群井降水在庫區(qū)滑坡抗滑樁施工中的應(yīng)用

王克宏

(中南大學(xué), 湖南長沙 410007)

群井降水在庫區(qū)滑坡抗滑樁施工中的應(yīng)用

王克宏

(中南大學(xué), 湖南長沙 410007)

廣西百色水利樞紐工程庫區(qū)滑坡抗滑樁在開挖施工中部分樁孔涌水量較大,采用群井降水后,樁孔順利開挖。借助該工程群井降水實(shí)例,介紹了群井降水設(shè)計參數(shù)選取與降水井?dāng)?shù)量的確定方法,以及降水井施工監(jiān)測方法,為類似工程的設(shè)計與施工提供參考。

抗滑樁;樁孔開挖;降水井

廣西百色水利樞紐工程庫區(qū)剝隘鎮(zhèn)四、七、九片區(qū)滑坡為一古滑坡,滑坡平面前緣橫向?qū)捈s 570 m,后緣橫向?qū)捈s 250 m,滑坡體縱向長約 800 m?；麦w面積約 0.36 km2,滑坡體厚度為 25～64 m。2008年 10月初至 11月初,受長時期強(qiáng)降雨影響,四片區(qū)滑坡后緣和地表產(chǎn)生新的變形,變形引起居民房屋和公路開裂,嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)鼐用裆拓敭a(chǎn)安全。四片區(qū)滑坡共設(shè)計 12根抗滑樁,樁截面為 2 m×3 m,最大設(shè)計樁長 35 m。在開挖過程中,樁內(nèi)出現(xiàn)涌水,涌水量從 Z35樁到 Z38樁呈增大趨勢,其中 Z38樁由于涌水較大,采用了注漿、堵塞混凝土、打超前錨桿等措施后才完成樁孔開挖。因此,根據(jù)地質(zhì)資料及已挖樁涌水量對比分析,推測 Z41～Z44樁開挖時會產(chǎn)生較大涌水,經(jīng)反復(fù)研究決定,采用群井降水,降低地下水位后,再進(jìn)行該 4根樁的開挖,以保證挖樁、樁芯砼澆筑的順利施工。

1 降水井設(shè)計

1.1 滲透系數(shù)

根據(jù)長江三峽勘測研究院有限公司提供的施工場地勘察成果資料,四片區(qū)抗滑樁部位泥巖隔水層上部覆蓋層滲透系數(shù) K=0.44～0.54 m/d,為中等滲透。

1.2 降水場地及場地面積確定

根據(jù) Z33～Z44號樁所在地段地質(zhì)勘察資料,以及現(xiàn)已開挖到泥巖隔水層深度的 Z35、Z38等已開挖樁所揭露的水文地質(zhì)情況,選擇 Z39～Z44號樁孔方向長度 35.0 m、寬度 13 m的范圍 (見圖1)作為群井的位置,則場地面積 F=455 m2。

1.3 水文地質(zhì)參數(shù)的選取

根據(jù)場地水文地質(zhì)勘察成果以及抗滑樁設(shè)計資料,樁孔設(shè)計深度 Z41～Z44號樁為 35 m,Z38～Z40為 28 m,樁頂 (高程為△316 m～△318 m)至泥巖隔水層深度為 18～23 m,計算時取深度為 20 m,根據(jù)地質(zhì)勘察資料,地下水位在樁頂下 4～9 m,計算時取 5 m,降水深度按降低水位至隔水層下 3 m控制,則要求降水深度 S為:

含水層厚度 H為:

考慮到施工即將進(jìn)入雨季,地表、地下水對覆蓋層補(bǔ)充豐富,滲透系數(shù)計算時取大值 K=0.54 m/d。

圖1 群井布置

1.4 降水井?dāng)?shù)量的確定

將圖1降水范圍場地視為一個完整的潛水大井,先測算整個大井的預(yù)測涌水量,按完整潛水井計算,再計算單井日出水量以及抽水設(shè)備的抽水能力,從而確定降水井?dāng)?shù)。

(2)水的影響半徑:R=2S HK=102.46 m。

(3)水的滲透半徑:R0=R+r0=114.5 m。

(4)場地日總涌水量:

(5)單井日出水能力:q=l′d ×24/a′=936 m3/d,式中 l′為過濾器淹埋長度,本場地即為含水層厚度 15 m;d為過濾器外徑,采用 130 mm;a′為經(jīng)驗系數(shù) ,取 50。

抽水泵選用 100QJ2-45/8不繡鋼深井潛水泵,泵量為 2 m3/h,考慮井徑揚(yáng)程等因素的影響,泵的有效工作系數(shù)取 0.75,則單泵日抽水的有效泵量q0=36.0 m3/d＜q=936 m3/d,單井的出水量完全滿足抽水設(shè)備的抽水能力。

則降水井?dāng)?shù)量 n=Q總/q0=4.5,即設(shè)置 5口降水井。

2 降水井設(shè)計及施工

2.1 降水井布置

根據(jù)計算結(jié)果,總共布置 5口降水井,結(jié)合施工場地考慮,2口井布置在抗滑樁所在坡體上部,3口井布置在抗滑樁所在坡體的下坡端,即靠博愛大道一側(cè) (見圖1)。降水井深度以入泥巖隔水層 2 m為準(zhǔn),井徑為Φ160 mm,降水井下部 10 m段安放Φ127 mm的濾水鋼管 (花管)上部為Φ127 mm鋼管。

2.2 濾水填料

管與井壁間填礫料,礫石不均勻系數(shù) ＜2,礫徑為 1～3 mm,磨圓度好,不合格礫石含量少于 10%,礫料填至泥巖面上 8 m,上部用粘土回填封閉。

(1)施工時,先施工抗滑樁所在坡體的下坡端的 3口井,并安裝深井泵調(diào)試后進(jìn)行降水抽水,如下部 3口井的降水滿足挖樁的降水需求,則可以不進(jìn)行上部 2口降水井的施工。

(2)施工工藝:測放井位→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔→吹渣清孔→安裝井管→填礫→洗井→抽水測試→抽水。

(3)造孔采用 100型潛孔鉆機(jī)造孔,鉆孔傾角90°,終孔孔徑 ＞Φ160 mm,孔深入中風(fēng)化巖石2.0 m。

(4)填濾料采用靜止填礫法,沿井管四周均勻連續(xù)地填入礫料,并隨填隨測礫料深度,以防止發(fā)生架空現(xiàn)象,出現(xiàn)架空時應(yīng)及時排除。

(5)洗井采用活塞與空壓機(jī)聯(lián)合洗井,空壓機(jī)不停地向井內(nèi)壓入高壓風(fēng),高壓風(fēng)管在井內(nèi)不停地攪動,活塞則反復(fù)抽拉至砂清水凈為止。

(6)抽水通過排水管排至地表的排水系統(tǒng),并確保排水不會對井周形成回灌,造成循環(huán)抽排降水。

3 監(jiān)測與維護(hù)

(1)抽水開始后,應(yīng)每天對水位以及抽水流量進(jìn)行至少 2～3次觀測,抽水穩(wěn)定后,應(yīng)每天觀測 1次,出水量誤差 ＜5%,水位降深值觀測允許誤差＜10 mm。九片區(qū)上水廠有富余水溢出時應(yīng)增加水位以及水量的觀測次數(shù)。

(2)降水期間應(yīng)該對抽水設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行狀況的檢查,發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時處理,使抽水設(shè)備始終處于正常的運(yùn)行狀態(tài),并預(yù)備有相同的抽水設(shè)備。

4 結(jié) 論

2009年 5～7月,在降水井實(shí)施降水后,順利地完成了 Z41～Z44樁的開挖以及樁體混凝土澆筑施工,實(shí)踐證明群井降水技術(shù)應(yīng)用于抗滑樁施工是切實(shí)可行的,該方案投入少、施工簡便,有利于加快施工進(jìn)度,同時,群井降水不僅適用于抗滑樁,而且還適用于其他大口徑人工挖孔樁,值得在同類工程中推廣應(yīng)用。

[1]JGJ/T111-98.建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范[S].

[2]薛禹群,朱學(xué)愚.地下水動力學(xué) [M].北京:地質(zhì)出版社,1986.

[3] GB50296-99.供水管井技術(shù)規(guī)范[S].

[4] GB20021-2001.巖土工程勘察規(guī)范[S].

2010-10-19)

王克宏 (1975-),高級工程師、注冊巖土工程師。主要從事地基與基礎(chǔ)的處理研究工作。