长江漫滩地区水利工程深基坑降水浅析

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摘 要：长江漫滩地区地质条件异常复杂，常常夹有厚薄不均的淤泥质粘土隔水层，隔水层以下的承压水层与长江相连。常规的降水法因其适用范围的限制，难以对此类地区进行有效降水。该文将论述通过联合降水方法，在基坑周围设置井点预降地下水，将大部分水体通过井点排出，同时在基坑内设置表面排水装置进行局部降水，可以准确控制基坑内地下水位。工程实践证明该法适合长江漫滩地区深基坑工程。

关键词：长江漫滩 深基坑 降水

中图分类号：TV521 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（c）-0048-02

水利工程深基坑开挖施工使原有的基坑周围的水、土应力平衡受到破坏，土体发生变形，当变形达到一定程度就会危及到基坑本身以及周围建筑物的安全[1]。在施工过程中，为了保证施工安全和减少基坑开挖对周围环境的影响，需要选择合适的降低地下水水位或水头的方法对基坑进行降水。科学合理的降水方案对于基坑工程顺利开展有着积极意义。

（1）可以防止基坑坡面和基底的渗水，保证坑底干燥，便于施工开挖。

（2）同时增加边坡和坑底的稳定性，防止边坡或坑底的土层颗粒流失，防止流砂产生。

（3）减少土体含水量，有效提高土体物理力学性能指标。对于放坡开挖而言，可提高边坡稳定性，对于支护开挖，可以增加被动区土抗力，减少主动区土体侧压力，从而提高支护体系的稳定性和强度，减少支护体系的变形。

（4）提高土体固结程度，增加地基土抗剪强度。适当降低地下水位的方法可以减少土体含水量，提高土体固结程度，减少土中空隙水压力，增加土中有效应力，增强土体抗剪强度。

（5）降低下部承压水水头，减少承压水头对基坑底板的顶托力，防止基坑突涌。

1 常规降水法在长江漫滩地区的适用性

长江漫滩沉积层，地质条件异常复杂，常常夹有厚薄不均的淤泥质粘土层[2]。该土层是由于古河床侧向移动和河水周期性泛滥形成的。在长江作用下河床常常一岸受到侵蚀，另一岸发生堆积，于是河床不断发生位移。受到堆积的一岸，由河床堆积物形成边滩，随着河床的侧移边滩不断扩大。洪水期间，水流漫到河床以外的滩面，由于水深变浅，流速减慢，便将悬移的细粒物质沉积下来，在滩面上留下一层细粒沉积，逐渐形成河漫滩淤泥质粘土层。该土层透水性弱、力学强度低，其下部由强度低，透水性强的砂、砾、卵石层构成。下部土层不仅透水性比上部土层大好几个数量级，而且直接受江水充足的补给。由于地质条件的复杂性，以下所列出的常规的降水方法在该地区难以达到预期效果。

（1）表面降水法。该法属于重力降水，适用于渗水量不大的基坑。利用设置在基坑周围的明沟、集水井和抽水设备，将地下水从集水井中不断排走，使得基坑处于干燥状态。此方法适用于中等面积建筑物基坑的排水，适合土层为渗水量不大的粘性土、碎石土和粗砂土。长江漫滩地区地下水丰富，单纯使用表面降水法难以达到基坑降水的要求。

（2）轻型井点降水法。该法属于利用真空负压加速抽取地下水的方法，适用于渗透系数为0.1～5.0 m/d的土层。该降水法在工程竖向埋设一系列井点管深入含水层内，用连接管将井点管与集水总管连接，再与真空泵和离心水泵相连进行抽水，使得地下水位降到基坑以下。此方法适合土体渗透系数不大，需要利用真空负压加速抽取的情况[3]。长江漫滩地区土层不均匀，常常夹有渗透系数较大且与江水相通的粉细砂、砂砾层。轻型井点法抽取该土层地下水时，江水会源源不断地补给，降水效果差。

（3）喷射井点降水法。该法是在井点管内部装设特制的喷射器，用高压水泵或空气压缩机通过井点管中的内管向喷射器输入高压水或压缩空气形成水气射流，将地下水经井点外管与内管之间的间隙抽出排走[4]。该法排水强度大可以代替多层轻型井点降水。在长江漫滩地区遇见江水相通的粉细砂、砂砾层时，降水效果差。

（4）电渗井点降水法。该法是在轻型井点或喷射井点管的内侧加设电极，通以直流电，利用粘土的电渗现象和电泳特性，使渗透系数较小（K

（5）管井井点降水法。该法是设备由滤水井管、吸水管和抽水设备等组成。具有井距大，易于布置，排水量大，降水深（>15 m），适用于渗透系数大（20～250 m/d）、砂土类、地下水丰富、面积大、时间长的降水工程应用。利用管井进行重力集水，再利用水泵将水抽出。在长江漫滩地区局部地蛹杏泻翊蟮母羲土层，而其上部又是中等透水的土层时，在地下水水头差较小的情况下，降水效果不佳。

（6）深井井点降水法。工作原理是利用深井进行重力集水，在井内用潜水泵进行排水以达到降水或承压水压力的目的。它适用于渗透系数较大、涌水量大、降水较深的砂土、粉质砂土。在长江漫滩地区使用局限性与井管井点降水法相似。

2 长江漫滩地区深基坑排水关键技术

长江漫滩地区有淤泥质粘土的隔水层，隔水层以下的承压水层与长江相连。由于长江漫滩地区的淤泥质粘土层的存在，使得该地区深基坑降水有别于其他地区。单一的降水法难以满足工程需要，需要将多种降水方法有机整合，根据地质情况灵活运用。

深基坑降排水量一般比较大，表面降水法排量不够。各类井点降水法由于地质条件复杂、地下土层不均匀，难于准确控制基坑内地下水位。如果将两种排水法结合，利用井点降水法对基坑周围的地下水进行预降，再利用表面排水法准确控制地下水的高度可以得到较好的降水效果。

联合降水法就是将井点降水法与表面降水法进行有机结合。在基坑周围设置井点，可以预降地下水，将大部分地下水通过井点排出。在基坑内设置表面排水装置，对坑内进行准确降水，确保基坑开挖过程中基坑内地下水位低于开挖面0.5 m。

在长江漫滩地区上层土体渗透系数较大，中间或局部夹有渗透系数较小的隔水层，下层为渗透系数为10～200 m/d。综合考虑可以选用管井井点降水法与表面降水法的组合。管井井点能降低含水层水量较大、渗透系数较大的潜水、承压水，与管井井点连接成同一系统的表面降水装置，能同时降排上层滞水、潜水及地面雨水，能有效地控制地下水对工程的影响，成功做到基坑施工干作业。在深基坑开挖前，进行工程地质施工复勘并结合工程地质勘察报告及水文地质条件，确定施工范围各地层土体的分布范围、层序、高程、渗透规律及地下水埋藏条件。通过理论计算分别得出各部降水施工参数，并确定管井井点及表面降水装置的位置、数量和高程。

3 工程应用

3.1 在南京板桥河闸扩建工程的应用

原板桥河闸建于1996年，设计流量124 m3/s，分三孔，单孔净宽6 m，闸底板高程3.5 m（吴淞高程）。2015年底进行扩建，扩建后的板桥河闸采用闸站结合的布置型式，扩建水闸设计流量为450 m3/s，水闸分5孔布置，每孔净宽6 m，闸底板高程3.5 m，基坑底面高程1.3 m，局部0.95 m，堤顶（基坑顶面）高程12.45 m，新建补水泵站设计流量为4 m3/s。

该工程基坑高程3.29～12.00 m土层为粉质粘土，渗透系数最大值为0.0065 m/d，高程2.39～3.29 m范围土层为淤泥质粉质粘土，渗透系数最大值为0.0018～0.009 m/d。根据工程现场及工程地质条件等情况，施工降排水采用井管2处配合表面降水施工装置6处，进行联合降排水，使得基坑底部土层中动水力减小，动水方向朝下，地下水由水泵排出基坑外，从而确保施工期间基坑处于无水状态，以确保基坑稳定和建筑物正常施工。

3.2 在南京长江干堤防洪能力提升工程的应用

南京长江干堤防洪能力提升工程雨花台区2012年度工程一标段何家圩泵站工程深基坑，紧邻长江，地质条件异常复杂。通过计算确定基坑降水采用联合降水法，采用管井4口深18 m，减压降水井6口，深2.7 m，表面降水施工装置一套，顺利地完成了深基坑降水工程。

在何家圩泵站附近地质条件相同，规模及基坑各部高程也基本相同的泵站采用传统的轻型井点降水工艺（二级降水），其结果是轻型井点降水失败，增加轻型井点后还是效果不佳，重新组织专家现场论证，采取增设13口大口径管井降水，结果工期延误，经济损失严重。

原降水设计的问题在于井深太大，管井贯穿整个含水层，该层与江水相通，导水性能极强。群井降水时抽取的地下水中江水占有较大比重，造成单井涌水量很大，而地下水位整体降深较小。

4 结语

长江漫滩地区地质条件异常复杂，常常夹有厚薄不均的淤泥质粘土隔水层，隔水层以下的承压水层与长江相连。常规的降水法因其适用范围的限制，难以对此类地区进行有效降水。在这类地区使用联合降水方法，运用井点预降地下水，将大部分水体通过井点排出，同时在基坑内设置表面排水装置进行局部降水，则可以准确控制基坑内地下水位。

⒖嘉南

[1] 周志芳，郭耿新，钟建驰，等.深基坑降水设计中几个问题的讨论[J].勘察科学技术，2004（5）：16-21.

[2] 刘清文，车灿辉.长江漫滩复杂地层条件下超大超深基坑降水设计[J].探矿工程，2013（5）：54-60.

[3] 樊竹锐，李兵.轻型井点降水法在水下承台施工中的应用[J].交通标准化，2012（20）：34-36.

[4] 姚天强，石振华.基坑降水手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2006：2-4，16-21.