禹門口東擴工程二標段富水軟基處理

郭 濤

（山西省汾河灌溉管理局 祁縣 030900）

禹門口提水東擴工程是山西大水網(wǎng)建設工程項目之一，工程位于山西省中南部，是向臨汾、運城兩市的新絳、稷山、襄汾、候馬、曲沃、翼城六縣（市）的工、農(nóng)業(yè)以及農(nóng)村生活供水的保障性給水工程。年供水1.61億m3，包括農(nóng)業(yè)和汾河生態(tài)用水8 095萬m3，工業(yè)供水8 030萬m3.

工程襄汾段汾河北4.7 km為內(nèi)徑2 m的PCCP管，管道埋深4.2～5.8 m，每節(jié)長度6 m，采用兩道橡膠圈止水，在適當位置，設有排氣閥、流量計等附屬建筑物。

1 水文地質(zhì)特性

1.1 流沙地層

據(jù)原設計柱狀圖資料顯示，0～1m為低液限黏土，1～2.5 m為粉砂土夾細砂，2.5～6.3 m為粉細砂，一般稱為流沙。其特點是，隨水而動，容易形成塌方。

1.2 地下水位高

在樁號G17+080處進行開挖，地面高程為398.12 m，設計槽底高程為393.645 m，設計挖深4.475 m，地下水位距地面1.27 m（高程396.85 m）基坑水深達3.205 m.

1.3 區(qū)域補給充足

1）本區(qū)段水源補給充足，主要有：①距此500 m的汾河內(nèi)常年流水；②附近農(nóng)田一年澆地3～4次；③本區(qū)域降雨量大，多年平均降雨量504.8 mm.

2）從地形上看，此區(qū)域東、北、西三面高，只有靠汾河的南面低，而且地下含水層厚，所以此區(qū)域為一個天然的地下水庫，庫內(nèi)水位的高低，水庫蓄水量的大小，由汾河來水進行自動調(diào)節(jié)。

2 施工步驟

由于PCCP管道工程基礎(chǔ)座落在Qpa1的粉砂土上。且距汾河主河道500 m左右，汾河中常年流水，致使地下水位高，因此做好基礎(chǔ)的關(guān)鍵是降低地下水位，排除土體內(nèi)多余的水分。然后分段施工，并保證緊湊連續(xù)，在PCCP管達到要求后進行分層覆蓋，工序流程如下：

施工準備——打井排水——開挖地基——碎石墊層——安裝PCCP管——打壓試驗——回填——清理場地。

3 排水方案

3.1 排水方式選擇

經(jīng)常性的排水方式有明溝排水和人工降低地下水位兩種方式。人工降低地下水位的方式很多，按其排水原理分為管井排水法、真空井點排水法、噴射井點排水法、電滲井點排水法等。東擴工程地下水位高，距地面1～3.2 m，含水層為粉細砂滲透性較好，地下水的補給有距工程500 m的汾河常流水和工程附近農(nóng)田每年3～4次的澆灌，地下水補給十分豐富。綜上所述本工程適用于管井排水法。就是在工程開挖線附近打井，用水泵抽水，在井周圍形成地下水漏斗，降低地下水位，保證工程質(zhì)量。

3.2 基坑滲透量的確定

基坑滲透量是確定井距和水泵選用的關(guān)鍵所在，因基坑在透水的地層上，且地層都是粉細砂，所以可以按照1 m水頭下1 m2基坑面積細砂的滲透流量0.16 m3/h來確定。每米基坑滲透面積為12.66 m2，滲透流量為0.16 m3/h，則每米基坑每小時的滲透量為2.33 m3.

3.3 井點數(shù)目確定

式中：n為井點數(shù)目；Q為滲透量；qmax為單井集水能力；

式中：rc為濾水管半徑；l為濾水管長度；vf為允許流速；

式中：K為土的滲透系數(shù)，細砂土取K=2 m/d.

經(jīng)計算得井點數(shù)目為每百米7.7眼井。

參照驗算公式 d≈（15-20）2πrc

計算得最小間距為16.9 m

考慮到工程開挖方便，井點布置在基坑一側(cè)，隨管線一字形排開。為加快工程進度，快速降低地下水位取d=15 m.

3.4 水泵和電源的配備

單井集水能力qmax為28.92 m3/h，選取揚程為20～25 m，出水量在25～30 m3/h的潛水泵。因不同地段單井集水有差異，所以在實際工作中選用揚程為20～30 m，出水量在15～30 m3/h的潛水泵。

由于工程線路長，比較分散，所以電源的配備要根據(jù)工地現(xiàn)場的情況確定，接線方便的地方以接線為主，沒有固定電源的地方要配備發(fā)電機。

4 基礎(chǔ)開挖處理

4.1 管井降水

基礎(chǔ)降水是工程開挖的關(guān)鍵，降低地下水位就是要保證在基礎(chǔ)開挖和PCCP管道施工過程中保證基坑干燥，以利施工。本工程排水主要分為初期排水和經(jīng)常性排水，初期排水安排在工程開挖前5～7 d，以降低地下水位為目的，通過連續(xù)不斷地抽水使水位降到開挖面以下0.5 m；經(jīng)常性排水，就是要通過觀測地下水，根據(jù)數(shù)值，經(jīng)常性排水保證干燥施工，并且要在回填以后才可以停止抽水。

4.2 開挖土方

流砂基礎(chǔ)必須是干土體開挖，第一選用50馬力的裝卸機將表層土0.5 m放在外邊線，保護好以利下步回復原位，以利耕種;第二再挖1 m左右，將土方放到遠處;第三用1.6 t挖機，將土方一次挖到設計深度。注意：①放土要與修路和回填相結(jié)合；②因為下面的土體，含水量大，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，要注意放土的位置；③因地下水位高，在施工中盡量避免機械作業(yè)對基礎(chǔ)的撓動，避免出現(xiàn)彈簧土和涌水，凡出現(xiàn)此類現(xiàn)象的土體都必須及時處理掉，并換填石渣；④必須做到保持土體的原狀。挖深達到設計標高后，經(jīng)檢查無異常情況時就馬上組織進行碎石墊層回填。

4.3 碎石墊層

墊層設計選用級配良好的砂礫料或碎石作為管道基礎(chǔ)墊層，注意粒徑不大于25 mm和不小于2 mm的不得超過總量的45%.根據(jù)有關(guān)資料得知，在這種地層中選用0.3 m厚的墊層在碾壓過程中會出現(xiàn)彈簧土，主要原因：①是土體剛脫水，土體中含水量大，容易塌方；②是墊層太薄，起不到支撐的作用。為保證工程質(zhì)量需要做到：將墊層加到0.5～0.8 m厚；填料中摻10%左右粒徑小于5 mm的石砂。運輸?shù)沽喜捎眠M占法，碾壓時先靜壓兩遍后再振動碾壓四遍。以此分兩層壓實。

5 施工要點

5.1 深井安排要科學

在處理基礎(chǔ)地下水位時，主要是如何確定降低地下水位的方法，本工程采用了管井法降水。這種辦法是否成功，關(guān)鍵取決于施工時間、井的深度、數(shù)量和位置的布置、泵的抽水量等要素。這些要素成為保證基礎(chǔ)安全施工的必要前堤。

5.2 夯實方法要輕壓

排除地下水成功后，要及時合理選擇基礎(chǔ)的開挖方法，如施工機械類型、數(shù)量、作業(yè)程序等。開挖過程中還要密切對基礎(chǔ)土體進行觀察，發(fā)現(xiàn)問題要及時處理。關(guān)鍵注意不能重壓，反復夯。

5.3 設計墊層需增厚

施工過程中對基礎(chǔ)層狀土體取樣分析，合理確定換填介質(zhì)、種類、鋪填厚度、鋪料方法、碾壓方法等，并作壓實試驗。關(guān)鍵是由于基礎(chǔ)土體剛離水體，含水率大，原設計0.3 m厚的墊層，根本經(jīng)不起碾壓，不能達到壓實的質(zhì)量要求，所以必須增加其厚度到0.8 m，并將兩邊三角地帶用碎石回填。只有這樣才能保證質(zhì)量。

5.4 井內(nèi)抽水要控制

井內(nèi)抽水要控制，就是要掌握平衡狀態(tài)，在基礎(chǔ)處理和上部建筑物施工中，要科學正確地掌握排水量，使之既能保證地下水相對平衡狀態(tài)，又不會給施工造成不便。

5.5 施工期間抽水不停

在整個工程回填覆蓋前，應保持地下水位低于建筑基礎(chǔ)面0.5 m以下，這是嚴格的要求，直到回填后方可停止抽排地下水。