关于风力发电基础地下潜水及承压水治理方案的研究  

关于风力发电基础地下潜水及承压水治理方案的研究  

董长俊

 中国电建集团河南省电力勘测设计院有限公司  河南郑州   450000

摘要：对地下水资源丰富地区基坑降水实施方案的分析，在采用管井降水和基坑明排降水均无法满足现场施工需求时，采用封井埋管引流的方式处理基坑潜水及承压水，加快工程施工进度。经分析此方案具有投资成本低、缩短工期，降低施工成本，施工方便，对工人专业性要求不高等优点。

关键词：地下水资源充沛；封井埋管引流；加快施工进度

1背景

随着近些年国内风电的大力发展及技术的进步，平原风电场迎来快速的发展。平原风电场普遍面临土地资源紧缺的挑战，如何合理规划并使用有限的土地资源非常关键。在人口密集的平原地区修建风电场，最大的难题是与当地群众和政府沟通，群众觉得项目占用了土地，政府认为影响了环境，因此在这些项目建设中，应考虑如何做到协调发展，解决风电项目与自然环境和谐发展。根据上述情况，平原风电场选址尽量避免占用可耕地，为解决上述矛盾，坑塘成为平原风电场选址的最佳选择。

风机基础是风机的重要组成部分，考虑到平原风电场的地质条件，多数风电机组采用桩基础方案，增加地基承载力。但采用桩基础方案，施工时地下水是最大的干扰因素，给基坑开挖带来极大的困难。基坑开挖最先需要处理的就是降水问题，降水问题如不能有效解决，在基坑开挖过程中将会困难重重。

为解决上述降水因素对基坑开挖的影响，本文提出“封井埋管引流”的处理方法配合管井井点降水、明沟排水治理基坑积水。运用此法解决因天气、地下水资源丰富等因素对现场施工影响较大时，在有限的施工条件下加快施工进度的推进。

2潜水、承压水的定义及影响

1）潜水：

①定义：饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。潜水没有隔水顶板，或者只有局部的隔水顶板，潜水的表面为自由水面，称作潜水面；从潜水面到隔水底板的距离为潜水含水层的厚度。潜水面到地面的距离为潜水埋深深度。

②影响：基坑开挖时，基坑里的大量积水和地下水的渗流会影响工程施工；若坑底和坑壁长期处于地下水淹没的状态下，土体强度降低，则基坑的安全和稳定受到威胁。

2）承压水：

①定义：是指充满于两个隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水。上、下均为连续的隔水层，分别是隔水顶板和隔水底板，两者之间的距离为该承压含水层厚度。承压性是承压水的重要特性，只有钻孔揭穿含水层顶板时，才可见承压水，水位将顺着钻孔上升到含水层顶板以上一定高度，高出含水层顶板的距离便是承压水头。如果钻孔中的水位高出地表，钻孔能够自溢出水。

②影响：承压水对基坑底板和基坑施工的危害较大，一般由于埋深大、水头高、水量大等因素。当基坑开挖到一定深度后，导致基坑底面下的土层自重应力小于下伏承压水压力，承压水将会冲破上覆土层涌向坑内，坑内发生突水、涌砂或涌土。基坑突涌往往具有突发性质，导致基坑围护结构严重损坏或倒塌、坑外大面积地面下沉或塌陷、危及周边建(构)筑物及地下管线的安全、施工人员伤亡等。

3施工过程中常用的基坑降水方法及运用

1）明沟加集水井降水是一种人工排降法。它具有施工方便，用具简单，费用低廉的特点，在施工现场应用的最为普遍。在高水位地区基坑边坡支护工程中，这种方法往往作为阻挡法或其他降水方法的辅助排降水措施，它主要排除地下潜水、施工用水和天降雨水。

2）轻型井点降水（一级轻型井点）是国内应用很广的降水方法，它比其他井点系统施工简单、安全、经济，特别适用于基坑面积不大，降低水位不深的场合。该方法降低水位深度一般在3-6m之间。轻型井点适用的土层渗透系数位0.1-50m/d，当土层渗透系数偏小时，需要采用在井点管顶部用粘土封填和保证井点系统各连接部位的气密性等措施，以提高整个井点系统的真空度，才能达到良好的效果。

3）管井井点降水适用于渗透系数大的砂砾层，地下水丰富的地层，以及轻型井点不易解决的场合。每口管井出水流量可达到50-100m3/h，土的渗透系数在20-200m/d范围内，降低地下水位深度约3-5m。这种方法一般用于潜水层降水。

4）深井井点降水是基坑支护中应用较多的降水方法，它的优点是排水量大、降水深度大、降水范围大等；适用的土层渗透系数为10-250m/d、降低水位深度可大于15m，常用于降低承压水。它可以布置在基坑四周外围，也可布置在基坑内。这方法与其他井点系统组合应用降低水位效果更好。

4 施工中出现的问题及对后续施工的影响

     以某平原风电项目为例，此风电场基础形式采用的是桩基础，桩的形式为预制预应力混凝土管桩，设计长度为19m∽23米，桩顶3米范围内用C45微膨胀细石混凝土进行填芯，沉桩采用锤击方式。桩基施工完成后，采用管井井点降水的方式进行降水作业，通过现场监测，当地下水位线低于基坑开挖标高50cm时，开始进行开挖。在基坑开挖时，正值当地雨季，天然降水和地下水正值充沛时期。开挖过程中存在过多的不确定因素，现场施工发现的问题如下：

1）预制预应力混凝土管桩桩芯冒水的问题。因预制预应力混凝土管桩在施工过程中，由于桩尖埋置较深，往往受地下承压潜水影响出现桩芯冒水现象，如若处理不好将影响后续的管桩填芯及垫层混凝土浇筑，甚至可能会对基础承载力产生影响。

2）基坑底部突涌、渗水、泌水的问题。基坑在开挖过程中会出现局部返水、渗水、突涌、泌水等现象。如若处理不好将影响后续的垫层混凝土浇筑，甚至可能会对会坏地基强度，造成基坑失稳。

5解决上述问题的具体施工方法

1）针对“预制预应力混凝土管桩桩芯冒水”问题的处理方法步骤是：①钢筋笼放入管桩前，在钢筋笼内部预埋一根φ25mm的PVC管，高度超出垫层200mm；②浇筑桩芯和垫层混凝土，待混凝土达到一定强度；③混凝土强度满足施工要求后，将桩芯上端300mm的混凝土凿掉，将预埋的PVC管多余部分截除后用堵头封堵，在管桩侧面钻一个φ10mm的预留孔；④桩头清理干净，用速凝型堵漏宝表面封堵（50mm厚），同时铺设一层丙纶布；⑤刷粘接剂，用C50微膨胀混凝土填芯修补；⑥待填芯混凝土强度满足施工要求后，管桩侧壁预留孔用油性聚氨酯注浆材料注浆封堵。

2）针对“基坑底部突涌、渗水、泌水”的问题的处理方法步骤是：①基坑内钻φ500mm的管井（井管留置透水孔），深度2m，井口采用φ300的钢板止水环（500mm高）；②埋设一根φ110mm的引流管（镀锌钢管）与止水环焊接，管底标高与止水环底部标高相同，超出基础外侧200mm；③垫层浇筑完成后，止水环用10mm厚的钢板进行封堵；④预埋钢待基础混凝土浇筑完成后，采用水泥基灌浆料对管道及预埋管井进行注浆，用10mm厚的钢板对管口进行封堵。

上述处理方法在运用时，需要采用管井井点降水和基坑明排的方式配合。

6、结论

本文通过对“封井埋管引流”方法配合管井井点降水、明沟排水治理基坑积水的阐述，在实际施工中解决了，管井降水和基坑明排降水无法满足现场施工需求时，整体加快了在恶劣天气条件下的施工进度，保证了施工安全。

优点：缩短工期，降低施工成本，施工方便，对工人专业性要求不高。

参考文献

DBT29-229-2014《建筑基坑降水工程技术规程》

GB50202-2018《建筑地基工程施工质量验收标准》

DBJ04T405-2020《建筑基坑降水工程技术标准》

GB55030-2022《建筑与市政工程防水通用规范》

GB 50208-2011《地下防水工程质量验收规范》