排涝站基坑降水方案比选

摘要：在沿海地区，地下水十分丰富，且软弱地基较多，这对基坑施工中降水提出了更高的要求。本文结合某排涝站基坑工程，对基坑降水方案进行可比选，比较其各有的特点及局限性。最后通过对两方案的地形、地质、主体工程地基处理方案、工期和工程投资等方面比较，综合权衡选定水泥土搅拌桩防渗墙围井方案为推荐方案。

关键词：基坑；降水方案；比选；深井降水；水泥土搅拌桩；防渗墙

近年来，基坑工程数量日益增加，基坑工程开挖规模也不断扩大。基坑工程在开挖过程中，由于开挖面积大、临近水源处以及土的含水层被切断等原因，导致大量地下水渗入基坑当中，因此，基坑施工中降水技术就显得尤为重要。尤其是我省地下水较为丰富，软弱地基较多，这一定程度上给降水技术提出了更严格的要求。

1 工程概况

某排涝站，主要功能是抽排团结圩内涝水。装机5台，单机容量250kW，降压站布置1250kVA主变压器一台。主体工程包括：站前节制闸、前池、泵室、压力水箱、控制竖井、连接段、出水箱涵（兼作自排涵），防洪闸首和出水池。另外还有降压站、管理房、厂区道路等。

2 工程施工特性

工程区堤内场地较开阔，施工布置较方便，堤外略嫌狭小；施工项目较多、工期紧、单项作业强度高，施工中机械化程度要求较高；各种建筑材料距离施工现场运距较远，运输机械需求量较大；施工季节性强，泵房～出水池段建筑物受外水位限制及雨情影响较大。

3 工程地形及地质条件

该排涝站位圩内地面高程4.20～4.98m，沟塘众多，塘底高程一般在2.50m左右。右岸堤顶高程8.66～9.29m，宽度一般为5.8m。

根据本次勘察成果，拟建场地地层主要由人工回填土（Ⅰ-1）灰褐色～黄褐色粉质粘土，可塑状态，层顶分布高程6.96～3.18m，层底分布高程6.00～6.02m，层厚5.0～8.6m；粉质粘土（Ⅱ-1）土体一般呈软可塑状态，层顶分布高程7.87～7.95m，层底分布高程6.97～6.95m，厚度0.90～1.00m；淤泥质粉质粘土（Ⅱ-2）土体一般呈流塑状态，层顶分布高程4.76～6.95m，层底分布高程4.96～6.52m，厚度1.50～3.10m；淤泥质粉质壤土（Ⅱ-3）土体一般呈流塑状态，层顶分布高程5.85～3.62m，层底分布高程-0.36～0.62m，厚度3.30～6.20m；粉细砂（Ⅱ-4）呈透镜体分布，松散状态，层顶分布高程5.82～6.52m，层底分布高程3.62～4.52m，厚度2.00～2.20m；粉质粘土（Ⅲ）土体一般呈硬塑状态该层层顶分布高程2.23～2.24m，层底分布高程-0.37m，层厚2.60m。

拟建场地内地下水类型为第四系孔隙水，主要赋存于淤泥质粘土、粉细砂中，主要受大气降水补给，以地表蒸发和向低洼处排泄（沟塘和河道）为其主要排泄方式，地质勘探期间，场地内稳定地下水位埋深2.00～3.50m，分布高程9.02～9.82m，高于建基面高程；排涝站泵室建基面高程5.0m左右，泵室及穿堤涵箱基础下存在中等透水的砂层，施工过程中需降低地下水来保证工程顺利实施。

4 施工基坑降水方案比选

本工程建筑物建基面高程分别为站前节制闸高程6.3m、前池及岸墙高程6.1m、泵房（含泵室、压力水箱、竖井控制段）高程5.0～6.9m、出水箱涵（含防洪闸首，下同）高程6.9～6.7m。建筑物建基面离粉细砂层顶距离0.5～2m、低于地下水面线约2～5m；根据以上分析，必须在工程施工期内降低地下水位和截断地下水补给才能保证施工基坑边坡稳定和永久建筑物工程顺利实施。实施前比选布置深井降水与水泥土搅拌桩防渗墙围井两种处理方案。

方案一：深井降水方案

（1）基坑等效降水半径ro

根据泵室、前池等的平面布置，将基坑纳入深井群降水范围，平面尺寸为130m×30m，将井圈范围作为一个大井。

基坑等效降水半径ro

按下式计算

ro=0.29（a+b）

式中a、b―分别为基坑长、短边，a=130m，b=30m。

经计算ro=46.4m。

（2）降水影响半径R

式中：s为降水深度，s=11-3=8m；

k―渗透系数，k=5.05m/d。

H―含水层厚度，H=7m。

经计算R=95.13m。

（3）基坑涌水量计算

将基坑作为一口大井，均质含水层承压～潜水非完整井

基坑涌水量计算公式如下：

式中：γ0―矩形基坑等效半径，γ0=46.4m；

S―基坑水位降深，S=8m；

k―渗透系数，k=5.05m/d；

R―降水井影响半径，R=95.13m；

H―含水层厚度，H=7m。

h―基坑中心水面线至砂层底的深度，h=3.5m。

经计算Q=1156m3/d。

（4）井出水量计算

设计滤管内径0.3m，外径0.4m，单井出水量按下式计算：

式中：rs―透水管半径（m），rs=0.15m；

l―透水管进水段长度（m）；

k―含水层渗透系数（m/d）。

经计算，单井出水量为190m3/d。

（5）深井数量确定

降水井数量n按下式计算

口

取n=7口井。

就理论计算而言，7口井即可满足基坑降水要求，考虑到河水的直接补给，尚需适当增加井的数量。根据工程经验，井间距一般为20m左右，本站需降水的基坑尺寸为130m×30m，临河侧需要加密布井故共需布置10口深井。