 12.6 0.00 0.42 5.0 30 10 0.5 场地内的地下水埋深3.3〜6.8m,主要含水层为砂层,为第四系孔隙潜水,主要 补给xxx为大气降水。

3基坑降水方案设计3.1降深要求

因本工程基坑围护结构采用人工挖孔桩,为保证排桩的人工开发安 全,降水设计时,将基坑降水和支护排桩的施工降水作统一考虑,务必 保证使地下水位降到排桩桩底0.5m以下,且基坑中心线处要求降深S应低 丁开挖基底不少丁 0.5m。综合考虑最小降深为

20.2m。

3.2 降水方案

适用丁深圳地区的深基坑降水常用的只有明沟

降水和管井井点降水。由丁基坑明沟降水适用丁降水深度不大的工程, 因此,本工程采用管井井点降水,同时基坑开挖也应设计明沟,但它只 是收集基坑中和坑壁局部渗出的地下水和其它施工时的地下水。

由丁本工程位丁城市交通主干道之下, 为减少对地面交通的干扰,将 井点设置丁基坑内。

3.3 基坑涌水量计算和井点设计 基坑降水的涌水量与场地水文地质条件、基坑的形状大小及补给水边 界条件等有关。本车站基坑工程长度与宽度之比大丁 10,届窄长式基坑。 根据工程地质勘察报告所提供的工程水文地质条件,本工程降水按无压 完整井计算。

a. 最小要求降深S。S=20.2m

b. 影响半径R查《深圳地区建筑深基坑支护技术规范》(SJG05-96)表 12.2.5取R=100m渗透系数K®降水深度范围内各土层的渗透系数加权平 均值,经计算取K=1.0m/d。

c. 确定井点管的埋置深度。

//0 =叫 + 些 + /0 = 28.5(m)

假定井点管问距20m d. 基坑涌水量。

采用大口井法来预测基坑涌水量。把窄长式基坑看作一个

火井”,其

X。二斗=59,3 (m).

计算半径

4

基坑涌水量为

1,366&(2〃-S)S 明心

Q = ---------------- -p --------- = 3745(m /(I)

n = LI— = 15(根)

e.计算每根井点最大出水量。

<1

L366K(2// - S)S

f.确定井点数。 g.降深验算。

二 309( rn7d)

16.4( m) < S

不满足降深要求, 应增加井点管数量。 经过进 步的计算,需增加井

乎 -------- 2—

点管至26根。 -

满足降深要求。 以上各式中: Q--基坑涌水量,m/d;

= 23.5(m) > S

K--含水层渗透系数,m/d; L--基坑长度,m;

H--潜水含水层水头高度,m; S--地下水位要求降深,m; S'--地下水位降深,m R--影响半径,m;

H0--井点管的埋设深度,m;

Hi--井点管的埋设面至基坑底的距离, i--地下水降落坡度; B--基坑宽度,m; Xo--基坑的假想半径,m; q--单井出水量,m/d ;

lo--过滤器工作部分长度,m ro--井点管半径,m;

ri--各井点管至水位降深验算点之间的距离,m h.抽水设备选择。

管井井点降水每一个管井单独用一台水泵进行抽水以降低地下水位。 由丁本工程降水深度较大,考虑到潜水泵安装简单、耗能少、效率高、 成本低,可采用深井泵式潜水泵。根据管井井点的进水量,选用潜水泵 号为:xxxx/6。

3.4 方案制订

根据基坑涌水量的理论计算和降深验算的结果,结合本工程的特点, 沿纵向在基坑内南北两侧各布置一排井点,每排井点距排桩 Im按2omw 距布置26根井点管,并在基坑中心布置观察井4个,以观测水位降深情况。

4排水方案设计

1) 排水沟和集水井设置在排桩围护结构之外im处。 2)

基坑中的明沟其离开排桩

与集水井随基坑的不断开挖而逐步加深,

不小丁 0.3m,明沟的断面采用梯形,其沟底宽度为0.3m。

3) 集水井设置在基坑角或每隔30〜40n<一个,其直径为0.5m,深约

1.0m。井壁可用挡土板作临时支护,井底铺 0.3m厚的砾石,以防泥砂堵 塞水

泵。

4) 排水沟与集水井保持一定高差,集水井比排水沟应低 0.5〜1.0m, 排水沟应比挖土面低0.3〜0.5m。

5) 用抽水设备将集水井中的水排至基坑外部, 严禁排出的水回流丁基 坑

内。

6) 雨期施工前应检查现场的排水系统,保证水流畅通。

7) 人工挖孔桩施工时,降水以管井降水为主,辅以桩孔内污水泵明排 抽

水,边抽边挖。

5结束语

基坑降水工程设计,根据土层的渗透系数,要求降水的深度和工程特 点,经过技术、经济和节能比较后确定,但由丁土层地质条件的复杂性, 有关计算参数如土层的渗透系数KJ日抽水影响半径R等取值是否正确将影 响井点系统涌水量计算结果的准确性,从而致使目前基坑降水工程设计 在技术、经济上不够合理的情况是相当普遍的。降水实践中要采用信息 化施工,定时检测降深、出水量,采用抽水试验验证降水效果,以便进 一步优化降水设计的施工方案。

本文参考了深圳市勘察测绘院主编,深圳地区建筑深基坑支护技术规 范,SJG 05-96(深圳I市标准),深圳市勘察测绘院,19xx。

作者简介:罗衍俭,男,36岁,硕士、高级工程师,主要从事地下工 程、岩土工程勘察设计工作。罗衍俭(铁道部第一勘测设计院城市轨道 交通设计研究院 兰州市 730000)

参考文献

1, 赵志缙等编.高层建筑基础工程施工.北京:中国建筑工业出版社, 19xx

2, 余志成等编.深基坑支护设计与施工.北京:中国建筑工业出版社, 19xx

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