浅析有水基坑开挖与防护
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摘要:有水且有动载的基坑开挖防护方法很多，但是针对不同的地质情况及荷载情况可以选择不同的防护方法。总体原则是满足防护要求、工期要求且要求成本最低。此文主要阐述一下有水基坑采用先降水后防护的方法，即降水井加防护桩的基坑防护方案。并从经济的角度进行与钢板桩围堰防护方案之间的比选，从而得出降水井加防护桩基坑防护方案的优势。
关键词：有水基坑防护防护桩 降水井
Abstract: water and a dynamic load of foundation pit excavation protection method are many, but according to the different geological conditions and load conditions can choose different protection method. General principle is to meet the protection requirements, time limit for the lowest cost and requirements. This article mainly explains some of the first water foundation pit after the method of precipitation protection, namely dewatering well and protection of the pile foundation pit protection scheme. And from the perspective of economy and steel sheet pile cofferdam protection scheme than choose between, and concluded that the pile foundation pit dewatering well and protection of the protective measure advantage.
Keywords: water protective protective pile foundation pit dewatering well
中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：
1工程概况
赖家河中桥（SDK14+157.130）桥止地处豫北平原区，位于赖家河村的西北方向，此桥在里程SDK14+148.05处跨越一条宽约3m的碎石路。该桥止处地势平坦，起伏小。全长62.77m;孔跨布置为2-24m简支T梁。赖家河中桥2#基坑临近既有汤鹤线坡脚，基坑施工开挖尺寸8.6*16.2*5.5m，切入既有线路基边坡1.5米,而且地下水位较高，为了防治基坑塌方影响既有线稳定和安全，对基坑采取防护措施。
2方案对比及选择
设计图纸采用钢板桩围堰防护，针对本工程实际情况，项目研讨两种可行施工方案：钢板桩围堰和防护桩加降水井。经过对比，决定采用防护桩加降水井。比选理由：1、靠近既有线大型设备不利于施工。钢板桩采用振动打拔机，不但占用地方大，而其振动过大，影响既有线稳定；而防护桩采用小型钻井机具，占地小，而其不影响既有线，安全系数较高；2、从经济角度看，防护桩加降水井成本低。（具体经济对比见方案经济对比表）3、从施工进度来考虑，防护桩加降水井处于劣势，施工时间比钢板桩围堰长。从上述条件中综合考虑采用防护桩加降水井较为适宜。
3、降水方案设计
3.1地质水文条件
由本工程现场勘测得知，场区地下水为潜水，地下稳定水位埋深为5~11m，地下水流向为由南向北，水位变化主要受降水和地表水影响，水位变化幅度在1.00~2.00m左右，通过现场观测井实测水位埋深为5m左右。上部土层粘土渗透系数k=0.0043m/d,下部卵石层渗透系数为150 m/d。
3.2降水措施
根据地下水的流向和降水量及上部土层粘土和下部卵石渗透系数，拟采用深井井点降水，井管直径为400，降水井距基坑边1.5m单排环形布置。
3.3降水计算
3.3.1基坑涌水量计算
基坑位于两地表水体之间或位于补给区与排泄区之间，按照潜水完整井计算，涌水量公式如下：
Q-----基坑涌水量。
K-----土壤的渗透系数，取卵石层渗透系数K=150m/d。
H-----潜水含水层厚度，取卵石层厚度，H=11-6=5m。
S-----基坑水位降深，取S=5.5-5+1=1.5m。
x0----基坑假想半径，按下式计算
x0=（A/∏）1/2
x0=（A/∏）1/2=(324/3.14)1/2=10.16
A---基坑井点管所包围的平面面积。
R---抽水影响半径，按下式计算
R=1.95S ( HK)1/2
=1.95×1.5×( 5×150)=80.104
R,K符号意义同前。
Q=1.366k(2H-S)S/（ LgR-Lgx0）
=1.366×150×（2×5-1.5）×1.5/（1.904-1.007）
=5140m3
3.3.2单井涌水量
管井的出水量q(m3/d)按照如下经验公式确定：
Q=65∏dsl (k)1/3
公式中
ds------过滤器直径取0.3m
l-----过滤器进水部分长度取3m
k-----含水层的渗透系数，取卵石层渗透系数K=150m/d
q=65×3.14×0.3×4×(150)1/3=1301 m3/d
3.3.3降水井数量计算
N=1.1Q/q
Q-----基坑总涌水量
q-----设计单井出水量
N=1.1 Q/q=1.1×7229/976=5 口
3.3.4水泵选用
根据单井涌水量，要求水泵流量不小于54.2 m3/h,扬程不小于20m，建议选用175QJ60-2型潜水泵。
3.3.5降水井布置
根据降水量的计算确定的降水量，决定降水井的位置及数量，井距基坑边1.5米单排环形布置5口井，并布置降水观测井一口来观察水位的变化。
3.4降水时间：
在降水设备安装完后，开始抽水7天后即可开挖基坑，基坑开挖后，靠既有汤线一侧堆码土袋防护基坑。至地下施工完成后，即可停止降水。
3.5、降水井工艺措施要求：
3.5.1井点管应有保护措施，防止杂物掉入管内。
3.5.2当井点施工结束后，应立即着手安装水泵，水泵与干管设置3%的坡度。
3.5.3降水系统各部位均应连接严密，不得漏水、漏电、漏气，检查水泵正反转。
3.6、组织及安全措施
3.6.1降水工程由现场领工员，全面组织领导降水工程，落实降水方案。
3.6.2现场技术员全面解决降水工程中的技术难题。
3.6.3每班两名技术熟练的工人值班操作，认真检查设备运行情况，保证机械设备正常运行。
3.6.4降水设备严格按规范规定安装，降水工程设专用配电盘，各种机械设备应有足够的备件，保证在机械出现事故1小时内排除，并正常运转。
3.6.5施工现场应有备用电源，确保降水机械连续运行，防止意外事故。
3.6.6设专人观测水位及周围建筑物沉降，保证建筑物的安全。
4防护方案设计
4.1概述
本基坑防护采用钢筋混凝土防护桩防护方案。防护桩桩径采用0.6m, 桩中心间距1.2m,深度10m,嵌入承台底4.5m,共14根，距既有线中心10m均匀布置。具体布置见《赖家河中桥2#台基坑钢筋混凝土防护桩示意图》。
4.2.1平整场地，清除坡面危石浮土，坡面有裂缝或坍塌迹象者应加设必要的保护，铲除松软土层并夯实。
4.2.2施测桩基十字线，定立桩孔准确位置。
4.2.3孔口四周挖排水沟，作好排水系统，及时排除地表水，搭好孔口雨棚，合理堆放材料和机具，不使孔壁压力增加和影响施工。
4．2.4井口周围用钢护筒予以围护，其高度高出地面20～30CM，防止土石、杂物滚入孔内伤人。若井口地层松软，为防止孔口坍塌，须在孔口周围加固。
4.2.5浇筑桩身砼，当自由倾落高度超过2m时，砼必须通过溜槽或串筒进行施工，并采用插入式振捣器振捣密实。当孔内渗水量过大影响砼浇筑质量时，先抽水后浇筑，保证砼浇筑质量。对于开挖桩孔口，除留出碴孔外，其余部分必须满铺木板，防止杂物落入孔内伤人。距桩孔口1m范围内的地面上，不得堆放任何物资。
5结语
本项目采用井点降水与钢筋混凝土防护桩相结合的防护方法，将设计图纸提供的钢板桩防护方法代替，不但从工艺上优化了设计方案，而且大大降低了施工成本，故此方法在类似基坑开挖防护中值得推广应用。
参考文献：
余志成，施文华深基坑支护设计与施工.北京：中国建筑工业出版社，1999
郭勇刚,董春灵 南京地铁深基坑降排水施工技术[Ｊ].铁道建筑技术,2004
龚晓南，高有潮，深基坑工程设计施工手册.北京：中国建筑工业出版社
JGJ 120-99，建筑基坑支护技术规程
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。