西安某医院基坑降水工程优化设计与沉降防治

维普资讯 http://www.cqvip.com 文章编号：１６７１－４７６８（２ＯＯ６）Ｏ２．００４４．０３　西安某医院基坑降水工程优化设计与沉降防治　郭　延　，戚长军　，冯润武　（１．第四军医大学第一附属医院营房科，西安７１００３２；２．机械工业勘察设计研究院，西安７１００４３）　摘　要：因基坑降水必然会导致周围环境产生沉降，本文采用降水和沉降变形同时控制的思　路，即满足降水要求的同时，也满足周围环境对沉降的要求。结合西安某医院的基坑降水工程　实例，设计过程中采用该思路，实际中取得了很好的效果。　关键词：基坑降水；沉降；变形控制；优化设计　中图分类号：ＴＶ５５１．４　文献标识码：Ｂ　１　引言　随着我国大规模基础性建设，各类建筑大量　兴建，地下建筑的规模越来越大，建筑物基础也逐　渐加深，相应产生的基坑开挖势必引起周围土体　的建筑群中，因此降水还需满足周围环境对降水　引发沉降的要求，即在保证基坑施工开挖期间底　板不发生突涌，保证基坑安全的前提下，以周围建　筑物的允许沉降量活允许不均匀沉降量为条件，　同时降水工程的成本最低，以进行降水设计。确保　已有和拟建建筑物的安全和正常使用，做到技术　内地下水位变化和应力场的改变，导致周围土体　的变形，基坑工程将对周围环境产生不同程度的　影响。基坑工程环境效应总的来说包括维护结构、　工程桩的施工、降低地下水位、土方开挖等对周围　环境的影响，并表现在多方面，其中基坑开挖引起　围护结构变形及降低地下水造成基坑四周地面产　生沉降、不均匀沉降和水平位移，导致影响周围相　先进、经济合理和保护环境的目的。　２．１降水和沉降变形控制的优化设计　降水和沉降变形控制的优化设计的基本思路　如下：　（１）充分搜集场地的工程地质资料和水文地　质资料，对其进行充分了解，并论证其对工程环境　的影响，对于大兴基坑降水工程需进行降水工程　邻建筑物及管线的正常使用，甚至破坏最为常见。　因此，降水工程已成为工程建设的重要组成部分，　其质量的好坏是影响基坑开挖与支护、基础施工　勘察即现场降水试验，获取准确的水文地质工程　参数，否则难以设计出技术先进，安全可靠、经济　合理的降水方案。　等其它后续工程能否顺利进行的关键。　２降水方案优化设计　基坑降水工程是一项复杂的系统工程，需要　（２）调查基坑周围建筑物和地下管线的分布　情况，掌握它们对环境和沉降的要求。　（３）应对施工场地充分了解，包括施工条件　从整体与局部、整体与外部环境的相互联系、相互　作用、相互制约的关系中寻找一个最佳的平衡点。　对于基坑降水工程首先应满足工程施工和工程安　（供水、供电、道路、排水及有无障碍物等）、工期要　求、降水工程复杂程度和经济造价等。　（４）确定抽水的井深、井数、回灌井井深及井　全的需要，其次因许多基坑降水工程出现在城市　收稿日期：２００６－０２－２７　数等设计参数，通过反复验算最终确定优化降水　作者简介：郭延（１９６９－）陕西户县人，男，第四军医大学第一附属医院营房科工程师，主要从事施工管理工作。　维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期　郭延，等　西安某医院基坑降水工程优化设计与沉降防治　４５　（６）对以上的资料作综合分析，提出采用回　灌等措施保证基坑开挖的施工条件和安全，同时　又满足周围环境要求的降水优化问题。　（７）在实施降水工程过程中进行降水监测和　降水维护，对降水井、观测井水位和水量进行同步　观测，并符合降水设计要求，以达到预期目标。　降　水　（８）在降水过程及结束后，应对周边建筑物　进行持续沉降观测，直至不会产生因基坑降水而　设　计　基　产生的滞后地面沉降及周边建筑物的不均匀沉降　本　程　影响环境的安全问题。　序　２．２降水和沉降变形控制的优化设计基本程序　现举降水井设计以说明其基本程序（见图　１），其它条件只需改变参数和相应的公式即可。　３工程概况　该医院位于西安市某医院内，该工程基坑平　面面积约２．９万ｍ　，形状近似矩形，长、宽分别约　为１７５×１６８　ｍ　，基坑开挖深度约为６．０　ｍ，基坑　四周建筑物较多，特别是有对沉降敏感的建筑物，　要求该工程要求使地下水位低于基础底面　变　１．５　ｍ以下。　形　控　场区的工程地质性质和水文地质条件。根据　制　基　本　勘察单位提供的岩土工程勘察报告中的有关地质　零　条件如下：场地地貌单元属黄土梁洼，根据勘探　揭露，在３０　ｍ深度内，场地地层自上而下由全　新世的人工填土、晚更新世黄土、古土壤、中更　新世黄土组成，地层岩性详见表１。勘察期间　（２００２年１２月），场地地下水稳定水位埋深３．８～　４．８　ｍ，相应水位标高介于４０５．３　ｍ～４０６．０　ｍ，　属潜水类型。根据西安市地下水动态观测资料，　图１　降水和沉降变形控制的优化设计程序图　地下水位年变幅约１．５　ｍ，勘察时水位接近年度　方案。　较高水位。②～⑥层的渗透系数厚度加权平　（５）对各种变形控制的方法进行工程造价的　均值位４．０　ｍ／ｄ。要求地下水位降低到现地表下　比较，以确定沉降防治方案。　７．５　ｍ。　表１场地地层岩性一览表　地层编号　岩性　成因时代　压缩性　层底深度　①　填　土　Ｑ　性质不均　局部厚６．Ｏｍ　②　黄土　Ｑ　高压缩性土　６．ｏ～７．Ｏｍ　③　黄土　ＯＴ＂　中～高压缩性土　１１．３～１１．７ｍ　④　古土壤　Ｑ　中压缩性土　１４．６～１６．３ｍ　⑤　黄土　Ｑ　中压缩性土　１９．Ｏ～２０．Ｏｍ　⑥　黄　土　Ｑ　中压缩性土　２６．０～２６．６ｍ　⑦　粉质黏土　Ｑ　中压缩性土　未穿透此层　维普资讯 http://www.cqvip.com ４６　西北水力发电　第２２卷　４本工程降水方案优化设计与沉降　防治　４．１本降水工程的特点　措施。防护措施考虑了回灌井、钢板桩和隔水帷　幕，经经济比对后采用回灌井。回灌井设计参数：　井半径ｒｗ：０．４５　ｍ；井管内半径ｒｓ＝０．３５　ｍ；井　长１５　ｍ。在计算回灌井的数目　时按　沉＜　允进　行控制，最后计算　一１０。　（４）最终降水井和回灌井及观测井及观测井　的布置见图２。　（１）在西安地区降水工程中，基坑面积约　２．７万ｍ　，其面积是很大的；　（２）由于已有建筑物修建较早，后期各种管　线敷设较为杂乱，造成降水和施工难度；　（３）周边建筑物要求高，基坑西侧１０　ｍ处有　ＣＴ楼，楼内设备价值过３亿元，设备要求差异沉　降小于３　ｍｍ／６　ｍ，且建设单位要求必须保证降　水不能影响该设备正常运转；　（４）施工工期短。　同时根据场区的工程地质性质和水文地质条　件，基坑降水采用排水沟及集水井的重力式降水　难以达到预期的目的，结合相似工程选择管井井　点降水有效、经济、合理、工期短的成功经验，降水　工程设计优选管井井点降水。　４．２降水和沉降变形控制的优化设计　按照１．２节的相关程序　（１）现取参数如下：基坑降水面积Ａ一　２６　８００　ｍ　；基坑水位降深　—３．５　ｍ；井管内水位　降深　＝８．５　ｍ；含水层厚度Ｈ：２２　ｍ；渗透系数　ｋ一４　ｍ／ｄ；滤管长　一１０．５　ｍ；井半径ｒ　一　０．４　ｍ；井管内半径ｒｊ一０．２５　ｍ；井长２６　ＩＴＩ。井点　系统性质为潜水完整井。　（２）按照《建筑基坑支护技术规程＞＞ＪＧＪ　１２０—　９９及有关规范、规程的相应的公式，分别计算等　代大井的基坑涌水量Ｑ、管井的出水量ｑ及降水　井的数量　，单根管井出水量ｑ　及　根管井总出　水量Ｑ　和Ｑ比较，进行判断，反复循环计算过程，　当满足条件时，再进行基坑中心点的水位降深　和预期要求的水位降深　进行比较，最后计算结　果　一２５符合要求，考虑到施工过程可能出现的　不确定因素（如死井、机械故障等），实际井点数为　２８个。　（３）周围建筑物在降水影响半径的范围内，　因此进行降水引发沉降量的计算，用作者本人自　编的电算程序计算后得出①：ＣＴ楼四角点（Ａ、　Ｂ、ｃ及Ｄ）的沉降量分别为１４９、１４７、９３及　８７　ｍｍ，降水产生的沉降差为５８　ｍｍ，局部倾斜为　５８／４３　０００—０．００１　３４９＞３／６　０００—０．０００　５，不能　够满足设备正常运行的要求，因此必须进行防护　图２　降水井、回濯井和观测井平面布置图　５实际效果检验　５．１降水效果验证　基坑设计降深水位标高为４０２．５　ｍ，根据对　观测井内水位进行了实时观测，经过２０　ｄ的降水　后观测井１、２和３号井内的水位标高为４０１．３０６、　４０２．３２１和４０１．９　ｍ，满足设计要求。现列出２个　观测井的水位观测资料如图３。　霍　蒜　测量Ｅｔ期，年月Ｅｔ　图３观测井水位降深图　（下转第４９页）　维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期　苗小利，等塔里木河流域１：１Ｏ万ＤＬＧ、ＤＥＭ数据无缝拼接的实现　４９　参考文献：　［１３胡毓钜，等著．地图投影［Ｍ］．北京：测绘出版社，１９８５．　［２３党安荣，等编著．ＡｒｅＧＩＳ　８　Ｄｅｓｋｔｏｐ地理信息系统应用指南［Ｍ］．北京：清华大学出版社，１９９９．　Ｗｉｔｈｏｕｔ　Ｇａｐ　Ｊｏｉｎｔｓ　ｆｏｒ　ＤＬＧ　ａｎｄ　ＤＥＭ　Ｄａｔｕｍ　ｏｆ　１：１０００００　Ｍａｐｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｔａｒｉｍ　Ｒｉｖｅｒ　Ｂａｓｉｎ　Ａｒｅａ　ＭＩＡＯ　Ｘｉａｏ—ｌｉ　，ＺＨＡＮＧ　Ｗｅｎ—ａｎ　，ＷＥＩ　Ｂｉｎｇ—ｑｉａｎ　（１．Ｘｉ＇ａｎ　Ａｅｒｉａｌ　Ｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ　ａｎｄ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｘｉ＇ａｎ　７１００５４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｘｉ＇ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒ　ｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａａｎｘｉ　Ｘｉ＇ａｎ　７　１００４８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｏｆ　ＤＬＧ　ａｎｄ　ＤＥＭ　ｄａｔｕｍ　ｊｏｉｎｔｉｎｇ　ｏｆ　１：１０００００　ｒｅｌｉｅｆ　ｍａｐ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｔａｒｉｍ　Ｒｉｖｅｒ　Ｂａｓｉｎ　ａｒｅａ，ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｄａｔａ　ｊｏｉｎｔｉｎｇ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｇａｐ　ｗｈｉｃｈ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＡｒｃＧＩＳ　ｗｉｔｈ　ｄａｔｕｍ　ｏｆ　ｍｏｒｅ　ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ　ｚｏｎｅｓ　ｉｓ　ｐｒｏｂｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ａｒｃ；ＧＩＳ；ｊｏｉｎｔ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｇａｐ；ｍｏｒｅ　ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ　ｚｏｎｅｓ　（上接第４６页）　５．２沉降防治效果验证　降水和沉降变形控制的优化设计，因此说明采用　降水控制和沉降变形控制协调理论进行优化设计　是有效和安全的，同时也是经济合理的。　参考文献：　［１３　龚晓南．深基坑工程设计施工手册［Ｍ］．北京：中国　建筑工业出版社，１９９８．　自降水施工开始（２００２年１Ｏ月１８日）至　２００３年１Ｏ月１２日，对ＣＴ楼进行了沉降观测。根　据观测资料最大沉降差为１８　ｍｍ，局部倾斜为　１８／４３　０００—０．０００　４１９＜３／６　０００—０．０００　５，满足　设备正常使用的要求。　６结语　本基坑降水工程成功，在技术上取决于下列　［２３　ＪＧＪ　１２０—９９，建筑基坑支护技术规程［Ｓ］．１９９９．　［３］　张莲花，孔德坊．沉降变形控制的基坑降水最优化　方法及应用［Ｊ］．岩土工程学报，２００５，２７（１Ｏ）；１１７１一　］】７４．　因素：熟悉区域及场地的水文地质条件、降水工程　设计中准确的进行了参数选取与计算、同时采用　Ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ　ｆｏｒ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｕｒｅ　ｏｆ　ａ　Ｈｏｓｐｉｔａｌ　ｉｎ　Ｘｉ，ａｎ　ＧＵＯ　Ｙａｎ　，ＱＩ　Ｃｈａｎｇ—ｊｕｎ　，ＦＥＮＧ　Ｒｕｎ—ｗｕ　（１．Ｔｈｅ　Ｆｉｒｓｔ　Ａｆｆｉｌｉａｔｅｄ　Ｈｏｓｐｉｔａｌ＇ｓ　Ｂａｒｒａｃｋｓ　Ｓｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｈｅ　Ｆｏｕｒｔｈ　Ｍｉｌｉｔａｒｙ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｘｉ＇ａｎ　７１００３２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｘｉ＇ａｎ　７１００４３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅ　ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ　ｆｏｒ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｍｕｓｔ　ｃａｕｓｅ　ｎｅａｒｂｙ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ，ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａ　ｐｅｒ，ｔｈｏｕｇｈｔ　ｏｆ　ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｗａｓ　ａｄｏｐｔｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｔｈｅ　ｄｅｍａｎｄ　ｏｆ　ｄｅ　ｗａｔｅｒｉｎｇ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅ　ｔｈａｔ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｔｈｅ　ｄｅｍａｎｄ　ｏｆ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ．Ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｕｒｓｅ　ｏｆ　ｄｅｓｉｇｎ，ｏｎｅ　ｈｏｓｐｉ　ｔａｌ　ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ　ｆｏｒ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｔｈｅ　ｔｈｏｕｇｈｔ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｆａｃｔ，ｉｔ　ａｃｈｉｅｖｅｄ　ｂｅｔｔｅｒ　ｅｆｆｅｃｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ　ｆｏｒ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ；ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ；ｇｒｏｕｎｄ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｄｅ　ｓｉｇｎ