张国明
（新疆兵团勘测设计院（集团）有限责任公司，新疆石河子832000）
摘要：通过对汽车卸煤沟基坑开挖过程中出现的排水情况，利用降水模型分析，抽水试验确定降水参数，最终设计降水方案以达到施工要求。
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关键词 ：管井降水；抽水试验；降水模型；布井方案
1概况
新建某热电厂位于玛纳斯河西岸，夹河子水库西约900m。汽车卸煤沟基础为矩形，长178.00m，基础底面标高为±0.00以下-5.00～-13.50m。根据施工设计方案，基础施工采用大开挖方案，基坑开挖临时边坡按1∶0.75放坡，基坑开挖外轮廓线以建筑物红线为基线外扩，基坑开挖外轮廓线3次放坡。按照基坑降水相关规范要求，经过降水后的地下水水位应低于建筑物基础底面标高以下-1.5m，因此，本次降水施工的地下水水位必须保证在±0.00以下~15.00m。
1.1地质概况
根据该电厂的岩土工程勘察报告显示，卸煤沟施工地段开挖深度的土质结构层分为5层，第1层为1号耕植土，厚度约0.4～0.5m，以粉土为主，含大量根系，疏松、潮湿。第2层为2号粉土，埋深0.4～0.5m，场地内西北厚，东北薄，厚度0.5～5.6m，湿度饱和，无光泽，干强度，韧性低。第3层为3－1号粉细砂，厚度不一，0.4～4.1m。第4层为3号园砾，厚度3～11m，分布连续，级配较好，分选型差。第5层为4号粉土，粉质粘土互层，互层为主，夹透镜体，厚度为0.9～8.2m，平均厚度为4.6m，分布较稳定，饱和，属中密状[1-4]。
1.2水文地质概况
拟建电厂地处玛纳斯河山前冲洪积扇的扇缘潜水溢出带。据钻孔资料表明，地层在200m以内，含水层均属于第四系孔隙含水系统，地下水类型为上部潜水、下部多层承压（自流）水。由上述地层资料可以看出，工作区地层主要含水层为1.8～10m的卵砾石粗砂含水层和18～24m的砂砾石、粗砂含水层。因此，上部1.8～10m的含水层为潜水（微承压水含水层）；10～18m的粉土夹细砂层为弱隔水层，该层厚度较大，在工程勘察中钻机打穿该层有地下水自流现象，为下伏承压含水层的隔水顶板，18～24m含水层为承压水层，下部24～30m为粉质粘土，较为稳定，为该承压含水层的底板。
2工程降水方案
2.1降水模型分析
根据场地地层及各含水层分布情况分析，潜水含水层富水性一般，埋藏浅，其补给水源主要为侧向补给量、水库渗漏补给量和河道渗漏补给量。承压水含水层富水性属中等富水，其补给源主要为上游地下水侧向补给。两层含水层之间由透水性较弱的粉土、粉质粘土层相隔，水力联系微弱，承压水含水层富水性好于上部潜水含水层。
由于汽车卸煤沟基坑挖深较大，为±0.00m以下-13.50m，基坑降水的关键是：不但要切断汽车卸煤沟基坑周围潜水含水层的补给水源，还要截断层压含水层的补给源，将承压水水位降低，以达到把承压水顶板的粉土或粉质粘土层中的部分水疏干，因此，汽车卸煤沟基坑降水方案采用井点降水。
2.2降水设计基本参数的确定
为取得降含水层渗透系数、影响半径等水文地质参数，设计了不同深度的降水试验孔，进行多孔及干扰抽水试验。降水试验孔共布置4组，多孔抽水试验3组，干扰抽水试验1组，其中带3个观测孔的多孔试验2组，主孔孔号分别为SY1和SY2，相应的观测孔孔号分别为SY1-1、SY1-2、SY1-3、SY2-1、SY2-2、SY2-3，孔距分别为20m、15m、15m；带两眼观测孔的多孔试验1组，主孔孔号为SY3，观测孔孔号分别为SY3-1、SY3-2，孔距分别为10m、15m；干扰试验，主孔2眼，孔号分别为SY4、SY4´，观测孔1眼，孔号为SY4-1，各孔孔距为10m。
试验井单井设计如下：（1）孔径：开孔直径采用750mm，一径到底；（2）管径：井管为377×6mm的钢卷管或螺旋管，一径到底；（3）井管底部设沉淀管，长度1～3m，底部用钢板焊死；（4）根据钻孔取样鉴别结果与电测井结果相互对照排列滤水管，滤水管长度10～20m；（5）滤水管与井管同径，采用圆孔垫筋缠丝方式，每根滤水管垫筋（φ6mm）20～21根，缠丝间距1.0～1.5mm，孔隙率30%；（6）管外填砾规格2～5mm。
观测孔结构设计如下：（1）孔径：开孔直径采用350mm，并一径到底；（2）管径：井管直径为146mm，并一径到底；（3）根据钻孔取样鉴别结果排列滤水管，滤水管长度与深度与抽水孔滤水管长度和深度基本一致；（4）管外填砾规格2～5mm。
抽水试验井SY1水泵选用流量50m3/h，SY2水泵选用流量80m3/h，SY3、SY4水泵选用流量18m3/h，SY4´水泵选用流量25m3/h。
各抽水试验进行1个落程，稳定延续8h，均按非稳定流抽水观测要求进行，抽水试验时，动水位观测时间间隔为0.5、0.5、1、1、2、2、3、5、5、5、5、10、10、10、10、15、15、15、20、30、30min……。气温、水温、出水量每隔2～4h观测一次，达到水位稳定试验要求可停止抽水，停抽后连续观测恢复水位，其观测时间间隔抽水观测时间间隔相同，直至水位完全恢复。
计算水文地质参数所利用的主要公式为：
（1）潜水完整井稳定流多孔求参公式：
1～6式中，H：潜水含水层厚度（m）；K：渗透系数（m/d）；Q：抽水井涌水量（m3/d）；Sw：抽水试验井的降深（m）；S1、S2：观测孔水位降深（m）；r1、r2：抽水孔至观测孔的距离（m）；M：承压含水层厚度（m）；R：抽水井的影响半径（m）；rω：抽水井的井半径（m）。
根据上述公式和试验观测记录数据计算结果见表1、表2、表3。不同计算公式计算结果汇总见表4。
由于汽车卸煤沟基础最大埋深为-13.50m，部分基坑深度为-5.00m，为截断汽车卸煤沟基坑外围的地下水补给水源，必须在整个基坑周围形成一个完整的降水漏斗，从而达到降低地下水水位的目的。根据卸煤沟的基础埋置深度不同，在基础埋深较大的部位中部和西部布置潜水-承压水降水井（32眼），深度为27.00～30.00m；在卸煤沟东头基础埋深较小部位布置少量的潜水完整井降水井（4眼），深度为15.00m。
根据抽水试验结果，潜水完整井单井流量12m3/h，渗透系数（k）24.66m/d，影响半径（R）27.92m；潜水-承压水完整井单井流量60～90m3/h，渗透系数（k）13～40m/d，影响半径（R）60～140m。
2.3降水单井设计
潜水-承压水降水井依据承压水含水层底板埋深确定井深，设计井深27～30m，井深应穿透层压含水层，进入承压含水层底板的粉土、粉质粘土层2～3m，水泵泵头放置在承压含水层以下2～3m，确保井内水位降深达到-15.00m。
潜水完整井降水井依据潜水含水层底板埋深确定井深，设计井深13～15m。井深应穿透潜水含水层，进入含水层下部的粉土层2～3m，水泵泵头放置在含水层底板以下2～3m，其原则是不能进入承压水含水层。
开孔及终孔直径不小于600mm，一径到底。井管为直径325×5mm的钢卷管或螺旋钢管。花管放置在含水层部位，采用缠丝过滤器，丝距1.0～1.5mm，空隙率23%～25%。
潜水含水层中的滤水管长度6～8m，承压水含水层中的滤水管长度6～10m，滤水管总长度为12～18m，可根据含水层实际厚度适当调整滤水管长度。滤水管下部设置与井管同径的沉淀管，其长度为2～3m。洗井时间不少于2个台班。
潜水-承压水降水井水泵配泵型号为200QJ80-40，滤料规格为4～6mm的河床砂，每眼井数量不少于10m3。潜水完整井水泵，水泵配泵型号为QY25-17-2.2，滤料规格为4～6mm的河床砂，每眼井数量不少于5m3。洗井时间不少于2个台班。
2.4降水井设计结果
降水井围绕汽车卸煤沟基坑四周布设。第一排降水井之间的井距为15.7～19.4m，在卸煤沟基础西部紧贴基坑边布置，井距为15.7m，在卸煤沟基础东部降水井距基础外边线3.00～8.00m，井距为19.4m。
第二排降水井之间的井距为30.0m，降水井距卸煤沟西部基础外边线15.75m（见降水井点布置图1）。
潜水-承压水降水井32眼，井深27～30m；潜水完整井降水井4眼，井深5.0～131.0m；共需布置36眼降水井，排水量约3600m3/h。
3结论
实际施工过程中，随着基坑的逐渐开挖基坑外围的降水井正常工作时，基坑侧壁还会出现渗水现象。经分析该现象是由于粉土透水性差，粉土中的重力水降水过程较慢，针对这种情况下进行了补充设计，在基坑的4个角点各设计一个集水井，深1~2m；沿基坑四周设计排水沟4条，排水沟及集水井距基坑边坡坡角及建筑物基础边缘0．3～0.4m，排水沟深约0．5m，宽约0．3m，采用潜水泵进行抽水。基坑开挖至设计标高进行基础施工前，按补充设计进行明排系统的施工，并投入使用，在基础施工（地下结构工程及回填）过程中，降水效果理想，达到了降水设计及基础施工的要求。
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参考文献
[1]JGJl20-1999建筑基坑支护技术规程[S]．
[2]JGJ／T111-1998建筑与市政降水工程技术规范[S]．
[3]DBll／489-2007建筑基坑支护技术规程[S]．
[4]地质矿产部水文地质工程地质技术方法研究队．水文地质手册[M]．北京：地质出版社，1978：341-376．