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摘 要 在全面分析了府君庙河渠道倒虹吸的工程地质及水文地质条件后，结合工程环境，对该基坑的降水方案提出了合理的设计与施工措施，并取得非常理想的降水效果。
关键词 基坑；截渗墙；井点降水；涌水量；降水监测
中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)082-0115-01
1工程简介
1）工程概况。府君庙河渠道倒虹吸为南水北调中线一期总干渠陶岔渠首～沙河南叶县段工程的1座河渠交叉建筑物。建筑物为4孔2联的钢筋混凝土箱涵，单孔净空尺寸6.9m×6.9m。进口段长64m，管身段长204m，出口段长83m；进口高程127.251m，管身段底高程115.37m，出口高程127.061m。原地面高程127.5m，管身段最大挖深12m。
2）工程地质。该建筑物基坑开挖范围内的地层由老至新有上第三系（N）和第四系（Q）。上第三系为粘土岩、泥灰岩、砂砾岩、砂岩、泥质粉砂岩，呈互层状分布，顶板高程115.3～123.3m，钻孔揭露最大厚度35m。第四系由上更新统冲积层（alQ3）、全新统下部冲积层（alQ41）和全新统下部冲积层（alQ42）组成。上更新统分布于Ⅰ级阶地后缘，厚8.0～10.0m，上部为粉质粘土，下部为砂砾石。全新统下部冲积层分布于Ⅰ级阶地前缘，厚5.4～13.5m，上部为粉质壤土，下部为砂砾石。全新统上部冲积层分布于河床、漫滩，主要为砂砾石，厚8.6～11.5m。
3）工程水文。工程区地下水分为第四系孔隙水和下第三系孔隙、裂隙水。第四系孔隙水主要赋存于全新统砂砾石层中，水量丰富。上第三系孔隙、裂隙水主要赋存于上第三系砂砾岩和砂岩中。第四系全新统砂砾石具强透水性；上第三系砂岩、砂砾岩具中等透水性。
2降水方案设计
1）设计原则。①快速有效的使地下水降至设计标高，保证基坑降水满足施工要求。②有效的控制降水，在满足水量和基坑降水要求前提下，布设合理的降水井点，达到经济合理，并减少由于降水而引起的地面沉陷。③充分考虑该地段水文地质条件计算基坑降水量，同时考虑基坑特点及环境条件，必须保证基坑开挖和后序施工不受影响。
2）降水方案选择。根据本场区水文地质，工程地质条件，进出口段埋深范围内的地下水主要为上层滞水，采取明排，可确保干地施工。管身段开挖较深，位于地下潜水位以下，含水层主要为砂卵石，渗透系数较大，且由于基坑开挖与含水层结构之间的关系，最终施工方案为：截渗墙+管井降水+截流+疏导，可以在较短的抽排周期内最大程度地达到疏干效果。
3）截渗墙施工。倒虹吸开挖降水首先沿基坑边线外侧6~8m和马道中心做两道截渗墙。截渗墙采用长臂反铲开挖同时铺设塑料薄膜、回填粘土成墙，墙厚40cm。马道以上墙底高程至少比马道低1m，马道以下墙深按相对不透水层顶高程控制。
4）基坑涌水量及降水井数量理论计算。①基坑涌水量。建筑物开挖底标高为115.4m，目前地下水位埋深为123.7m左右，基坑水位降深值取6.0m。根据地质资料，含水层主要为砂砾石，渗透系数取43.6m/d。
计算模型：管身段长度取204m，宽度根据含水层高度取73m计算，潜层地下水埋深H按6m取。
按《建筑基坑支护技术规程》（JTJ120-99）中潜水完整井基坑涌水
量计算公式计算基坑涌水量4018.50m3/d。
②单井出水量及降水井数量计算。根据管井出水量经验公式
q=120π·rs·l·3和降水井數量公式进行计算可知，单井出
水量199.03m3/d，则需22眼降水井。
③降水井深度。HW=HW1+HW2+HW3+HW4+HW5+HW6
式中：HW1-基坑开挖深度12m；HW2-降水水位距基坑底的深度（被包含，取0m）；HW3-ir0；i为降水漏斗曲线水力坡度，i=1/10；r0-降水井排距73m；HW4-过滤器工作长度，取1.0m；HW5-沉砂管长度（被包含，取0m）；HW6-降水期间地下水变幅（被包含，取0m）。
则，HW=12+0+1/10×73+1+0+0≈20m。
5）降水井布置。根据计算，考虑本场地含水层分布情况，沿倒虹吸一级马道内侧平行布置2排降水井，井间距为18.5m左右，共布设22眼降水井，井管采用无砂混凝土管，井管内径300mm，降水井地面以下0-2m为实管，2m以下段为滤水管；井深20m。
6）水位降低验算。倒虹吸基底标高为115.4m，含水层底板为117m左右。因为基坑开挖底板低于含水层底板，所以无论采取任何降水方案，降水验算模型都不能满足降水要求。
本地段降水验算，主要是通过对降水井的平面均匀布置，首先确定单井过滤器工作长度，分析如何以最小的单井过滤器工作长度而获得基坑的最大出水量，从而减少后期基坑出水所采取的处理措施。
群井抽水总出水量Q=n·q=22×199.1=4378.65m3/d＞4018.50m3/d；满足要求。
3降水施工
场地平整→测放井点→钻机对位→成孔→下设井管→充填滤料→洗井→水泵安装→抽水
1）降水井施工技术保证措施。①根据轴线测放井位，误差小于1m。②采用冲击钻成孔，直径600mm。采用粘土或泥浆护壁，直至达到设计孔深，倾斜度小于1％。③成孔后冲孔换浆，之后安装水泥井管，做好井管之间的连接。④井管安装完毕后，在管井与孔壁之间填入砾料。砾料填至地面以下2m左右，采用粘土充填密实。⑤成井后用大量泵进行洗井，达到水清砂净。⑥安装合适的水泵进行抽水、排水。⑦设备用电源，防止突然停电，水位上升。⑧降水井施工完成后，降水井井管应高于自然地坪20cm～50cm，并加井盖予以保护，避免杂物落入井内，造成破坏。
2）抽水设备。根据单井出水量要求，前期选择安装20m3/h潜水泵进行抽水，扬程不小于20m；降水过程中，考虑长期大面积降水，补给水量逐渐减小的情况，泵的大小根据观测水位降深情况进行调整。
3）降水监测。为了掌握场地含水层水文地质条件变化，合理布置降水井，达到较好的降水效果，在降水过程中对降水井进行监测，监测内容包括如下几个方面：①在降水井施工过程中，及时了解地层土质，分析含水介质变化及其水文地质条件变化，根据需要调整布井方案。②在洗井过程中监测井深、地下水位变化。③降水工作开始后每天对降水井水位各测一次，以便及时掌握降水效果。④地下水位达到稳定后定期观测水位，依据地下水位变化历时曲线，调整水泵投入量，达到降低能耗、保护地下水资源目的。⑤定期测量降水井深度，掌握降水井沉砂量，以便发现失效的降水井，做到及时处理，延长降水井寿命。
4小结
通过上述措施，建筑物在后序施工期间，无积水现象，不但使工程质量得到保证，且为施工抢出来时间，节约了工期，也为类似工程积累了经验。
参考文献
[1]JGJ/T111-98建筑与市政降水工程技术规范.
[2]QB-CNCECJO10411-2004管井井点降水施工工艺标准.
[3]JGJ120-99建筑基坑支护技术规程.
关键词 基坑；截渗墙；井点降水；涌水量；降水监测
中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)082-0115-01
1工程简介
1）工程概况。府君庙河渠道倒虹吸为南水北调中线一期总干渠陶岔渠首～沙河南叶县段工程的1座河渠交叉建筑物。建筑物为4孔2联的钢筋混凝土箱涵，单孔净空尺寸6.9m×6.9m。进口段长64m，管身段长204m，出口段长83m；进口高程127.251m，管身段底高程115.37m，出口高程127.061m。原地面高程127.5m，管身段最大挖深12m。
2）工程地质。该建筑物基坑开挖范围内的地层由老至新有上第三系（N）和第四系（Q）。上第三系为粘土岩、泥灰岩、砂砾岩、砂岩、泥质粉砂岩，呈互层状分布，顶板高程115.3～123.3m，钻孔揭露最大厚度35m。第四系由上更新统冲积层（alQ3）、全新统下部冲积层（alQ41）和全新统下部冲积层（alQ42）组成。上更新统分布于Ⅰ级阶地后缘，厚8.0～10.0m，上部为粉质粘土，下部为砂砾石。全新统下部冲积层分布于Ⅰ级阶地前缘，厚5.4～13.5m，上部为粉质壤土，下部为砂砾石。全新统上部冲积层分布于河床、漫滩，主要为砂砾石，厚8.6～11.5m。
3）工程水文。工程区地下水分为第四系孔隙水和下第三系孔隙、裂隙水。第四系孔隙水主要赋存于全新统砂砾石层中，水量丰富。上第三系孔隙、裂隙水主要赋存于上第三系砂砾岩和砂岩中。第四系全新统砂砾石具强透水性；上第三系砂岩、砂砾岩具中等透水性。
2降水方案设计
1）设计原则。①快速有效的使地下水降至设计标高，保证基坑降水满足施工要求。②有效的控制降水，在满足水量和基坑降水要求前提下，布设合理的降水井点，达到经济合理，并减少由于降水而引起的地面沉陷。③充分考虑该地段水文地质条件计算基坑降水量，同时考虑基坑特点及环境条件，必须保证基坑开挖和后序施工不受影响。
2）降水方案选择。根据本场区水文地质，工程地质条件，进出口段埋深范围内的地下水主要为上层滞水，采取明排，可确保干地施工。管身段开挖较深，位于地下潜水位以下，含水层主要为砂卵石，渗透系数较大，且由于基坑开挖与含水层结构之间的关系，最终施工方案为：截渗墙+管井降水+截流+疏导，可以在较短的抽排周期内最大程度地达到疏干效果。
3）截渗墙施工。倒虹吸开挖降水首先沿基坑边线外侧6~8m和马道中心做两道截渗墙。截渗墙采用长臂反铲开挖同时铺设塑料薄膜、回填粘土成墙，墙厚40cm。马道以上墙底高程至少比马道低1m，马道以下墙深按相对不透水层顶高程控制。
4）基坑涌水量及降水井数量理论计算。①基坑涌水量。建筑物开挖底标高为115.4m，目前地下水位埋深为123.7m左右，基坑水位降深值取6.0m。根据地质资料，含水层主要为砂砾石，渗透系数取43.6m/d。
计算模型：管身段长度取204m，宽度根据含水层高度取73m计算，潜层地下水埋深H按6m取。
按《建筑基坑支护技术规程》（JTJ120-99）中潜水完整井基坑涌水
量计算公式计算基坑涌水量4018.50m3/d。
②单井出水量及降水井数量计算。根据管井出水量经验公式
q=120π·rs·l·3和降水井數量公式进行计算可知，单井出
水量199.03m3/d，则需22眼降水井。
③降水井深度。HW=HW1+HW2+HW3+HW4+HW5+HW6
式中：HW1-基坑开挖深度12m；HW2-降水水位距基坑底的深度（被包含，取0m）；HW3-ir0；i为降水漏斗曲线水力坡度，i=1/10；r0-降水井排距73m；HW4-过滤器工作长度，取1.0m；HW5-沉砂管长度（被包含，取0m）；HW6-降水期间地下水变幅（被包含，取0m）。
则，HW=12+0+1/10×73+1+0+0≈20m。
5）降水井布置。根据计算，考虑本场地含水层分布情况，沿倒虹吸一级马道内侧平行布置2排降水井，井间距为18.5m左右，共布设22眼降水井，井管采用无砂混凝土管，井管内径300mm，降水井地面以下0-2m为实管，2m以下段为滤水管；井深20m。
6）水位降低验算。倒虹吸基底标高为115.4m，含水层底板为117m左右。因为基坑开挖底板低于含水层底板，所以无论采取任何降水方案，降水验算模型都不能满足降水要求。
本地段降水验算，主要是通过对降水井的平面均匀布置，首先确定单井过滤器工作长度，分析如何以最小的单井过滤器工作长度而获得基坑的最大出水量，从而减少后期基坑出水所采取的处理措施。
群井抽水总出水量Q=n·q=22×199.1=4378.65m3/d＞4018.50m3/d；满足要求。
3降水施工
场地平整→测放井点→钻机对位→成孔→下设井管→充填滤料→洗井→水泵安装→抽水
1）降水井施工技术保证措施。①根据轴线测放井位，误差小于1m。②采用冲击钻成孔，直径600mm。采用粘土或泥浆护壁，直至达到设计孔深，倾斜度小于1％。③成孔后冲孔换浆，之后安装水泥井管，做好井管之间的连接。④井管安装完毕后，在管井与孔壁之间填入砾料。砾料填至地面以下2m左右，采用粘土充填密实。⑤成井后用大量泵进行洗井，达到水清砂净。⑥安装合适的水泵进行抽水、排水。⑦设备用电源，防止突然停电，水位上升。⑧降水井施工完成后，降水井井管应高于自然地坪20cm～50cm，并加井盖予以保护，避免杂物落入井内，造成破坏。
2）抽水设备。根据单井出水量要求，前期选择安装20m3/h潜水泵进行抽水，扬程不小于20m；降水过程中，考虑长期大面积降水，补给水量逐渐减小的情况，泵的大小根据观测水位降深情况进行调整。
3）降水监测。为了掌握场地含水层水文地质条件变化，合理布置降水井，达到较好的降水效果，在降水过程中对降水井进行监测，监测内容包括如下几个方面：①在降水井施工过程中，及时了解地层土质，分析含水介质变化及其水文地质条件变化，根据需要调整布井方案。②在洗井过程中监测井深、地下水位变化。③降水工作开始后每天对降水井水位各测一次，以便及时掌握降水效果。④地下水位达到稳定后定期观测水位，依据地下水位变化历时曲线，调整水泵投入量，达到降低能耗、保护地下水资源目的。⑤定期测量降水井深度，掌握降水井沉砂量，以便发现失效的降水井，做到及时处理，延长降水井寿命。
4小结
通过上述措施，建筑物在后序施工期间，无积水现象，不但使工程质量得到保证，且为施工抢出来时间，节约了工期，也为类似工程积累了经验。
参考文献
[1]JGJ/T111-98建筑与市政降水工程技术规范.
[2]QB-CNCECJO10411-2004管井井点降水施工工艺标准.
[3]JGJ120-99建筑基坑支护技术规程.