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摘要：结合TLJM化工项目输煤系统翻车机室基坑工程施工的实践，针对地下水对基坑施工的影响，提出地下水的控制措施来降低地下水位，使地下水满足挖土施工的要求，并且不因地下水位的变化，对基坑周围的环境和设施带来危害。
关键词：降水；基坑工程；地下水
Abstract: Combining the practice of TLJM chemical project conveying system foundation pit engineering construction dumper chamber, this paper puts forward the control measures to reduce groundwater underground water level to meet the requirements of the groundwater down-top construction in view of the influence of ground water on foundation pit construction, and not affected by the underground water level and changes of the foundation pit environment and facilities harm.
Keywords: rainfall; foundation pit engineering; groundwater
中图分类号：TU46文献标识码：A 文章编号：
随着经济建设和城市建设的快速发展，地下工程愈来愈多。在地下水位较高的地区进行深基坑开挖时，由于含水层被切断，在压差作用下，地下水必然会不断地渗流入基坑，若基坑浸水，现场施工条件会变差，地基承载力也会下降，在动水压力作用下还可能引起流砂、管涌和边坡失稳等现象。因此，为确保基坑施工的安全，必须采取有效的降水和排水措施, 亦称地下水控制工程。
地下水控制方法有多种，如明沟排水、轻型井点降水、喷射井点降水、电渗井点降水、深井井点降水。选择降水方法时，应综合考虑土层情况、降水深度、周围环境、支护结构种类等因素。下面以TLJM化工EPC项目输煤系统翻车机室基坑施工时提出的降水方案—深井井点降水为例，分析在基坑工程施工时如何控制地下水。
一、工程概况
翻车机室降水区南北长67米，东西宽52m，面积为3484㎡，考虑到边坡的安全，采用1：1.5比例放坡。
据钻孔资料分析，基坑区位于西辽河冲积平原上，含水层颗粒多为细砂，少量中砂，水力特性为潜水。地下水流向为自西向东，据该地区相关资料富水性均在2000~3000m³/d或3000m³/d以上。含水层渗透系数一般在5~20m/d间，考虑到含水层多为细砂，少量中砂的条件，基坑地区一般采用13m/d进行应用。
二、降水方案的确定
因该基坑的开挖深度大，基坑开挖时分三次开挖，第一次放坡1：1.5开挖至-6.0m，然后停止开挖，开始降水。降水采用深井井点降水，在-6.0m处环形布置21口降水井，井深30米。在基坑上周边缘设置排水沟，防止雨季时雨水流入基坑。
该降水方法主要依据当地施工经验及地勘资料提出，方案中对于井点数量的确定及布置的理论说明较简单，首先根据《建筑施工计算手册》（第二版）的第三部分：地下水控制工程，通过以下几方面进行井点分析与计算，验证原降水方法是否满足理论要求。
1、降水方法的选择：
深井井点降水系由滤水井管、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、降水设备和操作工艺简单等优点，适用于渗透系数大，土质为砂类土，地下水丰富，降水深，面积大、时间长的降水工程应用。该方案中需将地下水降至基坑底部以下1米，降水深度约为11米，且该基坑面积较大，故采用深井井点降水是合理的。
2、井点的布置及埋置深度：
当基坑宽度小于6m时，且降水深度不超过6m，可采用单排井点，布置在地下水上游一侧；当大于6m或土质不良、渗透系数较大时，宜布置在基坑的两侧；当基坑面积较大时，宜采用环形井点。因该基坑面积较大，故采用环形井点系统布置是满足要求的。
井点管的埋置深度应根据降水深度及含水层所在位置决定，一般必须将滤水管埋入含水层内。一般按下式计算：
H≥H1+h+iL+l
式中H1为井点埋设面至基坑底面的距离；h为基坑中央最深挖掘面至降水曲线最高点的安全距离（m），一般为0.5m—1.0m，人工开挖取上限，机械开挖取上限；L井点管中心至基坑中心短边距离；i为降水曲线坡度，与土的渗透系数、地下水流量等因素有关。对于环形井点系统可取1/10～1/15；l为滤水管长度。
经计算，H为27米。在该方案中，因为考虑下泵的深度及井管中沉淀部分的需要，井深取30m，井管外壁为400mm，满足计算要求。
3、井点计算：
井点计算的主要内容包括：根据单井井点涌水量和群井（井点系统）涌水量，确定井点管数量和间距，选择抽水系统的类型、规格和数量以及进行井点管的布置等。井点计算由于受水文地质和井点设备效率等多种因素的影响，计算结果只是近似的，对重要工程，其计算结果应经现场试验进行修正。
（1）参数的选取
基坑假想半径：由于该基坑长宽比不大于5，所以可化简为一个假象半径为x的圆形进行计算：
x===35m
抽水影响半径R：含水层多为细砂及少量中砂，查《建筑施工计算手册》，抽水影响半径值在50~200m间，取130+35=165m。
渗透系数：根据地勘提供的数据，13m/d。
（2）基坑总涌水量的计算
降水系统涌水量是以水井理论为依据的。水井根据井底是否达到不透水层分为完整井与非完整井。井底到达不透水层的称完整井；井底未达到不透水层的称非完整井。根据地下水有无压力又分为：水井布置在两层不透水层之间充满水的含水层内，地下水有一定的压力的成为承压井；水井布置在无压力的潜水层内的，称为无压井。
本降水系统为无压非完整井群井井点，采用公式计算
式中：含水层厚度，根据地勘资料，H=23m- 6.5m=17m
基坑的深度为-16m,地下水为要求降至-17m方可施工，故基坑水位下降值为S=17-6.5=11m。
抽水影响半径R=165m
基坑假想半径x=35m
计算结果Q=6712m³/d
（3）计算单井出水量
单井出水量：q=65πdl=360 m³/d
式中d、l分别为滤管的直径和长度。
（4）降水井的数量
井的个数=≈19个
（5）井距的选定
井点管的平均间距D=
式中L、B分别为矩形井点系统的长度和宽度。
经计算D=13m。
该方案中，根据现场实际情况，考虑来自上游地区延流量的影响，基坑西侧以井距11米，布置降水井点7个；北侧及南侧考虑向基坑的渗入，应井距15米，分别各布置井点3个；东侧井距14米，共布置井点6个；廊道两侧各布置井点1个，合计井点数21个。因现场考虑了东侧地下廊道的降水需求，故井点个数和井距满足计算要求。然后根据以上计算结果，选择水泵的型号，本方案中选用了降水泵需25台（4台备用），采用扬程40m，流量30～40 m³/d，电动机率5.5kw的降水泵。
三、降水过程中可能出现的问题：
1、冬季降水维护困难。根据当地的气候条件，冬季最低温度可达到-30℃，若进入冬季仍需降水，则必须做好冬季降水维护措施，确保降水不间断，防止排水管道冻裂、水泵故障。
2、雨季基坑积水。雨季降水较多，基坑内应设集水坑。
3、坑壁坍塌。为防止坑壁塌陷，采取坑壁支护措施，坑壁采取水泥砂浆面层支护，当边坡开挖出一个工作面后，应立即开始坡面水泥砂浆面层施工，喷射30mm厚1：1水泥砂浆面层，喷射两小时后并进行洒水养护。
4、线路停电，降水中断。此方案中，为防止降水过程中线路停电，准备一台150kw的柴油发电机，一旦出现正式电源停电，马上启用备用电源供电，确保降水工作的连续性。
四、结束语
通过对TLJM化工项目输煤系统翻车机室深井井点降水方案的分析，对基坑工程地下水控制措施有了更全面的认识。该基坑工程的降水面积大、深度大，采用深井井点降水，井点的选取需要大量的理论计算。因该地区特殊的气候条件和地质条件，降水时需考虑冬季降水维护和坑壁支护措施，降水施工难度大。在参建各方的共同努力下，降水期间未出现间断降水和边坡失稳，满足了基坑开挖的要求，未对地下结构施工带来影响。
参考文献：
汪正荣，《建筑施工計算手册》（第二版），中国建筑工业出版社，2007年版
关键词：降水；基坑工程；地下水
Abstract: Combining the practice of TLJM chemical project conveying system foundation pit engineering construction dumper chamber, this paper puts forward the control measures to reduce groundwater underground water level to meet the requirements of the groundwater down-top construction in view of the influence of ground water on foundation pit construction, and not affected by the underground water level and changes of the foundation pit environment and facilities harm.
Keywords: rainfall; foundation pit engineering; groundwater
中图分类号：TU46文献标识码：A 文章编号：
随着经济建设和城市建设的快速发展，地下工程愈来愈多。在地下水位较高的地区进行深基坑开挖时，由于含水层被切断，在压差作用下，地下水必然会不断地渗流入基坑，若基坑浸水，现场施工条件会变差，地基承载力也会下降，在动水压力作用下还可能引起流砂、管涌和边坡失稳等现象。因此，为确保基坑施工的安全，必须采取有效的降水和排水措施, 亦称地下水控制工程。
地下水控制方法有多种，如明沟排水、轻型井点降水、喷射井点降水、电渗井点降水、深井井点降水。选择降水方法时，应综合考虑土层情况、降水深度、周围环境、支护结构种类等因素。下面以TLJM化工EPC项目输煤系统翻车机室基坑施工时提出的降水方案—深井井点降水为例，分析在基坑工程施工时如何控制地下水。
一、工程概况
翻车机室降水区南北长67米，东西宽52m，面积为3484㎡，考虑到边坡的安全，采用1：1.5比例放坡。
据钻孔资料分析，基坑区位于西辽河冲积平原上，含水层颗粒多为细砂，少量中砂，水力特性为潜水。地下水流向为自西向东，据该地区相关资料富水性均在2000~3000m³/d或3000m³/d以上。含水层渗透系数一般在5~20m/d间，考虑到含水层多为细砂，少量中砂的条件，基坑地区一般采用13m/d进行应用。
二、降水方案的确定
因该基坑的开挖深度大，基坑开挖时分三次开挖，第一次放坡1：1.5开挖至-6.0m，然后停止开挖，开始降水。降水采用深井井点降水，在-6.0m处环形布置21口降水井，井深30米。在基坑上周边缘设置排水沟，防止雨季时雨水流入基坑。
该降水方法主要依据当地施工经验及地勘资料提出，方案中对于井点数量的确定及布置的理论说明较简单，首先根据《建筑施工计算手册》（第二版）的第三部分：地下水控制工程，通过以下几方面进行井点分析与计算，验证原降水方法是否满足理论要求。
1、降水方法的选择：
深井井点降水系由滤水井管、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、降水设备和操作工艺简单等优点，适用于渗透系数大，土质为砂类土，地下水丰富，降水深，面积大、时间长的降水工程应用。该方案中需将地下水降至基坑底部以下1米，降水深度约为11米，且该基坑面积较大，故采用深井井点降水是合理的。
2、井点的布置及埋置深度：
当基坑宽度小于6m时，且降水深度不超过6m，可采用单排井点，布置在地下水上游一侧；当大于6m或土质不良、渗透系数较大时，宜布置在基坑的两侧；当基坑面积较大时，宜采用环形井点。因该基坑面积较大，故采用环形井点系统布置是满足要求的。
井点管的埋置深度应根据降水深度及含水层所在位置决定，一般必须将滤水管埋入含水层内。一般按下式计算：
H≥H1+h+iL+l
式中H1为井点埋设面至基坑底面的距离；h为基坑中央最深挖掘面至降水曲线最高点的安全距离（m），一般为0.5m—1.0m，人工开挖取上限，机械开挖取上限；L井点管中心至基坑中心短边距离；i为降水曲线坡度，与土的渗透系数、地下水流量等因素有关。对于环形井点系统可取1/10～1/15；l为滤水管长度。
经计算，H为27米。在该方案中，因为考虑下泵的深度及井管中沉淀部分的需要，井深取30m，井管外壁为400mm，满足计算要求。
3、井点计算：
井点计算的主要内容包括：根据单井井点涌水量和群井（井点系统）涌水量，确定井点管数量和间距，选择抽水系统的类型、规格和数量以及进行井点管的布置等。井点计算由于受水文地质和井点设备效率等多种因素的影响，计算结果只是近似的，对重要工程，其计算结果应经现场试验进行修正。
（1）参数的选取
基坑假想半径：由于该基坑长宽比不大于5，所以可化简为一个假象半径为x的圆形进行计算：
x===35m
抽水影响半径R：含水层多为细砂及少量中砂，查《建筑施工计算手册》，抽水影响半径值在50~200m间，取130+35=165m。
渗透系数：根据地勘提供的数据，13m/d。
（2）基坑总涌水量的计算
降水系统涌水量是以水井理论为依据的。水井根据井底是否达到不透水层分为完整井与非完整井。井底到达不透水层的称完整井；井底未达到不透水层的称非完整井。根据地下水有无压力又分为：水井布置在两层不透水层之间充满水的含水层内，地下水有一定的压力的成为承压井；水井布置在无压力的潜水层内的，称为无压井。
本降水系统为无压非完整井群井井点，采用公式计算
式中：含水层厚度，根据地勘资料，H=23m- 6.5m=17m
基坑的深度为-16m,地下水为要求降至-17m方可施工，故基坑水位下降值为S=17-6.5=11m。
抽水影响半径R=165m
基坑假想半径x=35m
计算结果Q=6712m³/d
（3）计算单井出水量
单井出水量：q=65πdl=360 m³/d
式中d、l分别为滤管的直径和长度。
（4）降水井的数量
井的个数=≈19个
（5）井距的选定
井点管的平均间距D=
式中L、B分别为矩形井点系统的长度和宽度。
经计算D=13m。
该方案中，根据现场实际情况，考虑来自上游地区延流量的影响，基坑西侧以井距11米，布置降水井点7个；北侧及南侧考虑向基坑的渗入，应井距15米，分别各布置井点3个；东侧井距14米，共布置井点6个；廊道两侧各布置井点1个，合计井点数21个。因现场考虑了东侧地下廊道的降水需求，故井点个数和井距满足计算要求。然后根据以上计算结果，选择水泵的型号，本方案中选用了降水泵需25台（4台备用），采用扬程40m，流量30～40 m³/d，电动机率5.5kw的降水泵。
三、降水过程中可能出现的问题：
1、冬季降水维护困难。根据当地的气候条件，冬季最低温度可达到-30℃，若进入冬季仍需降水，则必须做好冬季降水维护措施，确保降水不间断，防止排水管道冻裂、水泵故障。
2、雨季基坑积水。雨季降水较多，基坑内应设集水坑。
3、坑壁坍塌。为防止坑壁塌陷，采取坑壁支护措施，坑壁采取水泥砂浆面层支护，当边坡开挖出一个工作面后，应立即开始坡面水泥砂浆面层施工，喷射30mm厚1：1水泥砂浆面层，喷射两小时后并进行洒水养护。
4、线路停电，降水中断。此方案中，为防止降水过程中线路停电，准备一台150kw的柴油发电机，一旦出现正式电源停电，马上启用备用电源供电，确保降水工作的连续性。
四、结束语
通过对TLJM化工项目输煤系统翻车机室深井井点降水方案的分析，对基坑工程地下水控制措施有了更全面的认识。该基坑工程的降水面积大、深度大，采用深井井点降水，井点的选取需要大量的理论计算。因该地区特殊的气候条件和地质条件，降水时需考虑冬季降水维护和坑壁支护措施，降水施工难度大。在参建各方的共同努力下，降水期间未出现间断降水和边坡失稳，满足了基坑开挖的要求，未对地下结构施工带来影响。
参考文献：
汪正荣，《建筑施工計算手册》（第二版），中国建筑工业出版社，2007年版