建筑工程中深基坑降水技術(shù)研究

岳秀菊 岳智勇

摘要:文章介紹了井管井點降水的施工特點,并結(jié)合實際工程闡述了井管井點降水技術(shù)在建筑工程深基坑中的應(yīng)用,以及基坑降水的設(shè)計、施工流程。

關(guān)鍵詞:建筑工程;深基坑;井管井點降水;基坑降水設(shè)計;基坑降水施工

中圖分類號:U448文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)10-0057-02

一、管井井點降水技術(shù)

(一)管井構(gòu)造與特點

簡單的說,管井的結(jié)構(gòu)就是在地下安放一根管子,管子在需抽取地下水含水層部位有一段是透水的,抽水設(shè)備將管內(nèi)的水抽離。管井井點在地下工程上應(yīng)用,有以下一些特點:適用于各種水文地質(zhì)條件;降水深度較大;單眼井排水量大;可由淺到深進行動態(tài)降水。

(二)管井井點的一般設(shè)計

管井井點的一般設(shè)計主要需要考慮場地降水要求、降水范圍、水文地質(zhì)情況、場區(qū)外臨近建筑物等方面的資料,結(jié)合大口徑鉆孔樁成孔技術(shù)和水井成井技術(shù)進行技術(shù)設(shè)計,設(shè)計步驟如下:

1.單井設(shè)計。單井設(shè)計主要包括單井成井直徑、成井井深、井身構(gòu)造三個方面。設(shè)計成井直徑時,需結(jié)合施工成井技術(shù)、降水速度、抽水機具的下入,一般成孔直徑為400mm～700mm之間;設(shè)計成井井深時,以大于地下水降深底平面2m～4m為宜;目前,井身構(gòu)造一般采用鋼管濾管、水泥濾管、鋼筋籠濾管。

2.降水場區(qū)井數(shù)確定。必須根據(jù)開挖場區(qū)基坑面積、設(shè)計井深和井徑、單井影響范圍,求出整個場區(qū)的排水量和單井排水量,來得出降水井數(shù)。降水井數(shù)的確定還應(yīng)考慮單井井距。

3.降水井位的安排。井位安排時主要根據(jù)開挖基坑外邊緣結(jié)構(gòu)考慮,當開挖基坑外邊緣有護坡樁時,降水井位置設(shè)計應(yīng)距離護坡樁外邊凈距離1.0m～1.5m;無護坡樁時,其設(shè)計應(yīng)考慮放坡坡度,并距離坡度上邊緣1.5m左右即可。

(三)管井井點成井施工

1.鉆進成孔及注意點。盡量采取快速鉆進,避免鉆進時間過長,鉆具對井壁機械擾動和沖洗浸泡而造成坍孔、縮頸、泥皮過厚等不良現(xiàn)象,以免影響成井降水質(zhì)量和效果。在鉆進成孔時,應(yīng)根據(jù)地層合理選擇技術(shù)參數(shù),調(diào)整泥漿粘度和密度,在保證孔壁穩(wěn)定的前提下,盡量降低泥漿的粘度和密度,防止因泥漿過濃和失水量過大而影響滲透能力。

成孔換漿:鉆進接近設(shè)計井深4m左右,逐漸更換孔內(nèi)泥漿,終孔后大泵量沖孔20min。

2.濾水井管制作。(1)鋼筋籠的制作。(2)砂網(wǎng)選擇:主要根據(jù)含水層砂粒直徑進行分析,綜合考慮。砂網(wǎng)選擇有兩種:1)作內(nèi)層襯托;2)作外層濾水網(wǎng)。一般情況下內(nèi)層襯托選擇5目～20目方格鐵絲網(wǎng),外層濾水網(wǎng)選擇24目～48目方格尼龍網(wǎng);3)濾水井管包制:在鋼筋籠外側(cè)及井底端纏繞鐵砂網(wǎng)及尼龍網(wǎng)。

3.成井施工。成井施工具體包括:下井管、填礫、洗井三個方面。

下井管:下井管時,嚴禁擺動,造成井壁的損壞和坍垮。井管下到設(shè)計孔深位置后,稍微向上拉伸提直,固定在孔口中心,使井孔與孔壁之間環(huán)狀間隙均勻合理,便于填礫,提高單井出水率。

填礫:(1)礫料選擇。選擇時應(yīng)根據(jù)場區(qū)內(nèi)主含水層砂粒直徑和填礫技術(shù)要求,一般選擇1mm～8mm的混合礫料;(2)投礫。投礫時首先將沖孔器下入距井管內(nèi)底端100mm～200mm,沖洗液通過沖孔器沖洗井管,并通過井管內(nèi)外側(cè)返回地面。在送水同時,向井管外四周間隙內(nèi)均勻投入混合礫料,礫料頂水而下,不易中途堵塞。隨礫料的不斷投入,及時向上提升沖孔器。礫料填至井口地表2m時,則投礫結(jié)束,再用粘土分層填實至地表。

抽水洗井:投礫結(jié)束后,及時下放潛水泵于井管內(nèi)水位以下3m～5m,迅速起動電源抽水,隨水位不斷下降,水泵也同時下放,直至距井底0.5m左右為止。如此反復進行,直至抽出的水質(zhì)潔凈、不含泥砂為止。

二、管井井點降水在某廣場地下工程中的應(yīng)用

(一)工程概況

1.本廣場地處珠江南畔,距珠江約500m。工程結(jié)構(gòu)為地下一層,地上一層,總建筑面積16596m2,其中地下室底板面積達11235m2。

2.場地工程地質(zhì)概況:場地相對羅零標高約為-0.25m,根據(jù)工程地質(zhì)勘測報告,場地土典型斷面主要土層自上而下依次為:(1)粉質(zhì)粘土層,厚1.6m;(2)淤泥質(zhì)粘土層,厚1.4m;(3)粉砂層,厚7.7m;(4)泥質(zhì)粗砂層,厚9.3m;(5)淤泥質(zhì)粘土層,厚14.5m。

本場地穩(wěn)定地下水位(場地微承壓水及上層滯水的綜合水位)埋深標高為-1.45m,地下補給源除了大氣降水滲入補給上層滯水外,工作區(qū)的主要含水層(3)粉砂和(4)泥質(zhì)粗砂為承壓水,厚度約為17m,并與珠江河道存在一定的水力聯(lián)系。根據(jù)工程地質(zhì)勘測報告,土層滲透系數(shù)為28m/d,井點系統(tǒng)降水影響半徑95m。

3.本工程地下室有關(guān)參數(shù)如下:本工程共設(shè)一層地下室,基坑開挖至-5.40m(左圓向下肋梁0.9m)及-6.90m(右圓地梁反上)。

(二)基坑設(shè)計

1.基坑開挖方案設(shè)計。根據(jù)場地工程地質(zhì)條件,基坑結(jié)構(gòu),場地周邊環(huán)境,結(jié)合該工程具體及該市地域特征,本著安全、經(jīng)濟、可靠的原則,擬采用大開挖,即放坡的形式,對地下水采用管井井點降水?；铀闹芷马斣O(shè)置截水明溝,匯聚后外排;基坑內(nèi)設(shè)置積水溝,匯至集水井后,用水泵外排。

2.基坑管井井點降水方案設(shè)計。由于不透水層底面埋藏較淺,而井底位于泥質(zhì)粗砂層中,故按“均質(zhì)含水層承壓——潛水非完整井基坑”考慮,選用Φ300管井,井點開孔口徑500mm,平均長度19.5m,其中過濾器進水部分平均長度l=3.5m。

(1)基坑等效半徑可按下式計算:r=■=74m。其中,A為基坑降水面積。

(2)基坑中心要求降低水位深度:《巖土工程勘察規(guī)范》中第645條中“施工中地下水位應(yīng)保持在開基坑底面下0.5m～1.5m”的規(guī)定,根據(jù)已有工程經(jīng)驗,取0.75m。

(3)基坑涌水量:

其中,H=20.25-1.45=18.8m;h=20.25-7.65=12.6m。

(4)單井出水量及需單井數(shù):根據(jù)以往經(jīng)驗,按1/10降水曲線坡度,同時考慮形成的降落漏斗曲線由陡變緩的特點,將抽水泵置于-16.0m處。

q=120×π×rs×l×■=600 m3/d

井點數(shù)量:n=1.1Q/q=37.43,取整為38。

(5)井群布置方案:使之既達到降水目的,又以降水對周圍環(huán)境影響盡可能小為目標,采用在坑外基本均勻布井33口,坑內(nèi)布井5口,加快場區(qū)內(nèi)地下水疏干速度。同時在基坑一側(cè)布置觀察井9個,基坑中心布置觀察井3個,以觀察水位降深情況,確保地下水位降至設(shè)計高程。

(6)降水:可根據(jù)開挖深度進行降水,隨時掌握地下水位變化情況來決定降水設(shè)備的投入,保證安全且經(jīng)濟;抽出的水應(yīng)排出場外,防止回流。

(三)井點的施工

井點的施工,大致分為如下步驟:準備工作、井點埋設(shè)、運轉(zhuǎn)使用及拆除等。

1.準備工作。井點立管為Φ58的鋼管,長度為16.0m。井點管的底段1.2m是濾管,連接管用Φ58的橡皮管,部分連接管用塑料透明管作觀察管;集水管用100mm的鋼管分節(jié)連接,每節(jié)為4m,每根立管間距為1.2m～1.6m。

2.井點管埋設(shè)和井管安裝。埋設(shè)井點的程序是:先排放總管,再埋設(shè)井點管,用彎聯(lián)管將井點管與總管接通,然后安裝抽水設(shè)備,埋設(shè)需要進行沖孔、沉設(shè)井點、灌填砂濾料。井點管埋設(shè)時用沖擊式或回轉(zhuǎn)式鉆機成孔,孔徑為600mm,井深比設(shè)計值深50cm;洗井用0.6m的空壓機或水泵將井內(nèi)泥漿抽出;井點管用機架吊起徐徐插入井孔中央,使其露出地面200mm,然后倒人粒徑5mm～30mm的石子,使其在管底達到500mm高,再沿井點管四周均勻投放2mm～4mm粒徑粗砂,上部1.0m深度內(nèi),用粘土填實以防漏氣。

3.井點連接與試抽。總管設(shè)在井點管外側(cè)50cm處,鋪前先挖溝槽,并將槽底整平,將配好的管子逐根放人溝內(nèi),在端頭法蘭穿上螺栓,墊上橡膠密封圈,然后擰緊法蘭螺栓,總管端部,用法蘭封牢。井點總管鋪好后,用吸水膠管將井點管與總管連接,并用8號鐵絲綁牢,然后與抽水設(shè)備連通,接通電源,即可進行試抽水,檢查有無漏氣、淤塞情況,出水是否正常,如有異常情況,應(yīng)檢修后方可使用。如壓力表讀數(shù)在0.15MPa～0.20MPa,真空度在93.3KPa以上,表明各連接系統(tǒng)無問題,即可投入正常使用。

4.井點運轉(zhuǎn)與監(jiān)測。井點使用時,應(yīng)保持連續(xù)不斷抽水,并配用雙電源以防斷電。一般抽水3d~5d后水位降落漏斗基本趨于穩(wěn)定。

抽水開始后,每天觀測3次水位、水量,當水位達到設(shè)計降水深度并趨于穩(wěn)定時,可每天觀測1次,及時整理監(jiān)測記錄,繪制水量與時間、水位降深與時間過程曲線圖,分析水位下降趨勢,預測達到設(shè)計降水深度所需時間,如有不正常狀況,根據(jù)觀測記錄,查明原因,調(diào)整措施,確保達到降水深度。降水期間應(yīng)對抽水設(shè)備和運行狀況進行檢查,發(fā)現(xiàn)問題及時處理,定期保養(yǎng)抽水設(shè)備,使抽水設(shè)備始終處在正常運行狀況,避免抽水期間無準備的停抽。井點降水時,應(yīng)對水位降低區(qū)域內(nèi)的建筑物進行沉降觀測,發(fā)現(xiàn)沉陷或水平位移過大時,應(yīng)及時采取防護技術(shù)措施。

5.井點拆除?；A(chǔ)和地下構(gòu)筑物完成并回填土后,方可拆除井點系統(tǒng)。拔出井點管時可借助倒鏈或杠桿式起重機,所留孔洞用砂或土堵塞。

三、結(jié)語

經(jīng)檢測,該工程降水效果良好,基坑成槽后基底干燥,降水實踐中采用信息化施工,定時檢測降深和出水量,降水十分成功,邊坡無坍塌,保證了施工的順利進行。

參考文獻

[1]建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程(JGJ120-99)[S].

[2]巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-94)[S].

作者簡介:岳秀菊(1966-),女,河南蘭考人,河南鼎立置業(yè)有限公司工程部負責人,工程師,研究方向:建筑給排水施工及相關(guān)工程管理、工程造價;岳智勇(1974-),男,河南蘭考人,河南開元名都置業(yè)有限公司稽核部經(jīng)理,工程師,研究方向:建筑工程施工管理、工程造價。