深基坑井點(diǎn)降水施工方法

陳平超 許自玉

深基坑井點(diǎn)降水施工方法

陳平超 許自玉

水利工程建筑基礎(chǔ)埋置設(shè)計(jì)深度較大，施工時(shí)需要進(jìn)行大面積深開(kāi)挖。而各種地下水型式的存在，給建筑深基礎(chǔ)的施工造成了困難，要確保深基礎(chǔ)的正常安全施工，勢(shì)必要對(duì)各種地下水進(jìn)行降排。降排水方法主要有通過(guò)排水溝、積水井方式進(jìn)行明排水，或開(kāi)挖各種井點(diǎn)、深井降水等。以下通過(guò)某水運(yùn)船閘工程為例，對(duì)塑料波紋管深井降水方法進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

一、工程概況

該工程位于安徽宿州市 橋區(qū)蘄縣鎮(zhèn)節(jié)制閘南側(cè)，是一新建的船閘項(xiàng)目，船閘按Ⅳ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，500噸級(jí)設(shè)計(jì)。該地區(qū)屬于淮北平原澮河漫灘，場(chǎng)地原為廢棄老澮河河汊，屬于河流沖擊地貌。場(chǎng)地高程為16.36～24.27m，基坑開(kāi)挖底高程最低為8.72m，開(kāi)挖深度最大為15.55m；船閘附近澮河常水位為16.8～17.8m，閘址穩(wěn)定地下水位高程為16.40m，降水平均深度達(dá)到8.2m以上。

該船閘基坑大致成矩形，底面尺寸為286m×30m。根據(jù)工程地質(zhì)報(bào)告及開(kāi)挖的情況來(lái)看，該船閘主體工程所處部分地質(zhì)狀況良好。原地面以下至10.00m高程部分以粘土為主，部分為粉質(zhì)粘土；10.00m以下主要為重粉質(zhì)砂壤土，滲透性較強(qiáng)，滲透系數(shù)為40m/d。

二、降排水方案的選擇

該項(xiàng)目基坑開(kāi)挖較深，地下水位較高，雖然基坑上層地質(zhì)較好，但下層為重粉質(zhì)砂壤土，滲透性較強(qiáng)，易發(fā)生流砂及涌泥現(xiàn)象。板樁法、沉井法及帷幕法由于施工工藝要求較高，施工成本較大，從經(jīng)濟(jì)效益考慮，除特殊要求外，一般不宜采用。根據(jù)綜合分析，結(jié)合對(duì)類(lèi)似地質(zhì)條件的降水方案及效果的調(diào)查，決定采用井點(diǎn)降水，同時(shí)利用集水坑明排水輔助的方法進(jìn)行降排水的施工。

井點(diǎn)降水一般又分為輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)和深井井點(diǎn)四種。噴射井點(diǎn)及電滲井點(diǎn)因?qū)υO(shè)備要求較高，費(fèi)用也相對(duì)較高，故一般都采用輕型井點(diǎn)或深井泵井點(diǎn)降水方法。

輕型井點(diǎn)、深井井點(diǎn)降水適用條件見(jiàn)表1。

根據(jù)表1情況，由于深基坑降水一般都超過(guò)6m，若采用輕型井點(diǎn)則需要進(jìn)行兩級(jí)降水。按照輕型井點(diǎn)降水每40m至少配備一臺(tái)真空泵的要求，286m×30m的深基坑兩級(jí)輕型井點(diǎn)降水至少需要32臺(tái)真空泵。按工期4個(gè)月，每臺(tái)真空泵每臺(tái)班300元計(jì)算，輕型井點(diǎn)降水成本需345.6萬(wàn)元。若采用波紋管深井降水，根據(jù)該項(xiàng)目的實(shí)際情況，需要49口井，經(jīng)測(cè)算，基坑降水費(fèi)用為31.85萬(wàn)元。由此可見(jiàn)，兩種井點(diǎn)降水費(fèi)用相差極大。同時(shí)由于輕型井點(diǎn)降水每1m就需要打一口井，據(jù)此，則需要打井1264口，如此數(shù)量的降水井，成井的施工時(shí)間也相當(dāng)長(zhǎng)，一般工期也不允許。通過(guò)上述兩個(gè)方面的比較，決定采用波紋管深井降水。

三、深井降水施工

1.深井井點(diǎn)施工程序

井位放樣→做井口、安護(hù)筒→鉆機(jī)就位、鉆孔→回填井底砂墊層→吊放井管→回填管壁與孔壁間的過(guò)濾層→安裝抽水控制電路→試抽→降水正常施工。

2.井點(diǎn)布置

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及設(shè)計(jì)按15m間距布置的要求，同時(shí)考慮現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，井點(diǎn)平均間距按13m考慮，在基坑周邊共布設(shè)降水井38口。井深按下式計(jì)算：

表1 輕型井點(diǎn)、深井井點(diǎn)降水適用條件表

式中：

H——深井管埋置深度m；

H1——深井管埋設(shè)面至基坑底面的距離，按6.15m計(jì)；

Δh——降水后地下水位至基坑底面的安全距離，一般為0.5～1.0m；

L——深井管中心至基坑中心的水平距離，按26.3m計(jì)；

i——降水曲線坡度，對(duì)環(huán)狀井點(diǎn)可取1∶10；

l——濾管長(zhǎng)度m，按2m計(jì)。

經(jīng)計(jì)算得出H≥11.28m,為安全起見(jiàn)，一般再增加l/2長(zhǎng)度，故H按13m確定。

3.管井材料的選擇與加工

通常深井井點(diǎn)管井材料一般都使用預(yù)制砂礫管涵，該管涵較重，單個(gè)管涵長(zhǎng)度一般在0.75m左右，較深的深井勢(shì)必接頭較多，施工相對(duì)繁雜，對(duì)施工場(chǎng)地要求也較高。施工場(chǎng)地較差時(shí)，管涵無(wú)法運(yùn)輸?shù)轿?，施工時(shí)安全隱患較大，施工成本較高。為克服管涵管井材料上述缺點(diǎn)，通過(guò)綜合考慮，采用大管徑UPVC波紋管材料。該材料便于購(gòu)買(mǎi)，重量輕，成品長(zhǎng)度在6m左右，安裝方便，操作簡(jiǎn)單安全，價(jià)格便宜。施工時(shí)，預(yù)先在波紋管管壁上按梅花形鉆孔，孔的大小為5mm左右，間距在100mm左右。

4.抽水設(shè)備的準(zhǔn)備

抽水設(shè)備可采用深井潛水泵，每一口管井內(nèi)設(shè)一臺(tái)潛水泵。一般采用1100W、揚(yáng)程為32m、每小時(shí)出水量為3m3的潛水泵，或采用1500W、揚(yáng)程為26m、每小時(shí)出水量為10m3的潛水泵?？梢钥紤]在試抽時(shí)用前者，正常后再用后者。

5.成孔

在基坑場(chǎng)地高程14.87m時(shí)采用18kW回旋鉆機(jī)成孔，盡量采用清水護(hù)壁；泥漿護(hù)壁時(shí)，泥漿比重盡量較小。成孔直徑0.7m，孔底高程控制在0.00m左右。具體的成孔工藝同一般灌注樁成孔工藝相同，施工工藝成熟，操作簡(jiǎn)單，容易掌握。降水井的鑿井深度為13m，濾水管外徑為0.35m，外裹2層80目過(guò)濾尼龍網(wǎng)，降水井裸孔與井管管狀間填充粒徑為1cm左右的瓜子片過(guò)濾層，為確保透水效果，過(guò)濾層厚度宜控制在150mm左右。另外在基坑中間設(shè)3個(gè)觀測(cè)井，觀測(cè)井做法同降水井。成孔后，安裝預(yù)先制作好的UPVC波紋管，再回填反濾層。成井后充分洗井，連續(xù)抽水。

6.排水溝

為防止大氣降水及其他原因產(chǎn)生的明水影響，加快降水的速度，有必要通過(guò)排水溝和集水坑進(jìn)行明排水。同時(shí)為避免水浸泡軟化土體，及時(shí)排放地下水，可在基坑內(nèi)、外各設(shè)一排水溝?？油馀潘疁喜加?4.87m平臺(tái)內(nèi)側(cè)距坑壁1.5m處，呈環(huán)形封閉狀，用磚砌水泥砂漿抹面修筑，在基坑開(kāi)挖前預(yù)先修好，水溝寬0.8m、深0.6m，并與向外輸水管道接通。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，在適當(dāng)位置修筑沉淀池，基坑內(nèi)抽排出的地下水經(jīng)沉淀后，排入向外輸水管道?？觾?nèi)排水溝位于基坑壁底部，寬0.5m、深0.4m，坑挖至底部時(shí)修筑。

7.降排水

該工程進(jìn)行深井降水的主要目的是為了疏干主體工程基坑開(kāi)挖的工作面，保證施工期間的地下水位始終保持在開(kāi)挖底部高程下0.5m，從而確保土方的明挖施工。在成孔的同時(shí)做好四周排水管或排水溝的布置或開(kāi)挖；成孔后要迅速做好施工降排水的管道系統(tǒng)。所有準(zhǔn)備工作就緒后，進(jìn)行試抽，滿足要求后轉(zhuǎn)入正常工作。在抽降地下水的過(guò)程中，安排專(zhuān)人巡查，如發(fā)現(xiàn)地下水位升高或者水質(zhì)渾濁等異常情況，應(yīng)立即分析原因，立即采取處理措施，嚴(yán)防閘基土層被擾動(dòng)。

為順利將地下水排出基坑范圍，需要沿基坑兩側(cè)開(kāi)挖線以外布設(shè)排水渠，抽水匯入集水井，再經(jīng)總渠分別排至兩側(cè)河道內(nèi)。排水渠與道路交叉處按照實(shí)際情況埋設(shè)混凝土管或鋼管。

8.水位監(jiān)測(cè)與應(yīng)急預(yù)案

水位降低監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)是基坑中心點(diǎn)的水位降低情況。實(shí)施深基坑降排水的工程項(xiàng)目，不管其降排水方案多么周密、完善，在基坑土方開(kāi)挖與支護(hù)的過(guò)程中，出現(xiàn)局部地質(zhì)變異性大、局部流沙或涌水、積水現(xiàn)象也是在所難免的，因此要充分考慮相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案或處理措施。降排水方案是否妥當(dāng)，在很大程度上也是決定著深基坑施工技術(shù)方案是否成功的主要因素之一。

（1）降排水之前觀測(cè)一次自然水位，在抽水開(kāi)始的5～10天內(nèi)，要求每早晚各觀測(cè)一次水位、流量；以后改為每天觀測(cè)一次，并作好記錄。進(jìn)入雨季或出現(xiàn)新的補(bǔ)給源時(shí)，應(yīng)增加觀測(cè)次數(shù)。

（2）對(duì)觀測(cè)記錄應(yīng)及時(shí)整理，繪制Q～t（抽水量與時(shí)間）與S～t（水位下降值與時(shí)間）關(guān)系曲線圖，分析水位下降的趨勢(shì)與流量變化，預(yù)測(cè)水位下降達(dá)到設(shè)計(jì)要求的時(shí)間。根據(jù)實(shí)際抽水情況，研究降水設(shè)計(jì)的可靠程度或提出調(diào)整措施，查明抽水過(guò)程中的不正常狀況及其產(chǎn)生的原因，及時(shí)解決問(wèn)題。

（3）對(duì)抽水設(shè)備應(yīng)建立定期檢修保養(yǎng)制度，保持設(shè)備的正常運(yùn)行。降水期間不得停泵。

（4）抽出的水應(yīng)排至降水區(qū)以外，不應(yīng)產(chǎn)生回滲?，F(xiàn)場(chǎng)備有高排量水泵，遇有大雨或暴雨，應(yīng)及時(shí)排除地面和基坑積水，以減少下滲，保證降水。

（5）基坑降水對(duì)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)為降水引起的地面沉降問(wèn)題。為解決降排水對(duì)附近建筑物的影響，一般采取回灌井或止水帷幕的辦法，由于該工程場(chǎng)地目前為河流灘地，周邊建筑物都在100m以上，基坑降水對(duì)環(huán)境的影響很小，可不予考慮。為確保附近建筑物的安全，在進(jìn)行降排水期間，及時(shí)加強(qiáng)對(duì)附近建筑物的檢測(cè)工作。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，立即停止降排水施工，及時(shí)分析原因。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，考慮采用回灌井方法確保建筑物的安全。

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