大基坑开挖降水施工设计初探

摘　要：本文介绍了基坑开挖面积较大，地下水位较高，降水面积较大的基坑土方开挖前的降水作业的施工设计，本设计方法尤其适用于透水性能很好的卵石层的土层的基坑土方开挖。

关键词：基坑开挖面积大 降低地下水位

一、工程概况
　　某公司拟建中的120万吨/年延迟焦化装置,项目主要由冷却罐区（Ⅰ区）、高压水泵间（Ⅱ区）、贮焦池区（Ⅲ区）、分馏设备区（Ⅳ区）、主装置区（Ⅴ区）等组成。地基持力层要求挖到中密卵石层后换填天然级配砂加石至设计标高，开挖范围为136米×118米，开挖深度7.3米，地下水位平均为-2.5米。开挖深度在地下水位以下，因此必须采用降水才能保证基坑底部干槽作业。
二、地质概况
　　1、地形、地貌
　　靠近黄河南岸Ⅱ级阶地前沿，地形由南向北缓倾斜，地形平坦，地面标高：平均为1533.00
　　2、地层岩性
　　根据地勘报告，该工程地质勘探范围内，地基土主要由四层组成，分别是：杂填土、黄土状粉土、卵石、泥岩、沙岩。
0. 5m绝大部分地表硬化，
厚0.4～2.8m为杂填土。
厚2.0m～4.8m为黄土状粉土。
厚2.3m～5.7m为卵石层。
厚7.8m～10.0m以下为泥岩、沙岩，不含水。
3、地下水
　　本次勘察期于钻孔中实测到地下水潜水水位为-1.43m～-3.83m，平均-2.5m，水位标高1531.19～1530.80m，由西南向东北渗流。
三、工程降水施工
　　1设计依据
　　①、中国石化工程建设公司、中国石油兰州石化公司120万吨/年延迟焦化装置地基处理设计图纸。
　　②、铁道第一勘察设计院《兰州石化公司120万吨/年延迟焦化装置岩土工程勘察报告》（2003.9.5）
　　③、《供水管井技术规范》（GB50296-99）
　　《供水水文地质钻探与凿井操作规程》（GJJ13-78）
　　2、降水工程特点
　　根据本工程水文地质条件及基坑开挖情况，本降水工程的特点：
　　①、场地含水层主要由黄土状粉土及卵石土组成，含水层主要是卵石层，透水系数大，降水相对容易。
　　②、降水面积较大。不透水层泥岩较浅，根据地质报告，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区的含水层厚度平均为9米，Ⅴ区的含水层的厚度平均为8.5米。
　　③、场地地下有管线、电缆，附近有铁路专用线，影响降水井的施工需控制降水沉降。
　　由于上述情况，本次降水工程宜采用大管径井点降水。
　　①、为满足开挖要求、基坑中心水位应比坑底低1.0米。
　　②、场地开挖面积较大，东西长136米，西北长118米，基坑开挖施工区域内尽量少布置管井。管井深度设计为L=井管露出地面长度+开挖深度+基坑中心水位比坑底降低值+沉砂管长度=0.5+7.3+1+2.5=11.3米，根据井管的模数，取井管总长为12.5米，其中沉砂管深入到泥岩。
四、降水井布置
　　㈠管井数量计算
　　由于区域开挖深度不一样，为计算准确，分两部分来计算井管数量，见下图：（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区为第一部分，Ⅴ区为第二部分）。

　　1、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区降水管井计算
　　①参数

　　②基坑漏水量

　　③管井出水量

　　l－井管滤管有效长度，取4m。
　　则每小时出水量为

　　④采用  的潜水泵抽水，则管井数量为
　　n＝2Q/q＝5705×2/957＝12口井
　　考虑安全系数1.1
　　则需要井数为12×1.1＝14口井
　　2、Ⅴ区降水管井计算
　　①参数

       

　　②基坑涌水量

　　③采用25 m3/h潜水泵抽水，则管井数量为
　　n＝1.1×2Q/q＝1.1×2×6013/957.6＝14口井
　　3、由于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区和Ⅴ区是一个基坑整体，只不过是开挖深度不同，按照井管沿周边均布原则，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区南侧布置的7口井（见附图编号为14、17、18、19、20、21、6号井）则在Ⅴ区共用，无需重布。则Ⅴ区共需管井数为14-7=7口井。见后附图，井编号为1、2、3、4、5、15、16号井。
　　㈡、场地四周按降水井间距依次布置。场地中央降水井在各区应避开管道、电缆、铁路与施工方协商最终确定井位。其间距应均匀布置，应尽量布置在厂区路边上，在铁路旁边布孔应控制在离铁路中基3m以外。降水井应布置距离基坑开挖边坡线1.5m处。所有降水井的排水全部集中排水至兰州石化公司污水管道，排水需到厂相关部门办理手续。