管井降水在深基坑中的应用
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2023年10月31日 11:27:26
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  近几年,随着高层建筑的增多,深基坑管井降水利用较为普遍。一些深基坑在设计计算过程中,降水井的设置数量、深度均可以满足要求,但容易忽视降水深度范围内土层工况对降水的影响,下面就深基坑管井降水提出几点意见。 1   工程概况 能达大厦建设工程地处南通经济开发区核心地段,基地用地面积为54810m

 


近几年,随着高层建筑的增多,深基坑管井降水利用较为普遍。一些深基坑在设计计算过程中,降水井的设置数量、深度均可以满足要求,但容易忽视降水深度范围内土层工况对降水的影响,下面就深基坑管井降水提出几点意见。

1   工程概况

能达大厦建设工程地处南通经济开发区核心地段,基地用地面积为54810m 2 ,建筑高度为159m,总建筑面积为119998m 2 ,其中地上面积99912m 2 ,地下面积20086m 2

建筑物总体布局分为三区,北区为5层弧形裙楼,南区为32层主楼,中区是一个主楼和裙楼共享的5层四季大厅(图1)。

     

图1   建筑物总体布局示意

1.1   基坑情况

本工程按照国家85高程,自然地面标高为2.110~3.370m,副楼及裙楼地下室基底标高为-0.800m,开挖深度为3~4m;主楼二层地下室基坑底标高为-7.200,-8.100,-8.500m不等,开挖深度为10.5~11.8m;主楼西侧局部空调机房基底标高-4.100m,开挖深度为7.4m。

1.2   基坑周边条件

本工程中标高士0.000相当于国家85高程4.700m,拟建场地地貌类型为长江下游冲积平原区新三角洲平原,成陆时间较晚,主要覆盖第四纪松散沉积物。场区地势较平坦,相对高差一般小于0.600m,孔口高程一般为2.600~3.200m。在场地北侧及南侧各有一条明河分布,无淤泥,该明河宽约10~30m,勘察期间该明河水面高程为1.700m,水深0.5~0.7m,明河最大埋深处高程为1.000m。

1.3   地质水文情况

根据江苏省地质工程勘察院提供的《南通经济技术开发区总部大厦岩土工程勘察报告》(下文简称《报告》)表明,场区深度在100m内以浅粉土、粉砂和淤泥质粉质粘土为主。

根据《报告》可知,地下水类型主要为松散土层孔隙潜水及I承压水。孔隙潜水主要赋存于粉土、粉砂中;I承压水主要分布在粉砂、粉细砂和含砾中粗砂里,埋深在26~27m以下的粘性土为两者的隔水层;场地孔隙潜水稳定水位高程为1.790~1.830m,I承压水静止稳定水位高程为-1.000m。

2   设计降水方案

根据主裙楼地下室开挖深度,业主在招标前对深基坑的支护及降水进行了专门的设计和评审,提供了“南通能达大厦地下室基坑支护工程施工图”,深基坑降水采用管井降水,设计主楼深坑内及周边23口降水井井深20m、裙楼基坑内其他降水井深14m。

3   降水方案的分析

3.1   分析一

局部深坑下承压水头验算:(1)承压水所处土层位置以上的覆土厚度h=29.95m;(2)根据《报告》,承压水水头位置在国家85高程-1.000m左右,地面平均标高在国家85高程2.900m左右,则承压水所处土层位置的承压水头压力为 P 1 =280.5kpa;(3)挖深15.3m以下土层自重压力 P 2 =274.1kpa;(4)土层密度取加权平均值 y =18.71kN/m 3

由计算可知 P 1 大于 P 2 ,局部深坑土层厚度不能有效抵抗承压水头压力,对局部深坑部位须采取降低承压水压力的措施,否则将产生管涌现象,对施工产生不利影响。

主楼部位基础施工时应考虑降压井的设置,其他部位挖深相对较浅,只能布置疏干井,控制疏干井布置深度,以有效减小基坑施工地下水降水量,并控制住承压水头,而且还须注意工程桩的施工可能产生承压水渗水通道。

本工程主楼基坑局部挖深15.3m处,每个深坑侧布置2或3口降压井,降压井内径为600mm 2 ,做法同原设计降水方案中的管井,但其布置深度须大于37.45m。

3.2   分析二

根据《报告》,淤泥质粉质粘土夹粉土为微透水层,可作隔水层考虑,其下土层内地下水可认为是承压水。

为此,重新对局部深坑下承压水头进行验算:(1)承压水所处土层位置以上的覆土厚度为 h =23.05m;(2)承压水所处土层位置的承压水头压力 P 1 =211.5kpa;(3)挖深15.3m以下土层自重压力 P 2 =146.1kpa;(4)土层容重取加权平均值 y =18.85kN/m 3

由上计算可知 P 1 远大于 P 2 ,降水井布置深度必须大于23.05m。

4   降水方案的修改

据以上分析,主楼周边23口降水井井深由20m调整到26m,裙楼基坑内其他降水井井深从14m调整到18m,其余做法不变(图2)。

     

图2   主楼地下室管井效果



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