管井降水在深基坑中的應(yīng)用

近幾年，隨著高層建筑的增多，深基坑管井降水利用較為普遍。一些深基坑在設(shè)計(jì)計(jì)算過程中，降水井的設(shè)置數(shù)量、深度均可以滿足要求，但容易忽視降水深度范圍內(nèi)土層工況對(duì)降水的影響，下面就深基坑管井降水提出幾點(diǎn)意見。1、工程概況能達(dá)大廈建設(shè)工程地處南通經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)核心地段，基地用地面積為54810m2，建筑高度為159m，總建筑面積為119998m2，其中地上面積99912m2，地下面積20086m2。建筑物總體布局分為三區(qū)，北區(qū)為5層弧形裙樓，南區(qū)為32層主樓，中區(qū)是一個(gè)主樓和裙樓共享的5層四季大廳（圖1）。圖1、建筑物總體布局示意1.1、基坑情況本工程按照國(guó)家85高程，自然地面標(biāo)高為2.110~3.370m，副樓及裙樓地下室基底標(biāo)高為-0.800m，開挖深度為3~4m；主樓二層地下室基坑底標(biāo)高為-7.200，-8.100，-8.500m不等，開挖深度為10.5~11.8m；主樓西側(cè)局部空調(diào)機(jī)房基底標(biāo)高-4.100m，開挖深度為7.4m。1.2、基坑周邊條件本工程中標(biāo)高士0.000相當(dāng)于國(guó)家85高程4.700m，擬建場(chǎng)地地貌類型為長(zhǎng)江下游沖積平原區(qū)新三角洲平原，成陸時(shí)間較晚，主要覆蓋第四紀(jì)松散沉積物。場(chǎng)區(qū)地勢(shì)較平坦，相對(duì)高差一般小于0.600m，孔口高程一般為2.600~3.200m。在場(chǎng)地北側(cè)及南側(cè)各有一條明河分布，無(wú)淤泥，該明河寬約10~30m，勘察期間該明河水面高程為1.700m，水深0.5~0.7m，明河最大埋深處高程為1.000m。1.3、地質(zhì)水文情況根據(jù)江蘇省地質(zhì)工程勘察院提供的《南通經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)總部大廈巖土工程勘察報(bào)告》（下文簡(jiǎn)稱《報(bào)告》）表明，場(chǎng)區(qū)深度在100m內(nèi)以淺粉土、粉砂和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為主。根據(jù)《報(bào)告》可知，地下水類型主要為松散土層孔隙潛水及I承壓水?？紫稘撍饕x存于粉土、粉砂中；I承壓水主要分布在粉砂、粉細(xì)砂和含礫中粗砂里，埋深在26~27m以下的粘性土為兩者的隔水層；場(chǎng)地孔隙潛水穩(wěn)定水位高程為1.790~1.830m，I承壓水靜止穩(wěn)定水位高程為-1.000m。2、設(shè)計(jì)降水方案根據(jù)主裙樓地下室開挖深度，業(yè)主在招標(biāo)前對(duì)深基坑的支護(hù)及降水進(jìn)行了專門的設(shè)計(jì)和評(píng)審，提供了“南通能達(dá)大廈地下室基坑支護(hù)工程施工圖”，深基坑降水采用管井降水，設(shè)計(jì)主樓深坑內(nèi)及周邊23口降水井井深20m、裙樓基坑內(nèi)其他降水井深14m。3、降水方案的分析3.1、分析一局部深坑下承壓水頭驗(yàn)算：（1）承壓水所處土層位置以上的覆土厚度h=29.95m；（2）根據(jù)《報(bào)告》，承壓水水頭位置在國(guó)家85高程-1.000m左右，地面平均標(biāo)高在國(guó)家85高程2.900m左右，則承壓水所處土層位置的承壓水頭壓力為P1=280.5kpa；（3）挖深15.3m以下土層自重壓力P2=274.1kpa；（4）土層密度取加權(quán)平均值y=18.71kN/m3。由計(jì)算可知P1大于P2，局部深坑土層厚度不能有效抵抗承壓水頭壓力，對(duì)局部深坑部位須采取降低承壓水壓力的措施，否則將產(chǎn)生管涌現(xiàn)象，對(duì)施工產(chǎn)生不利影響。主樓部位基礎(chǔ)施工時(shí)應(yīng)考慮降壓井的設(shè)置，其他部位挖深相對(duì)較淺，只能布置疏干井，控制疏干井布置深度，以有效減小基坑施工地下水降水量，并控制住承壓水頭，而且還須注意工程樁的施工可能產(chǎn)生承壓水滲水通道。本工程主樓基坑局部挖深15.3m處，每個(gè)深坑側(cè)布置2或3口降壓井，降壓井內(nèi)徑為600mm2，做法同原設(shè)計(jì)降水方案中的管井，但其布置深度須大于37.45m。3.2、分析二根據(jù)《報(bào)告》，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉土為微透水層，可作隔水層考慮，其下土層內(nèi)地下水可認(rèn)為是承壓水。為此，重新對(duì)局部深坑下承壓水頭進(jìn)行驗(yàn)算：（1）承壓水所處土層位置以上的覆土厚度為h=23.05m；（2）承壓水所處土層位置的承壓水頭壓力P1=211.5kpa；（3）挖深15.3m以下土層自重壓力P2=146.1kpa；（4）土層容重取加權(quán)平均值y=18.85kN/m3。由上計(jì)算可知P1遠(yuǎn)大于P2，降水井布置深度必須大于23.05