大深基坑减压降水工程中抽水试验探究摘要：在大深基坑减压降水设计阶段，通过现场抽水试 验结合实地沉降监测等手段，可以取得承压水的水文地质参 数及抽水条件下的变化规律，根据相关原理理论，结合实地 沉降监测结果，采用专业软件建立数值模型，为基坑降水设 计提供指导意见，并结合地面沉降模拟结果对减压降水对周 围环境影响情况进行预测，并提供参考意见关键词：大深基坑抽水试验 数值模型沉降指导 参 考1. 前言近年来，在大深基坑工程施工过程中，为了保证基坑稳 定安全，减压性降水活动普遍存在同时，大量抽取地下水 会引起周围环境的不良影响，尤其是周边存在高层建筑以及 有严格沉降要求的特重大工程或建筑，因此，在“按需降 水”的条件下，需进行地面沉降的有效控制为了实现减压 性降水设计的合理性以及降低该活动对周围环境的影响，需 通过抽水试验，对减压降水设计提供合理化建议，并预估减 压降水活动对周围环境的影响程度，为后期设计施工提供依 据下面以某工程为例对抽水试验进行研究2. 概述2. 1.工程概况某工程基坑周长473m,总面积约14998m2o I、II区基 坑开挖深度21.65m, III区基坑开挖深度18.05m.场区周围多 栋高层建筑以及高架桥和地铁，南侧为高架桥，距基坑最近 距离约。
46. 2m,南侧地下有地铁通过，距基坑最近距离仅 有15. 5m；东侧为高层建筑，距基坑最近距离约10.6m2. 2.水文地质条件对本工程建设影响较大的承压水主要为第I承压含水 层，此层承压含水层为工程地质分层的⑦层（第⑦1 — 1层草 黄色砂质粉土、第⑦1—2层草黄〜灰黄色粉砂、第⑦2层灰 黄〜灰色粉砂），根据抽水试验静水位观测结果，承压水头 埋深在地面以下7. 54〜7. 62mo2. 3.抽水试验方案1）试验目的由于基坑工程实施过程中需要长时间、大量抽取第一承 压含水层中的地下水为满足工程施工要求，确保工程安全 顺利进行，在工程施工前需进行抽水试验，具体目的如下：%1 了解承压水水头埋深分布，取得承压含水层的详细水 文地质参数；%1 确定施工期间减压井的降水施工参数，验证基坑降水 初步设计的合理性，并优化；%1 分析与预测减压降水施工过程中对基坑周边邻近地 铁隧道、邻近建筑、周边道路及市政管线的影响；2）抽水试验井及其他观测点布置根据试验要求，布置抽水试验层位为第⑦层承压含水 层，具体布置试验井4 口，观测井5 口，地面沉降观测点73 个3. 抽水试验3. 1.静止地下水位观测根据静止水位观测结果，⑦层承压水静止水位埋深为7. 54〜7. 62m,相应标高为-3. 54〜-3. 62m。
3. 2.抽水试验本次抽水试验共进行了 4组单井抽水试验，1组群井抽 水试验，历时25天，采集了大量的水位变化数据，为求取 水文地质参数和建立渗流数值模型提供重要依据3. 3.沉降监测地面沉降监测从12月4日开始，至12月31日结束， 共计28天，试验监测区域沉降在1〜7mni左右，平均试验区 域沉降量在3mm左右,距地铁区间隧道最近处地表沉降在1〜 3mm左右4. 试验成果分析4. 1.基坑安全性分析采用安全系数法进行基坑稳定性分析基坑底板的稳定条件：基坑底板至承压含水层顶板间的 土压力应大于承压水的顶托力，即：Pcz/Pwy二(H? Y s) / ( Y w?h) 2Fs 式 中：Pcz-基坑底至承压含水层顶板间土压力(Pa)；Pwy—承压水头高度至承压含水层顶板间的水压力(Pa)；H —基坑底至承压含水层顶板间距离(m)；YS —基坑底至承压含水层顶板间土的加权平均重度 (KN/m3)；h -承压水头高度至承压含水层顶板的距离(m)Yw — 水的重度(KN/m3),取 10KN/m3；Fs — 安全系数，取1.05；根据计算结果，I、II、III区基坑均有突涌可能性，临 界开挖深度为16.82m, I、II区基坑安全水位16.18m,最 小水头降深8. 64m； III区基坑安全水位9.74m,最小水头降 深 2. 20m。
4. 2.水文地质参数求解利用AquiferTest软件中Hantush-Jacob、泰斯水位恢 复法对数据进行水文地质参数的求解得出⑦层承压含水层 水文地质参数：渗透系数为7. 27E-3cm/s ,导水系数为 2.61E+lcm2/s,贮水系数为 1. 54E-44. 3.基坑减压降水初步设计合理性评价1)基坑降水初步设计本基坑共分两期施工，分别为I区、II+III区，对两个 基坑分别进行减压降水设计以上布置分别为I区布置6 口 减压井、2 口备用兼观测井；II区利用原有4 口试验井作为 减压井、2 口试验井作为备用兼观测井，并另外增加3 口减 压井；III区利用II区布置的减压井进行减压降水的同时，布 置1口备用兼观测井2）基坑降水数值模拟1、 II区基坑在II区基坑同时开启7 口减压井进行减压降水，围护结 构条件下群井单井涌水量取值500m3/d,预测承压含水层顶 部水位降深等值线图图1抽水2天坑内水位降深等值线图II区基坑内最浅降深在9. Om左右，III区基坑内最浅降 深在5.0m左右，能够满足基坑安全要求根据三维渗流沉降模型预测在持续减压抽水90天后， 基坑坑外中心区域30〜100mm影响范围内减压降水引起的地 表沉降约在3. 0〜6. 0mm,基坑减压降水对坑外环境有一定的 影响，但总体影响程度在允许范围内。
2、 I区基坑在I区基坑同时开启6口减压井进行减压降水，围护结 构条件下群井单井涌水量取值500m3/d,预测承压含水层顶 部水位降深等值线图图2抽水2天坑内水位降深等值线图I区基坑内最浅降深在9. Om左右，III区基坑内最浅降 深在5.0m左右，能够满足基坑安全要求根据三维渗流沉降模型预测，在I区基坑持续减压抽水 90天后，基坑坑外中心区域30〜100m影响范围内减压降水 引起的累计沉降约在6. 0〜9. 0mm,基坑减压降水对坑外环境 有一定的影响，但总体影响程度在允许范围内5. 结论及建议通过专项抽水试验的研究分析，为本工程的减压性降水 的合理化设计及施工提供了重要参考依据和指导意见，具体 如下：1. ⑦层承压水静止水位埋深为7. 54〜7. 62m,相应标高 为-3. 54〜-3. 62；⑦层承压含水层有突涌的可能性，基坑安 全性指标：I、III区基坑安全水位16.18m,最小水位降深 8.64m； II区基坑安全水位9. 74m,最小水位降深2.20m；基 坑开挖临界深度16. 82 m；2. ⑦1-1层、⑦1-2层及⑦2层上部综合渗透系数为 7. 27E-3cm/s ,导水系数为2. 61E+lcm2/s ,贮水系数为 1. 54E-4；3. 建议基坑减压降水设计为， I区：6 口减压井，2 口备用兼观测井；II区：7 口减压井，2 口备用兼观测井；III区：利用同期施工的II区的减压降水井进行减压，此时在不进行该区域范围内抽水的条件下满足减压降水的同时，可减小降水对地铁区间隧道沉降的影响;4. 根据数值模拟分析和沉降预测，建议的减压降水设计方案，抽水中心区域30 —100m范围内减压降水引起的地表沉降量约3.0-9. 0mm,对正在运营中的地铁区间隧道处 地表沉降量小于9. 0mm，总体影响在允许范围内。
参考文献：[1] 建设部综合勘察研究设计院，《建筑与市政降水工程技术规范》(JGJ/T111-98),中国建筑工业出版社，1999；[2] 姚天强、石振华，《基坑降水手册》，中国建筑工业出版社，2006；[3] 施鑫源与阮淼森，王世杰等合编，《供水水文地质手册》，地质出版社，1983；[4] 薛禹群，《地下水动力学》，地质出版社，1986；[5] 薛禹群，谢春红，《地下水数值模拟》[M],科学出版社，2007o。