论文部分内容阅读
摘要：在存在微承压含水层的建筑基坑，易发生基坑底突涌危险，为此，应采用减压井降水技术来确保工程安全。
关键词：建筑基坑 减压井 承压水 突涌 降水
中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：
工程概况
上海寰鑫置业有限公司建造综合用房工程地处上海嘉定马陆镇宝安公路、宝乐路交叉口，设计为一幢五星级大酒店，地下三层，地上24层，建筑面积8万平方米，地下室采用顺做施工工艺，开挖深度为13.8m，局部电梯井深坑开挖深度18.1m围护采用钻孔灌注桩，深度为26.5m，设三道钢筋砼水平支撑。
根据地址报告显示，本工程场地范围内存在⑤层微承压含水层，渗透系数为6.24×10-4cm/s，水头埋深4.5~6m，层面省都22.5，层底深度30m。
基坑突涌危险性分析
为确保基坑开挖及底板施工安全，需对本工程微承压水危险性进行理论计算和判断。基坑突涌稳定性分析见下式
F=γShS/γWhW≥1.10
F安全系数
hS基坑底至承压含水层顶距离(m)
hW承压含水层顶面以上的水头高度值（m）
γS 基坑底至承压含水层顶面之间土的平均容重(KN/m3)
γW 水的容重（KN/m3）
经验算，对主楼大面积开挖至13.8m深度基本满足要求，而局部电梯井深坑位置挖深达18.1m（水头高度需降低至埋深15.0m才确保安全），若不采取措施，极有可能出现基坑突涌现象。为防止在局部超深基坑和底板施工期间坑内地下水发生突涌现象，须采用减压井技术降低水头高度。
减压井降水方案实施
3.1深坑部位水文数值计算及减压井布置
计算时以承压水水头埋深4.5m作为条件，抽水井过滤器位于第⑤层微承压含水层，过滤管长度约7.5m，为完整井，井深30m。共布置6口减压井，并增设一口为备用井兼观察井。
计算如下：
①基坑内总排水量计算
Q总=2KMS//（lnR/-lnr0）
(1)
式中：
K滲透系数（取0.54m/d）
M承压含水层厚度（取7.5m）
S/水位降（取10.5m）
R 影响半径（本工程取132.27m）
r0 井群引用半径（本工程取20.05m）
R/=R+ r0=152.32m
代入式（1）
Q总=133.60(t/d)
②单井排水量计算
Q=2KMS/(nlnR/-ln(rnr0n-1))
式(2)
式中：
S地下水位以下井管长度（取18m）
r井管半径（取0.135m）
n井管数量（6口）
代入式（2）
Q=29.79（t/d）
③井管数量计算
n=1.1Q总/Q=4.99(口)
由以上计算，布置6口减压井能满足要求。
3.2现场试验和实施
通过现场一口减压井抽水试验获知水头降压及停止抽水后水头恢复数度，最终确定6口减压井自局部电梯井深坑开挖前一个月开始抽水。
本工程持续降水约80天，水量由多逐渐变少。降水初期单井水量约为5吨/小时（水头高度降低速度也较快），逐渐减少约为2吨/小时，平均每天抽水总量由164吨/天减少至144吨/天，经抽水30天后水头降低至埋深15m(设计要求高度)；其后1个月时间单井出水量逐渐由2吨/小时减至0.5吨/小时，维持水头高度埋深15m左右，平均每天抽水总量由144吨/天减少至60吨/天。最后20天时间单井出水量约为0.5吨/小时，维持水头高度埋深15m左右，平均每天抽水总量约60吨/天，由于降水措施到位，深坑开挖后未出现冒水、流砂等现象。
3.3降水效果分析
⑤层微承压含水层采用减压井降水有以下特点：渗透系数相对较小（为弱透水层），水头高度降低速度较慢，需经1个月左右时间抽水，才使局部抽水区域水头下降到设计要求高度；该含水层外部水源补给速度慢，在后阶段出水量明显减少，并能以较少抽水量稳定水头安全高度；停止抽水后，水头高度恢复较慢（恢复速度受水头高度有一定影响，平均为400mm/d，基本同水头降低速度，本工程水头恢复至危险高度需2周以上）.
3.4辅助措施
在降水实施过程中，根据水头高度恢复较慢特点，决定电梯井深坑范围底板留置水平施工缝分2次浇筑，第一次浇1500mm厚，使其与工程桩形成整体，利用工程桩抗拔性能抵抗水压，其余部分与大底板同步施工，从而实现在大底板浇筑前三天全部割除减压降水井，并封井，避免了按常规方法在底板内留孔，待底板砼达到强度后再进行处理所带来的麻烦。
结束语
根据上海地区土层情况及目前建筑基础施工深度，一般影响深基坑施工的地下承压水（或微承压水）主要为⑤层微承压水及⑦层承压水含水层。通常受⑤层影响的基坑比较少见，因其埋深普遍在20~30m，厚度5~10m，并且呈缺失去分布，对挖深13m以上深基坑施工，往往由围护结构止水帷幕加以截断，而采用减压井技术应用比较少。
通过本工程实践，我们认为利用减压井技术降低⑤层微承压水水头，消除在深基坑施工中微承压水的影响是安全和有效的，并且抽水时间总计为80天，未对周边环境造成影响。
根据该含水层渗透系数相对较小，水头降低和恢复均较慢特性，应根据工程实际情况控制抽水开始和结束时间，尽量缩短抽水时间，在降水运行过程中做到随开挖深度逐步降低承压水头，以减少对周围环境的影响，这一点在具体实施过程中也显得很重要。
关键词：建筑基坑 减压井 承压水 突涌 降水
中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：
工程概况
上海寰鑫置业有限公司建造综合用房工程地处上海嘉定马陆镇宝安公路、宝乐路交叉口，设计为一幢五星级大酒店，地下三层，地上24层，建筑面积8万平方米，地下室采用顺做施工工艺，开挖深度为13.8m，局部电梯井深坑开挖深度18.1m围护采用钻孔灌注桩，深度为26.5m，设三道钢筋砼水平支撑。
根据地址报告显示，本工程场地范围内存在⑤层微承压含水层，渗透系数为6.24×10-4cm/s，水头埋深4.5~6m，层面省都22.5，层底深度30m。
基坑突涌危险性分析
为确保基坑开挖及底板施工安全，需对本工程微承压水危险性进行理论计算和判断。基坑突涌稳定性分析见下式
F=γShS/γWhW≥1.10
F安全系数
hS基坑底至承压含水层顶距离(m)
hW承压含水层顶面以上的水头高度值（m）
γS 基坑底至承压含水层顶面之间土的平均容重(KN/m3)
γW 水的容重（KN/m3）
经验算，对主楼大面积开挖至13.8m深度基本满足要求，而局部电梯井深坑位置挖深达18.1m（水头高度需降低至埋深15.0m才确保安全），若不采取措施，极有可能出现基坑突涌现象。为防止在局部超深基坑和底板施工期间坑内地下水发生突涌现象，须采用减压井技术降低水头高度。
减压井降水方案实施
3.1深坑部位水文数值计算及减压井布置
计算时以承压水水头埋深4.5m作为条件，抽水井过滤器位于第⑤层微承压含水层，过滤管长度约7.5m，为完整井，井深30m。共布置6口减压井，并增设一口为备用井兼观察井。
计算如下：
①基坑内总排水量计算
Q总=2KMS//（lnR/-lnr0）
(1)
式中：
K滲透系数（取0.54m/d）
M承压含水层厚度（取7.5m）
S/水位降（取10.5m）
R 影响半径（本工程取132.27m）
r0 井群引用半径（本工程取20.05m）
R/=R+ r0=152.32m
代入式（1）
Q总=133.60(t/d)
②单井排水量计算
Q=2KMS/(nlnR/-ln(rnr0n-1))
式(2)
式中：
S地下水位以下井管长度（取18m）
r井管半径（取0.135m）
n井管数量（6口）
代入式（2）
Q=29.79（t/d）
③井管数量计算
n=1.1Q总/Q=4.99(口)
由以上计算，布置6口减压井能满足要求。
3.2现场试验和实施
通过现场一口减压井抽水试验获知水头降压及停止抽水后水头恢复数度，最终确定6口减压井自局部电梯井深坑开挖前一个月开始抽水。
本工程持续降水约80天，水量由多逐渐变少。降水初期单井水量约为5吨/小时（水头高度降低速度也较快），逐渐减少约为2吨/小时，平均每天抽水总量由164吨/天减少至144吨/天，经抽水30天后水头降低至埋深15m(设计要求高度)；其后1个月时间单井出水量逐渐由2吨/小时减至0.5吨/小时，维持水头高度埋深15m左右，平均每天抽水总量由144吨/天减少至60吨/天。最后20天时间单井出水量约为0.5吨/小时，维持水头高度埋深15m左右，平均每天抽水总量约60吨/天，由于降水措施到位，深坑开挖后未出现冒水、流砂等现象。
3.3降水效果分析
⑤层微承压含水层采用减压井降水有以下特点：渗透系数相对较小（为弱透水层），水头高度降低速度较慢，需经1个月左右时间抽水，才使局部抽水区域水头下降到设计要求高度；该含水层外部水源补给速度慢，在后阶段出水量明显减少，并能以较少抽水量稳定水头安全高度；停止抽水后，水头高度恢复较慢（恢复速度受水头高度有一定影响，平均为400mm/d，基本同水头降低速度，本工程水头恢复至危险高度需2周以上）.
3.4辅助措施
在降水实施过程中，根据水头高度恢复较慢特点，决定电梯井深坑范围底板留置水平施工缝分2次浇筑，第一次浇1500mm厚，使其与工程桩形成整体，利用工程桩抗拔性能抵抗水压，其余部分与大底板同步施工，从而实现在大底板浇筑前三天全部割除减压降水井，并封井，避免了按常规方法在底板内留孔，待底板砼达到强度后再进行处理所带来的麻烦。
结束语
根据上海地区土层情况及目前建筑基础施工深度，一般影响深基坑施工的地下承压水（或微承压水）主要为⑤层微承压水及⑦层承压水含水层。通常受⑤层影响的基坑比较少见，因其埋深普遍在20~30m，厚度5~10m，并且呈缺失去分布，对挖深13m以上深基坑施工，往往由围护结构止水帷幕加以截断，而采用减压井技术应用比较少。
通过本工程实践，我们认为利用减压井技术降低⑤层微承压水水头，消除在深基坑施工中微承压水的影响是安全和有效的，并且抽水时间总计为80天，未对周边环境造成影响。
根据该含水层渗透系数相对较小，水头降低和恢复均较慢特性，应根据工程实际情况控制抽水开始和结束时间，尽量缩短抽水时间，在降水运行过程中做到随开挖深度逐步降低承压水头，以减少对周围环境的影响，这一点在具体实施过程中也显得很重要。