强透水砂砾层强排方式降水研究摘要：基坑降水有多种多样的方式，受地质条件、工期、费用等影响，有些工程施工降水采取强排方式，本文以南水北调某工程为例，对强透水砂砾层条件下的强排降水方式选择及应用进行初步研究，相信对类似工程有一定参考价值。关键词：强透水砂砾层强排降水：P426.6文献标识码：A：南水北调中线沙河（北）倒虹吸工程位于河北省新乐市大沙河上，倒虹吸由进口渐变段、进口闸室、管身段、出口闸室及出口渐变段五部分组成，全长2230m。该倒虹吸是南水北调中线工程大型建筑物之一，工程等别为Ⅰ等。其中倒虹吸管身段长2060m，又由进口斜坡段（60m）、水平管身段（1940）、出口斜坡段（60m）构成。倒虹吸管身段基坑开挖深度一般在18m左右，开口线宽度约88m，设两级马道，基坑底宽32.8m，基底高程53.5m。一、工程水文地质条件1、地质条件地表出露及钻孔揭露的均为第四系全新统地层。建筑物区地质结构为粘、砂多层结构，以砂性土为主，夹有厚度不等的粘性土。自上而下分为7个工程地质单元，分别为细沙层、中砂层、粗砂层、壤土层、中砂层、粗砂层、砂砾层。2、水文条件建筑物区地表水为多年径流型，大沙河近年来常常断流。地下水主要为第四系孔隙潜水，含水层为第四系全新统冲洪积第一段粗砂～砾砂层，分布在第6~7地质单元。2004年勘察期间埋深为11.2～12.6m，高程为57.0～58.4m。基础主要坐落在第6~第7地质单元的粗砂和砾砂层，建基面位于地下水位以下，勘探期间地下水位高于建基高程约4.8m。多孔抽水试验结果粗砂层渗透系数为0.133cm/s(115m/d)，砾砂层渗透系数为0.162cm/s(140m/d)，均属强透水层，基坑涌水量较大。二、施工规划本工程结构简单，但开挖浇筑工程量大，工期紧张，质量要求高。按照水文地质勘察资料描述，基坑降排水施工难度较大，为本工程成功与否的关键。由于地下水位一般超过倒虹吸建基面约5m，且基坑地层多为强透水层，基坑断面大，渗涌水量也大，如全线开挖将造成一次投入设备过多、施工不均衡，且经常性排水时间变长、排水总量增大，于工程经济方面不合理。因此，将倒虹吸分段进行施工，安排进口、出口两个施工区，降水一段开挖一段，开挖一段浇筑一段，并逐渐从两端向中间进展，最终将倒虹吸浇筑合拢。考虑开挖及浇筑工作场面，施工分段长度按照300m控制，这也相应降低了排水强度。三、降水方式选择初步拟定降水方案两个，方案一为管井井点降水，方案二为强排降水。为在开挖含水层前就将水位降低到建基面0.5m以下，保证施工的连续性，缩短开挖工期，管井井点降水为优先采用方案，强排降水为备用方案。1、管井井点降水试验本工程地层较均匀，地质勘查中并未勘测到相对隔水层，因此管井系统涌水量可采用无压非完整井系统涌水量计算公式。施工项目部根据计算结果，设置了六口降水井及两口检查井进行抽水试验，采用φ500mm无砂管做滤水管，由于无砂管进水能力差，按照原计算结果配置的抽水设备需要经常停机，更换低流量水泵后，经过近1个月时间，也未观测到检查井水位有明显降低，随着开挖工期的临近，最终放弃了管井降水方式，采取备用方案即强排降水。2、强排降水计算（1）强排降水的总体思路拟计划在挖到地下水位线后，通过设置在马道上的离心式水泵站抽水，水位降低能满足反铲作业的条件后继续向下开挖，基坑底部基本开挖到位后，在基坑底部四周设置排水明沟，并间隔布置集水坑，集水坑深度低于排水明沟1m左右，在集水坑上搭设平台安装水泵继续抽水，一直将水位降低到基坑设计高程0.5m以下，最后开挖基坑底部成型。（2）基坑涌水量计算基坑总用水量按照《建筑施工计算手册》明沟排水基坑总涌水量计算公式：Q―基坑总涌水量（m3/d）；K―渗透系数（m/d），取140m/d；S―水位降低值（m），S=4.8+0.5=5.3m；H―抽水前坑底以上的水位高度（m），H=4.8m；R―抽水影响半径（m），取500m；r0―引用（假想）半径（m），=1.08×68.2=73.66m。（备注：该段基坑开挖长度240m）m0―从坑底到下卧不透水层的距离（m），因下卧不透水层较深，地勘资料未提供，为安全起见取m0为20m。代入数值，Q=44618m3/d=1859m3/h明沟强排降水基坑总涌水量小于管井降水计算...