适用于二元地质结构层的基坑降排水系统的制作方法

本实用新型涉及岩土工程中的基坑降水技术领域，具体涉及一种适用于二元地质结构层的基坑降排水系统。

背景技术：

在所建设场地的地下水水位埋深高于基坑开挖深度的基坑建设中，基坑开挖和基础施工期间均需要进行基坑降水。基坑降水的方法很多，目前，常用的主要有大口径管井降水、轻型井点降水、集水明排等方法；但是对于上部是透水性差的粉质粘土，下部是强透水性砂层的特殊的二元结构地质条件的场地，基坑整体涌水量比较大，且上部隔水层的透水性差，土体含水大，疏干非常困难。通过大口径管井可以有效降低下部砂层中地下水的水头高度，疏干砂层中的潜水和微承压水，但受上部隔水地层的隔水、阻水影响，坑内上层滞水或潜水很难流渗入管井内，往往降水持续了很长时间，大口径管井内动水位很低了，甚至出现井内水不够水泵抽的情况，但对基坑内土体却迟迟达不到疏干效果；轻型井点可以一定程度上降低浅部土体含水量，但抽水量、降深范围和降深幅度均有限，对下部砂层中微承压水不能达到降水效果；集水明排是通过集水沟、集水坑将坑内涌水引至不影响基础施工的部位，利用水泵或排水沟渠排到远离基坑的地方；这种方法一般用于基底土层较硬、承载力高（如基岩、坚硬粘性土、碎石土等），且施工对地下水控制要求不太高的工程，由于土层土质较软，集水明排不能达到降水疏干的目的。因此，针对这种复杂的二元结构地质条件，上述各种方法均不能达到理想的降水效果。而且，基坑降水的效率和效果是制约基坑施工进度和安全的主要因素，严重时会影响到工程的整体效益。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种适用于二元地质结构层的基坑降排水系统，以解决基坑位于隔水地层，基坑下部为强透水地层的二元地质结构降排水困难，不易疏干的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

设计一种适用于二元地质结构层的基坑降排水系统，包括基坑、设置于该基坑内四周和中部区域的若干个条状渗沟、沿所述基坑边缘外侧和/或条状渗沟周围设置的若干个降水管井、以及在所述条状渗沟内设置的若干个降水管井和/或轻型井点，且在各降水管井或轻型井点内设置有对应的潜水泵。

优选的，所述条状渗沟的长度为10～15m，其宽度为0.5～0.8m，其深度穿过对应土体上部隔水层和/或弱透水层进入下部砂层1.0～2.0m。

优选的，所述渗沟内设有透水细沙。

优选的，所述各降水管井以15.0～20.0m的间距设置，其深度至基坑基底以下2.0～3.0m。

进一步，在所述降水管井内设有内径为300mm无砂混凝土管，其外壁上包裹有2～3层80～120目的尼龙滤网。

优选的，所述各轻型井点以0.8～1.2m间距设置于对应的条状渗沟内，其深度至基坑基底以下1.0～2.0m。

进一步，所述各轻型井点内的滤水管为管径d40mm的pvc管，其下段1/3的管壁上设有直径为4～6mm，间距为150～200mm的孔，且在pvc管和/或焊缝钢管外壁包裹有尼龙网。

优选的，所述各降水管井或轻型井内的潜水泵距井底2～3m处设置。

与现有技术相比，本实用新型的主要有益技术效果在于：

1.本实用新型采用井点（降水管井和/或轻型井点）+渗沟复合型基坑降水方法，其在垂直方向上沟通了隔水层上部的上层滞水和隔水层下部潜水或微承压水的水力联系，可以有效解决隔水层的隔水、阻水等问题抽水量大，大幅度提高了基坑降水的效率和效果，缩短了施工工期。

2.本实用新型采用轻型井点和/或降水管井，改善了基坑内地下水原来地层阻水、透水性差的渗透通道，将上层滞水水平侧渗改变为垂直渗透，使基坑降水的功能达到最大发挥，调高了井点或管井的工作效率和疏干效果。

3.本实用新型采用渗沟截断了坑外地下水向坑内水平向的补给通道，使一定深度范围的坑外地下水均流入渗沟后被抽排至基坑之外，不会再补给至基坑内；渗沟沟通了隔水地层上部与下部的水力联系，使上部潜水或上层滞水在地下水水头高度降低后可以顺利下渗，达到快速疏干地下水的降水效果。

4.本实用新型设置了合理的轻型井点和管井的深度，可以在满足基坑疏干效果的前提下，节约了能源浪费，增加了经济效益。

附图说明

图1为本实用新型基坑开挖初期剖面降水原理图。

图2为本实用新型基坑开挖中期剖面降水原理图。

图3为本实用新型基坑开挖末期剖面降水原理图。

图4为图2中a部位局部放大图。

图5为本实用新型基坑降排水的系统平面布置图。

图中，1.自然面，2.杂填土层，3.自然地下水位线，4.隔水层，5.弱透水层，6.透水层，7.潜水泵，8.降水管井，9.渗沟，10.轻型井点，11.降水后动水位，12.预设基底，13.基坑边界，131.基坑内边界线，132.基坑外边界线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本实用新型的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本实用新型，并不以任何方式限制本实用新型的范围。

实施例1：一种适用于二元地质结构层的基坑降排水系统，参见图1-5，基坑降排水的系统包括从上到下贯穿隔水地层和强透水砂层的基坑，基坑边界和基底，基坑的四周和内部分段设有若干个长度为10～15m，宽为0.5～0.8m条状渗沟，渗沟的深度穿过上部隔水层或弱透水层进入下部砂层1.0～2.0m，渗沟内填有细沙，基坑的四周边缘外侧设有若干降水管井和配合降水管井的潜水泵，基坑内部设有降水管井和/或轻型井点。基坑边界包括基坑内边界线和基坑外边界线，降水管井设置于基坑的基坑外边界线外侧的四周和渗沟的周围。

降水管井内设有内径为300mm无砂混凝土滤水管，降水管井之间的间距为15.0～20.0m，降水管井深度至预设基底下部2.0～3.0m，预设基底为基坑挖至所需深度时基坑底部，滤水管外壁上包裹有80～120目尼龙滤网2～3层，潜水泵安装在距降水管井的井底2～3m的位置。轻型井点的滤水管为管径d40mm的pvc管，其下段1/3的管壁上设有直径为4～6mm，间距为150～200mm的孔，且在pvc管和/或焊缝钢管外壁包裹有尼龙网，轻型井点的间距0.8～1.2m，轻型井点的深度至基底下部1.0～2.0m。

上述二元地质结构层的基坑降排水的系统的操作使用方法如下：打开潜水泵和真空泵，基坑施工区域内的地下水位就会随着排水不断下降，等到此范围内的地下水位降至预设基坑深度下2m时，继续深挖基坑至预设基底深度后，拆除基坑内的轻型井点和降水管井。

效果例：项目于2018年10月，卢森堡中心5地块项目位于郑州市郑东新区龙湖中环路与如意西路交叉口西北角，其中2层地下室部分基坑深度可达10.3m。该施工标段的基坑地质断面如图1所示，由上而下依次为杂土层、粉质黏土层、黏土层、粉质黏土层、砂层，其中基底落于粉质黏土层，基底下部是砂层，动水位线在砂层中。电费、成本根据卢森堡中心5地块工程实例计算；土体抗剪强度和承载力值是通过土工试验测得。

原采用单一管井降水方式，布置了28眼降水井，使用单一的管井降水方法持续了60天都不能疏干上部上层滞水和粉质粘土中的潜水，粉土层抗剪强度指标（ф=16.0°，c=11.0kpa），承载力特征值85kpa，粉质粘土抗剪强度指标（ф=7.0°，c=15.0kpa），承载力特征值75kpa。因粉土、粉质粘土的含水量大，导致土方挖运施工迟迟不能顺利进行。

最后停止所有降水井运行，场地地下水位也恢复到原始状态，充分论证合理、科学、有效的降水方案。后改用本实施例1井点（管井、轻型井点）+渗沟复合型基坑降水方法后，6天达到降水效果，粉土土体抗剪强度指标（ф=19.2°，c=13.2kpa），提高20%，承载力特征值110.5kpa，指标提高20%，粉质粘土抗剪强度指标（ф=9.1°，c=19.3kpa），承载力特征值97.5kpa，提高30%。节约降水工期约45天，每天降水电费4500元，总共节约电费202500元。

总的来说，本实用新型的复合型基坑降水方法，通过施工工艺相关措施消除了特殊地质条件的制约，达到了快速完成基坑降水的工程效果；可以在很短的时间内达到降水、疏干的效果，大幅度缩减了基坑降水的周期，节约了降水电费和人工台班，有效的保证了工程总体工期目标的顺利完成；同时，疏干效果好，促进基坑内和基坑周边土体在含水量下降后迅速再次固结，而且，土体的抗剪强度和承载力指标提高了20%～30%，有效保证了基坑支护结构的安全。

上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本实用新型宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本实用新型的常见变化范围，在此不再一一详述。