关于河流层深井降水技术交流

一.环境介绍

2009年承接的乌钢90万吨棒材水处理系统的一次沉淀池工程，其结构平面几何尺寸为长35.9m×宽32.5m，基底标高-12.5m。

根据2008年施工该钢厂的冲渣池了解到该地下结构层位：0.7m~1.5m为回填土层，1.5m~11.5m为卵石层，11.5m~12.5m为岩石层。

本次施工的为卵石与岩石层，同时了解到本地区的土体渗透系数为800m/d~900m/d，根据相关资料的查找此类地质渗透系数500~1000m/d，而且质料反映卵石及砾石层（密度大小）最大渗透系数1500 m/d，从渗透系数反应该地区渗水快、量大，属特殊型土体，因此此次施工重点及难点是如何控制降低大水量地下水。

2008年期间该厂的503高炉的冲渣池为-11m深，当时采用沉箱下沉施工方法，利用了采沙船，消防水车，长臂挖掘机等设备，但未收到有效地预期效果沉箱未能下沉，最终全方位大开挖形式明井降水才得以实现，历时3个月时间。

在吸取上述经验的同时，结合现有开挖条件及周边建筑距离近易于坍塌等不利因素，并考察打井及各种深水泵工作能力等情况后，方案选定采用深井降水方法。

但确定方案后遇到的问题是，基底-12.5m在-11m~12.5m之间为岩石层本身岩石层为不透水材料，如何才能将水位降至-12.5m以下，同时保证深井泵在水位下降后不烧泵，经过大量分析确定，将深井打到岩石层以下5m深即-16.5m，保证岩层管井内的存留水及外部来水的水量不能导致泵因长时间缺水而烧坏，另外在开挖至岩石层后利用液压镐坡道进入基坑内，在四角端及中部开凿直径2m深-14m集水井，共计6座分别设置8寸功率为230m3/污水泵2台，6寸功率为150m3/污水泵4台，用来控制深井截挡后仍有部分水流入基坑的大量水,利用明泵排出。

该厂区无地下排水管网，排水施工前安装直径630mm管道500m引至厂区外，为增加排水出口与入口的水压差，在基坑周边布置的管道架空5m高，使水压增到0.5Mpa顺利排出地下水。

因水泵水压大，水泵与主排水管道间连接采用直径159mm及133mm钢管连接，确保不会因水压造成水带破裂或局部漏水冲刷边坡塌方。

二、水泵数量计算确定：

1、基坑涌水量：

Q-----基坑涌水量m3/d

H-----含水层厚度m

S-----水位下降值m 由-5 m~-13 m=8m

R-----降水影响半径m R=2S √KH=2×8×√900×10=1518

ro----基坑等效半径mro=0.29×(a+b)=34.7 m

K-----渗透系数（根据当地土层及含水情况以及不利因素按1200m/d）

a-----基坑长边m 上开口61.7m

b-----基坑短边m 上开口57.8m

Q=1.366K√（2h-S）/LgR/ro

=1.366×1200×√(2×10-8)/Lg1518/35

=12000m3/d

2、水泵数量及水泵的确定：q----单泵出水量（单泵功率18.5KW）

N=1.1×Q/q=1.1×12000/100=14台

根据地下水丰富这一实际情况另加2台水泵（防止出现坏泵现象）。

排水总功率=16×18.5=296KW（提供电源容量数据）

水泵选用出水量为100 m3/小时深井泵，泵管井Φ273水泵直径Φ200。（因打井进入岩石层后只能钻直径Φ230孔，按此条件选择此泵）

3、管井布置：按照16台均布于基坑四周，且考虑西侧排土坡道，井距为15m,每侧布置4台。

4、根据当地地质情况，一次池基础所开挖为砾石层,砾石层基坑开挖放坡系数1：1，挖土采用1.2m3液压挖掘机，因现场无存放场地挖出土利用25t自卸汽车排放到建设单位指定土场堆放，待基础回填时装车回运。根据周边建筑循环水泵房基础开挖情况了解地下水层高度在-5.2m以下，且地下水含量丰富，通过渗透系数及涌水量确定基坑开挖采取管井降水方法来控制地下以便基础的施工。基坑开挖分两次挖土，首先一次挖土至-4.5m~-5.0m标高做管井井点降水管，待Φ273直径的管井打至16m深度完，在井管内安装Φ200直径的深井泵，同时将各泵出水管接入建设单位铺设的Φ630直径临时排水管线。

三、施工与实践：

1. 开挖基坑：根据周边建筑开挖情况地下水在-5.0m，因此一次开挖到-4.5m后开始打井直径273.打井及管道连接历时10d。

2. 降水实际观察：起初降水3d后在基坑角端开挖观察坑，因水位未下降出现河卵石顺水走大面积流淌，仅5分钟时间塌方至边坡上口，及时回填观察坑制止塌方出现。降水6d后利用挖掘机在基坑中心位置挖3m深观察坑，观察降水实际情况，水位在第4d下降至-8m，然后实施第二次开挖工作。降水及二次开挖历时6d。

3. 最终降水：降水7d后水位岩层在-11m左右，凿出岩层前在四角端座明井安装8寸及6寸后地下水得到有效控制。挖土降水历时18天

4. 保护：降水电源设2路变压器并安装自动电源切换器随时切换.

本基坑距电气室距离为14m，开挖上口边缘已至电气室基础外2m距离，给电气室造成威胁，因此在第三层开挖前沿基坑底打井方法将6m长直径133mm钢管插入岩石层3m，以便保护边坡土体下滑。

5.施工时间：挖土降水至垫层施工总用时28天，比原厂区施工的冲渣池沉井挖土提前约60天。

6.经济比较：高炉冲渣池沉井降水措施费85万，一次沉淀池降水费用28万，节约57万。

四、施工照片及附图：

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文