松花江汊河大橋水中承臺(tái)輕型井點(diǎn)降水施工技術(shù)小議

□高德妤

松花江汊河大橋全長(zhǎng)769.1m，共19孔，每孔40m。由于11#-14#墩位于水中，鉆孔樁施工采用的是筑島圍堰法。在14#左幅承臺(tái)基坑開(kāi)挖時(shí)，基底不斷有流砂涌泥現(xiàn)象，施工方?jīng)Q定采用薄壁輕型沉井方法。而此時(shí)已進(jìn)入雨季，從8月8日松花江水位開(kāi)始不斷上漲，最高漲至116.466m。采用沉井施工，在下沉約4m時(shí)受洪水侵襲，由于迎水面受水流沖擊力較大，迫使沉井在下沉過(guò)程中重心偏移，在4天里整個(gè)沉井被江水吞蝕，施工陷入癱瘓狀態(tài)。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，項(xiàng)目部立即組織全體技術(shù)人員研究水中承臺(tái)施工方案，通過(guò)計(jì)算土的滲透系數(shù)和實(shí)際地下水位高度，均符合井點(diǎn)降水施工要求，故對(duì)12#右幅承臺(tái)運(yùn)用輕型井點(diǎn)施工方法。

一、井點(diǎn)法排水原理

(一)輕型井點(diǎn)抽吸系統(tǒng)

(二)輕型井點(diǎn)排水原理

開(kāi)動(dòng)抽吸設(shè)備后，地下水經(jīng)濾管、井管、集水管進(jìn)入過(guò)濾箱到集水箱，在集水箱內(nèi)將吸上來(lái)的水與空氣分離，空氣進(jìn)入真空泵被吸出，水進(jìn)入離心泵后被排出。集水箱中設(shè)有浮筒，自動(dòng)調(diào)節(jié)箱內(nèi)水與氣的平衡。在水量增加時(shí)，浮筒上升將通往真空泵的通路堵塞，避免水吸入真空泵內(nèi)。當(dāng)空氣量增加，水量減少時(shí)，浮筒下落，打開(kāi)通道真空泵繼續(xù)抽氣。在集水箱排氣管與真空泵間，設(shè)有氣水分離器，確保水不進(jìn)入真空泵內(nèi)。真空泵的冷卻是用一臺(tái)小離心泵將熱水從真空泵中引出，進(jìn)入冷卻箱再流入集水箱內(nèi)，經(jīng)蛇形管冷卻后，回到真空泵內(nèi)循環(huán)使用。

二、輕型井點(diǎn)施工布置

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)資料和其他已施工的類(lèi)似工程的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本工程井點(diǎn)采用雙側(cè)布置成環(huán)形(見(jiàn)圖3)，12#墩右幅承臺(tái)通過(guò)計(jì)算共設(shè)井點(diǎn)12個(gè)，其井點(diǎn)管間距1.6m，濾管頂端設(shè)置在基底以下1.5m處，井管長(zhǎng)7m(包括2m濾水管)。為達(dá)到最佳降水效果，各井管、濾管、頂管設(shè)置在同一高程處，為充分利用泵的抽吸能力，集水總管標(biāo)高控制在地下水位線(xiàn)處，且沿抽水水流方向設(shè)有0.3%的上仰坡度，保持水泵中心與總管齊平。在地下水下游方向，留出一段不予封閉。

三、輕型井點(diǎn)降水設(shè)備

根據(jù)井點(diǎn)法施工要求和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，配備了表中所列降水設(shè)備，其中井點(diǎn)降水設(shè)備分管路分和抽水兩部分。

(一)管路部分

管路部分包括濾管、井管和集水總管。

1.濾管。采用了Φ50m m、長(zhǎng)2m的無(wú)縫鋼管，濾管的濾孔直徑19m m，孔距30m m。對(duì)濾管外防濾設(shè)施具體采用的方法：用Φ3.2m m鐵絲纏繞成螺旋形，間距2c m，外包2層尼龍窗紗，用Φ1.6m m的鐵絲纏繞捆扎，間距2c m，再用2層棕皮包扎，用Φ3.2m m鐵絲捆扎，為防止抽水時(shí)泥砂吸入管內(nèi)，濾管頂端設(shè)置管帽。

井點(diǎn)降水主要設(shè)備表

2.井點(diǎn)管。直徑與濾管相同，材料也為無(wú)縫鋼管，井點(diǎn)管上接集水總管，下接濾管，兩者之間用螺絲套管連接。井點(diǎn)管的埋設(shè)深度H a(見(jiàn)圖4)可按以下公式計(jì)算：

式中：Ha-井點(diǎn)的水泵軸至井點(diǎn)濾管底的深度，m；h1-井點(diǎn)的水泵軸至未抽水前的地下水位的高度，m；h2-原地下水位至基坑底的高度，m；r-基坑底中心至井點(diǎn)管中心的距離，m；m-井點(diǎn)抽水后的水力坡降線(xiàn)的坡比；△h-抽水后地下水位距基坑底面的安全深度，一般為0.5～1m；L-濾管長(zhǎng)度，m。

經(jīng)公式計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)資料及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定12#右幅承臺(tái)井點(diǎn)管埋深Ha=7 m。

3.集水總管。集水總管用Φ110m m無(wú)縫鋼管制成，依據(jù)承臺(tái)基坑大小確定其長(zhǎng)度，承臺(tái)尺寸為8.4×3.2×2 m，基坑按1：1放坡，開(kāi)挖基坑周長(zhǎng)為40m，故集水總管做成70 m，按井點(diǎn)管距離焊裝接頭短管，用膠管將井管與接頭管連接，用夾箍夾緊。

(二)抽水部分

抽水部分包括真空泵、集水箱、離心泵、氣水分離器及連接管等儀器。

四、輕型井點(diǎn)法的施工

12#墩右幅承臺(tái)設(shè)計(jì)底標(biāo)高為108.725m，施工時(shí)地下水位標(biāo)高為111.611m，需降水深度達(dá)3m，施工前對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行排水規(guī)劃，所有管道溝渠合理布局，保證不妨礙工地正常交通。井點(diǎn)降水工作一經(jīng)開(kāi)始，就要不間斷地進(jìn)行，否則井點(diǎn)濾管容易被堵塞，且一旦停止抽水，水面即刻恢復(fù)到原水位線(xiàn)上，已開(kāi)挖完畢的基坑就會(huì)進(jìn)水，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)倒塌。因此，在施工過(guò)程中，為保證施工順利進(jìn)行，施工現(xiàn)場(chǎng)所用機(jī)械、電源設(shè)備均保持完好，且真空泵、離心泵要留足備用，抽水工作直至混凝土澆筑完畢，拆模并回填土后才可停泵。

(一)鉆孔與埋設(shè)井管

本工程采用黃河鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，孔深8m，比井管深1m，成孔后將井點(diǎn)管插入孔中，為防止孔四周坍塌，采用粗砂回填，在距地面1.5m內(nèi)，改用粘土封口，以防漏氣。

(二)連接井點(diǎn)管與集水管

將已經(jīng)插入土中的井點(diǎn)管上端用橡膠軟管與集水管的連接管頭聯(lián)接起來(lái)，用鐵夾箍緊，接頭處不得漏氣。

(三)連接抽水系統(tǒng)

將集水管的三通與已經(jīng)組裝完成的抽水系統(tǒng)連接在一起。在進(jìn)行抽水工序前，詳細(xì)檢查各接頭，如發(fā)現(xiàn)漏氣，立即查明原因，或重新組裝直至整個(gè)抽吸系統(tǒng)嚴(yán)密不漏氣。

(四)開(kāi)動(dòng)抽水系統(tǒng)抽水

各部分管路及設(shè)備檢查合格后，方可開(kāi)動(dòng)真空泵。開(kāi)動(dòng)后，集水箱內(nèi)形成部分真空，當(dāng)真空表指示400m m H g左右時(shí)，地下水開(kāi)始從濾管吸入集水箱，開(kāi)動(dòng)離心泵，將水及時(shí)排出。排水時(shí)及時(shí)調(diào)節(jié)出水閥，使集水箱內(nèi)吸水的水量平衡。當(dāng)真空表升至600 m m H g時(shí)，表示排水量與地下水涌入量達(dá)到平衡。

經(jīng)過(guò)約4個(gè)小時(shí)的降水過(guò)程，12#墩右幅承臺(tái)水位降到預(yù)期效果，一次降水成功，施工順利進(jìn)行，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求，11#～13#墩承臺(tái)均采用此施工方法。

(五)拔管

降水達(dá)到所要求水位線(xiàn)時(shí)，即可進(jìn)行承臺(tái)基坑開(kāi)挖，此時(shí)抽水工作繼續(xù)，承臺(tái)施工時(shí)應(yīng)配備好人員、機(jī)械，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)專(zhuān)人指揮總體部署，從立模、綁扎鋼筋、澆注混凝土、養(yǎng)生直到拆模，需現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師檢驗(yàn)認(rèn)可。待土方回填后，方可連管。用P Y 16 T吊車(chē)將井管拔出，所留孔洞用砂或土填塞。各種施工機(jī)械設(shè)備均進(jìn)行維修整理，濾管拆開(kāi)清洗，重新組裝備用。

在復(fù)雜的地質(zhì)、水文條件下進(jìn)行水中承臺(tái)施工，運(yùn)用技術(shù)的可行性和經(jīng)濟(jì)的合理性是十分必要的。松花江汊河大橋水中承臺(tái)通過(guò)井點(diǎn)法施工，克服了流砂等不利條件，施工效果好、速度快，工期大大提高，為墩柱施工的順利開(kāi)展提供了有利條件，此施工方法值得在同地質(zhì)條件下進(jìn)行橋梁施工的同行們借鑒。