江津区某医院综合楼基坑降水方案的研究

江津区某医院综合楼基坑降水方案的研究

匡波、王昌浩、王炬

（重庆市设计院有限公司 重庆400015）

摘  要：本研究针对位于重庆市江津区某医院综合楼项目，探讨了基坑降水方案在复杂地质条件下的应用。基坑工程涉及到不同地质层的存在，包括粘土、卵石和粉砂层，其渗透系数差异显著。针对这一情况，传统的单一降水方案已难以满足工程需求。本研究以应用型研究为导向，旨在探讨在复杂地质条件下的最优降水方式，并通过现场验证找出最合理的降水方法。

关键词：基坑降水方案；复杂地质条件；渗透系数；现场验证；工程安全

1 引言

在重庆市江津区某医院综合楼的工程建设中，深基坑工程因其复杂的地质条件面临着挑战。基坑边坡稳定性及地下水对工程的影响至关重要。针对该地区地质复杂、地下水丰富等特点，基坑降水方案的研究显得尤为关键。本研究旨在针对该医院基坑工程的特殊地质条件，通过探讨复杂地质条件下的最佳降水方案，以确保基坑工程的安全实施。通过对不同降水方式的比较和现场验证，确定最合理的降水方案，并为类似工程提供可靠的技术支持，为工程施工提供指导和保障。

2 设计和实验

2.1 项目概况

该项目位于重庆市江津区，总建筑面积为49932.02平方米，涉及基坑边坡高度约为10.2米至11.6米，基坑面积为8474.8平方米，基坑底部标高在-11.2米至-12.00米，抗浮水位在-7.3米。项目地质情况复杂，包括粘土层、粉砂层和卵石层，分布不均，其渗透系数存在显著差异。基于这样的地质特征，项目基坑面临着地下水对基坑边披稳定性的重大挑战[[1]]。

2.2 地质条件分析

该地区地质条件多样，涵盖粘土层、粉砂层和卵石层，其分布不均匀且渗透系数存在显著差异。粘土层渗透系数较低，而粉砂和卵石层的渗透系数相对较高。这种地质条件对基坑降水方案设计提出了挑战，传统的单一降水方案已无法满足工程的要求。在地质条件分析中，需要充分考虑不同地层的渗透特性，以及其对降水方案的影响。此外，还需结合基坑工程的具体要求和环境特点，确定适应性强、可行性好的降水方案，以保障工程的安全施工和稳定运行。因此，本研究将通过对地质条件的综合分析，探索最适合复杂地质条件下的降水方案。

2.3 降水设计

本工程含水层渗透系数卵石土层渗透系数为3～6m/d;人工填土渗透系数为1.50～1.76m/d，渗透系数较大，为中等透水层；粉质粘土渗透系数为0.31～0.42m/d，渗透系数小，为弱透水层。粉砂渗透系数为3.4～4.5m/d，渗透系数较大，为中等透水层；泥岩渗透系数0.01～0.05m/d，渗透系数小，为弱透水层；砂岩渗透系数0.91～1.35m/d，渗透系数较大，为中等透水层。本工程透水层主要为卵石层为主，因此设计时仅考虑卵石层的作用。根据地勘报告，卵石层的渗透系数取k＝6.00m/d；

1）基坑涌水量计算：

根据建筑基坑支护技术规程，基坑涌水量采用块状基坑出水量公式计算[[2]]：

式中：Q—基坑涌水量，m3/d；

k—渗透系数，取k＝6.00m/d；

S—设计降深，S＝14.00-7.3＝6.70m；

H—含水层厚度，即静止水位至基岩面的距离，取H＝20.00 m；

R—影响半径，

—基坑等效半径，=62.3；

2）单井理论出水量计算

单井的出水量按下述管井经验公式计算：

—过滤器半径（m），本工程管井管直径0.2m，＝0.1；

—过滤器进水部分长度（m），即R/10长度为6.00m；

；

3）降水井数量计算

计算公式为：；

Q—基坑总涌水量；

q—单井出水量，由于水泵出水量高于管井理论出水量，以理论出水量为准计算，取q＝487.3m3/d；

。

即n取8>7.56时满足降水井数量要求,根据平面，考虑降水井间距不超40米，取n=10。

4）降水井深度

Hw= Hw1+ Hw2+ Hw3+ Hw4+ Hw5=16.50m

其中：Hw1表示基坑深度，取6.00m（第二阶开始算）；

      Hw2表示降水位距离基坑底的深度,取2.00m；

      Hw3表示降水期间地下水位变幅,取2.0 m；

      Hw4表示滤管长度,取4.50m；

      Hw5表示沉沙管长度,取2.00m；

2.4 现场实验设置

为验证设计的多元化降水方案的可行性和有效性，本研究在项目基地进行现场实验。本工程降水井所占基坑周长约为470m，根据《建筑基坑支护技术规程》[2]和当地降水施工经验，降水井间距不宜大于40m，综合本工程特点及现场、周边环境条件，实际设置10口降水井。根据基坑涌水量、单井出水量的计算结果及设计降深，选用QJ型潜水泵。水泵流量不小于25m3/h，扬程不小于20m，电机功率5.5kW，日抽水量为25×24＝600m3/d。抽水过程中，每井一台水泵，带吸水铸铁管或胶管，配上一个控制井内水位的自动开关，在井口安装75mm阀门以便调节流量的大小，阀门用夹板固定，井点系统并预留2～4台水泵备用。

降水管井针对不同地质层，在考虑工程实际施工情况的同时，结合地质特点确定降水点、降水量及降水频率等参数。同时，采用现场监测设备对地下水位、基坑稳定性等关键指标进行实时监测和记录。通过对降水方案的实地应用和现场监测，将评估降水的效果并分析其适用性和可行性。实验结果将为最佳降水方案的确定提供重要依据，并为类似工程提供可靠的技术指导和经验积累。这样的现场实验设置将确保研究结果的可靠性和实用性。

3 实验结果

3.1 降水方式效果评价

在实验中，针对地质条件的多样性，对管井降水方式进行了系统比较和分析。针对粉质粘土、粉砂和卵石层的渗透特性，通过实验观察和数据收集，发现单一降水方式在应对复杂地质条件下存在局限性，无法充分应对不同地层的渗透特性，单采用管井降水，无法实现理论上的降水效果。因此，该项目在实际实施过程中，在基坑中部增加了排水沟和集水坑配合降水管井一同降水，最终达到设计降水效果。

图3.1 施工现场照片

结合多种降水方式的组合或逐层调整降水方案，在保证基坑稳定的同时，实现了更为有效的地下水控制。特别是针对粉质粘土层渗透系数较低的情况，传统降水方法的效果有限。然而，结合粉质粘土层特性采用更温和、持续的降水方式，可以更好地控制地下水位，提高工程的稳定性。对于渗透性较高的粉砂和卵石层，采用较高强度的降水方式则取得了较好的效果。这些结果表明，在复杂地质条件下，单一降水方式无法满足基坑工程的要求。因此，结合不同地层特性设计多元化的降水方案，是保障工程安全施工的关键。

3.2 渗透系数差异对降水效果的影响

实验结果显示，地质层渗透系数的差异对降水效果具有显著影响。针对粉质粘土、粉砂和卵石层的渗透特性差异，观察到不同地层渗透系数的差异直接影响了降水方案的效果。在实验中，发现由于其较低的渗透系数，使得传统的单一降水方式难以达到理想效果。对此，调整了降水策略，采用了更为温和、持续的降水方式，有效控制了地下水位，提升了工程稳定性。而粉砂和卵石层由于其较高的渗透系数，传统降水方式能够相对较好地控制地下水位。然而，对于这些地层，发现采用更高强度的降水方式能够更为有效地降低地下水位，进一步确保了基坑工程的稳定性。这些观察结果表明，地质层渗透系数的差异性对降水效果产生了直接影响。针对不同地层特性设计不同强度和方式的降水方案，是更有效地控制地下水位、确保工程稳定性的关键因素。因此，在基坑工程中，根据地质条件的渗透特性差异性进行差异化的降水方案设计，显得尤为重要和必要。具体的地质层渗透性对不同降水方式的响应如表3.1所示：

表3.1 地质层渗透性对不同降水方式的响应

4 结论

通过对复杂地质条件下基坑降水方案的研究，得出了以下结论：针对重庆市江津区某医院综合楼类似地质条件下的基坑工程中，地质层的渗透系数差异对降水效果具有显著影响。传统的单一降水方式难以满足不同地层的需求，因此，针对不同地质层特性设计多元化的降水方案是保障基坑工程安全施工的关键。结合地质条件，采用不同强度和方式的降水，可以更有效地控制地下水位，确保工程的稳定性和安全性。

参考文献：

[[1]] 苏海亮.广东某下沉式立交基坑涌水量及降水方案的研究分析[J].《广东公路勘察设计》,2014:43-47.

[[2]] 《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012[S].2012.