承压水减压降水技术

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【摘 要】：杭州地铁1号线江南风井基坑开挖深度为29.271m，共设置六道支撑，为目前杭州地区最深的基坑之一，基坑下部的圆砾层承压含水层是威胁基坑安全的重要因素之一。本文以本工程为案例重点分析承压水非完整井在本基坑降水工程中的重要作用。

【关键词】：非完整井，含水层厚度， 承压水减压

中图分类号：TU473.3文献标识码： A 文章编号：

【 pick to 】 : hangzhou metro line 1 south wind shaft excavation depth is 29.271 m, has set up six support, in hangzhou are for one of the deepest pit, pit bottom round gravel layer confined aquifer is one of the important factors threaten the security of a foundation pit. Based on the engineering as a case analysis of confined water nonholonomic well plays an important part in the foundation pit dewatering engineering.

【 key words 】 : not complete well, aquifer thickness, pressure on water stress

1工程概况

杭州地铁1号线工程南起萧山湘湖站，向北至钱塘江边的滨江站，下穿钱塘江至江北岸的富春路站，经城站火车站…文化广场向东至火车东站，经七堡车辆基地、在九堡客运中心分别向东、北延伸为下沙线、临平线。下沙线自九堡东经下沙公共中心区至下沙东部居住区；临平线向北经乔司、临平城中心至城北工业区；线路全长61.42km。共设37座车站，其中高架站8座，地下站29座。

杭州地铁1号线Ⅱ标滨江站～富春路站区间拟建工程位于滨江站至富春路站之间，横穿钱塘江，区间全长2952.20m，为地下双线单圆盾构隧道，隧道外径6.2m；在南北两岸各设置一座中间风井，江中设置区间联络通道两座（一座兼泵房）；钱塘江中段盾构区间走向基本与钱塘江流向方向垂直，长度约1310m。

江南风井开挖深度及围护深度见下表：

表1-1 工程开挖深度及围护深度

①尺寸为基坑的外包尺寸，附属结构与盾构区中间设有连续墙。

②江南岸自然地面标高为+6.75m，本文中所提及的深度非特殊说明，均以此标高为准。

2工程地质、水文地质条件

场地地下水主要为第四系松散岩类孔隙潜水、孔隙承压水以及基岩裂隙水。根据地下水的含水介质、赋存条件、水理性质和水力特征，勘探深度内可划分为第四系松散岩类孔隙潜水和承压水以及基岩裂隙水。

1、潜水

拟建场地浅层地下水属孔隙性潜水，主要赋存于表层填土及③2～③7层粉土、粉砂中，由大气降水和地表水径流补给，地下水位受季节以及钱塘江地表水的影响较大。勘探期间测得钻孔静止水位埋深4.95～7.60m，相应高程0.41～2.02m。

2、孔隙承压水

第一孔隙承压水

场区内有两层承压水。第一承压含水层分布在⑥3粉砂层中，含水层厚度小，风井范围内厚度不到1m，水量小～中等，由于地下连续墙穿透了⑥3层，第一承压水对江南中间风井底板稳定影响较小，勘察未对实际水头进行测量。

第二孔隙承压水：

钱塘江南岸承压含水层主要分布于深部的2层圆砾层中，水量较丰富，隔水层为上部的淤泥质土和粘土层（④、⑥、⑧、⑩层）。承压含水层顶板高程为-38.02～-37.20m，隔水层顶板高程为-15.25～-16.00m；2007年3月至4月1日实测承压水位埋深在地表下6.25～7.45m，相应高程为-1.53～-2.73m。

3、基岩裂隙水

基岩裂隙水：赋存于强风化、中风化基岩中，含水量主要受构造和节理裂隙控制。由于场地基岩裂隙不发育，故基岩裂隙水水量一般较小。

3管井降水的地下水渗流规律讨论

承压水是深基坑工程最直接最重要的安全隐患，如何科学合理的处理承压水问题一直是深基坑工程的重要课题。目前国内承压水减压技术主要是以地区经验为主，同时经典的理论计算公式，主要都是从供水的角度考虑，总结的相关规律也都是以供水为目的。因此，作为基坑工程建设的重要部分，承压水减压技术就要求必须从工程的角度重新考虑有关地下水渗流的规律及特征。

承压水减压的降水方案设计的基本原则应该是“一大两小”，即“坑内水位降深最大的同时抽水量最小，坑外水位降深最小”。根据经典理论的论述：

“地下水流向非完整井的水流形式与完整井的水流形式有所不同。以承压井为例，地下水流向完整井的水流为平面径向流，流线是对称井轴的径向直线。而流向非完整井的水流，由于受井的不完整性影响，流线在井附近有很大弯曲，垂向分速度不可忽略，因而向非完整的地下水流为三维流。

地下水流向非完整井得另一个特点是，在其它条件相同时，非完整井的流量小于完整井的流量。这是由于流线弯曲、阻力大的缘故。”

根据以上的论述，基坑承压水减压方案设计，在满足单井要求的出水量的情况下，应尽量采用非完整井。即采用 “浅井密布，合理设置井结构，合理布置井位”的承压水减压思路。

4有限含水层厚度中的非完整井

当含水层厚度有限时，不仅要考虑隔水顶板对水流的影响，还要考虑隔水底板的影响。Muskat研究了有限厚含水层中井过滤器与隔水顶板相接时稳定流的水头分布，采用汇线无限次映像得承压水不完整井的流量为：

式中：

K——渗透系数，m/d；

——井中水位降深，m；

M——含水层厚度，m；

R——影响半径，m；

——抽水井半径，m；

；A为伽马函数，可由下图直接查出。（注：上式在的条件下，误差不超过10％）

图4-1 A与的关系曲线

根据江南风井的现场抽水试验获得的水文地质参数，理论验算在同样降深的情况下非完整井的单井流量关系曲线。根据工程详勘报告及现场抽水试验获得的水文地质参数如下：

根据以上参数，在井内水位降深一定的情况下，非完整井的相应出水量如下图：

图4-2 承压井的完整性与出水量之间的关系曲线

由上图可以知道，随着过滤器延长，同样降深的情况下，单井出水量也在明显增大。从基坑降水的角度设置降水井结构时，在单井出水量能够满足基坑水位降深要求的情况下，应尽量使用非完整井，以减少总的抽水量，在赋水性好的圆砾层中降低排水压力，提高环境保护的能力。

5江南风井基坑降水效果

采用有限元计算基坑降水的总涌水量约为9200m3/d，l/M＝0.25时，单井出水量约2400 m3/d，需要布置降水井4口，同时设置1口观测备用井。降压井井位及井结构图如下：

图5-1 降压井平面布置图

图5-2 降压井平面布置图

坑内群井降水试验，采用逐个开启降压井的抽水运行方式，Y2抽水2个小时后增开Y3，2小时后增开Y4，再过2小时后增开Y1，逐步开启坑内Y1~ Y4。观测坑内（YG1）、坑外（G1）水位降深变化情况。

表5-1 坑内抽水试验工况表

图5-3 坑内YG1水位埋深-时间变化曲线

根据坑内群井降水试验结果，江南风井采用非完整井降水，取得了很好的降水效果。预测坑内涌水量为9200m3/d，与实测结果8192m3/d误差为12％，证明的本工程圆砾层承压水是可降的。

6 结语

杭州临江圆砾层中优质的减压降水设计就是在水量与坑内水位降深之间找到一个很好的平衡点。因为该层承压水水量极为丰富，如不细化设计，而采用强制抽水的办法，排水及用电将是一个很难解决的问题。因此，降水方案设计过程中，如何做到在满足水位降深要求的前提下做到基坑涌水量最小化就是决定承压水减压方案是否可行关键问题。本文从基坑降水的角度阐述了非完整井在类似地层中降水的重要左右，具有一定的普遍意义。

7 参考文献

[1] GB50027-2001《供水水文地质勘察规范》.中华人民共和国建设部.2001.

[2] DB33/T1008-2000《建筑基坑工程技术规程》.浙江省建设厅.2000.

[3] DB33/1001-2003《建筑地基基础设计规范》.浙江省建设厅. 2003.

[4] JGJ120-99《建筑基坑支护技术规程》.中华人民共和国建设部.1999.