管井降水在深基坑中的应用

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