談城市排水雨水方涵施工降水井布置

郝紅心

(太原市市政公用工程質(zhì)量監(jiān)督站，山西太原 030012)

1 工程概況

太原市小店區(qū)人民南路，起止通達(dá)街至10號線南街，其中從通達(dá)街到化章街為現(xiàn)狀路，長1.36 km，現(xiàn)狀路分為兩段，通達(dá)街至育才小學(xué)段為城市道路，三塊板斷面，總寬50 m，長約434 m;育才小學(xué)至化章街現(xiàn)狀為公路，寬約13.5 m，長約929 m。該段雨水屬規(guī)劃大村雨水泵站系統(tǒng)，服務(wù)范圍北起電子街，南到規(guī)劃十號路，西起汾河，東到真武路，并轉(zhuǎn)輸經(jīng)濟(jì)區(qū)大昌路雨水匯水范圍?？倕R水面積約為2 154 hm2。設(shè)計(jì)雨水管方涵BH=3.0 m×2.0 m;雙孔2BH=2×3.4 m×2.0 m，管線由北向南敷設(shè)至十號線，接入十號線設(shè)計(jì)雨水方涵，再由東向西最終入規(guī)劃大村雨水泵站，抽排入汾河。

2 水文情況

根據(jù)2011年9月由太原市市政工程設(shè)計(jì)研究院完成的《工程地質(zhì)勘察報(bào)告》顯示:本施工段K0+000～K1+363，地下水類型為孔隙潛水，地下水靜止水位埋深介于3.6 m～5 m之間，靜止水位標(biāo)高介于768.75～769.62之間;K1+363～終點(diǎn)，地下水類型為孔隙潛水，地下水靜止水位埋深介于0.9 m～2.5 m之間，靜止水位標(biāo)高介于769.00～770.42之間，土壤液化程度嚴(yán)重，為了保證施工的正常進(jìn)行，防止出現(xiàn)流沙、邊坡失穩(wěn)和溝槽的承載力下降，必須做好溝槽的降水工作。

3 地質(zhì)情況

根據(jù)2011年9月由太原市市政工程設(shè)計(jì)研究院完成的《工程地質(zhì)勘察報(bào)告》顯示:施工段落屬于沖洪積傾斜平原，屬于太原盆地次穩(wěn)定工程地質(zhì)亞區(qū)，地勢整體呈北高南低。K0+000～K0+550段舊路結(jié)構(gòu)層以下分別為填土(厚度介于0.8 m～0.9 m)，粉質(zhì)粘土(厚度介于2.3 m ～3 m)，粉土(厚度介于8.2 m ～8.9 m);K0+550～K1+363段原地面以下分別為填土(厚度介于0.7 m～2.6 m)，粉土(厚度介于 2.4 m ～4 m)，粉土(厚度介于 6.2 m ～8.3 m);K1+363～終點(diǎn)段原地面以下分別為填土(厚度介于0.7 m ～1.6 m)，粉質(zhì)粘土(厚度 4.5 m)，粉土(厚度介于 5.7 m ～6.2 m)，粉質(zhì)粘土(厚度介于1.8 m ～3.8 m);根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中雨污水管道的埋深得知，管道埋設(shè)在粉土層，而地基承載力在120 kPa，故設(shè)計(jì)采用換填干插片石、碎石等方式進(jìn)行改變地基承載力。

4 工程的難點(diǎn)與特點(diǎn)

1)該項(xiàng)目舊路改造施工區(qū)域(通達(dá)街至化章街)場地狹窄，紅線緊鄰建筑物，溝槽左右兩邊靠近居民小區(qū)樓房，降水時(shí)考慮降水對建筑物的影響，需加強(qiáng)沉降觀測。

2)工期緊，后續(xù)工序工程量大。

3)對紅線相鄰淺基礎(chǔ)建筑物易造成地基擾動(dòng)、墻體裂縫甚至倒塌等事故。

4)降水深度大，雨水方涵深度在地下水位以下5 m～10 m左右，降水線路長，雨水方涵施工降水長度達(dá)3 380 m。

5)部分地段屬市區(qū)施工，環(huán)境保護(hù)要求高。

5 降水井排水溝設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，舊路改造段(通達(dá)街至化章街)，采用水管將抽出的地下水排入就近現(xiàn)有雨污水管道，化章街往南農(nóng)田段，擬采用在原地面下挖排水明溝，溝深為0.8 m，溝底寬為0.8 m，溝內(nèi)坡度為1∶1，溝底鋪設(shè)塑料膜，將抽出的地下水通過排水明溝分別排入全線已有三段溝渠中。如施工范圍附近無條件開挖明溝，則可通過水管將水抽入灌溉溝渠。

6 降水方案的選擇

根據(jù)本工程現(xiàn)場水位情況，擬采用深井井點(diǎn)降水，具體由濾水井管、吸水管和抽水設(shè)備等組成。該降水方法具有井距大，易于布置，排水量大，降水深(＞15 m)，降水設(shè)備和操作工藝簡單，可代替多組輕型井點(diǎn)作用、施工速度快等特點(diǎn)，適用于地下水豐富、降水深、面積大、時(shí)間長的降水工程。本降水工程采用孔徑800 mm，無砂濾水管外徑400 mm，內(nèi)徑300 mm，每節(jié)長度0.95 m，壁厚5 cm，在濾水管與井壁的環(huán)形空間內(nèi)填5 mm～10 mm碎石作為過濾層。

7 降水井設(shè)計(jì)計(jì)算

選取其中100 m長線路，開挖上口寬21 m，挖深7 m為例，計(jì)算井間距和井個(gè)數(shù)，保證降低后的地下水位與槽底的最小深度大于1 m。

1)井點(diǎn)管埋置深度:

其中，H為井點(diǎn)管的埋設(shè)深度，m;H1為井點(diǎn)埋設(shè)面至基坑底面距離，取該段最大值7 m;h為溝槽最深挖掘面至降水曲線點(diǎn)的安全距離，取2 m;i為降水曲線坡度，與土的滲透系數(shù)、地下水流量等因素有關(guān)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定，查表可知雙排井點(diǎn)降水可取0.1;L為井點(diǎn)管中心至基坑中心水平距離，根據(jù)施工需開挖情況，取12.5 m;l為濾管每節(jié)長度，取 0.95 m。

則 H=14.2 m。

K0+000～K1+360段降水井剖面圖見圖1。

圖1 K0+000～K1+360段降水井剖面圖

其中，Q為總涌水量，m3/d;K為滲透系數(shù)，暫根據(jù)設(shè)計(jì)院地質(zhì)報(bào)告，按中砂層取15 m/d;S為水位降低值，取8.5 m，為靜止水位線至溝槽底部加降水安全距離;R為抽水影響半徑，R=1.95S×為假想半徑25.86 m;A為基坑井點(diǎn)管所包圍的面積:21×100=2 100。

將以上數(shù)據(jù)代入公式求得:

總涌水量 Q=2 632.942 m3/d=0.030 5 m3/s。

3)深井過濾器進(jìn)水部分每米井的單位進(jìn)水量:

4)深井過濾器進(jìn)水部分需要的總長度:

5)假定深井?dāng)?shù)進(jìn)行試算確定深井井點(diǎn)數(shù)量，當(dāng)井?dāng)?shù)為14個(gè)時(shí)，取 H2=H －S=2.7 m。

2)溝槽總涌水量計(jì)算。因地質(zhì)勘察報(bào)告中未給出透水層厚度，按無壓完整井考慮。

其中，H2為抽水影響半徑為R的一點(diǎn)水位，m;n為深井?dāng)?shù)，個(gè);r為深井半徑，m。

此數(shù)值符合 nh0=14×1.087=15.214 m，Q/q≈15 m 條件。

6)深井井點(diǎn)的布置需要考慮工程的平面尺寸，經(jīng)過多次試排后，確定的14個(gè)深井井點(diǎn)距離該溝槽降水曲線最高點(diǎn)的距離如下:

則:log(x1·x2·x3·x4·x5·x6·x7·x8·x9·x10·x11·x12·x13·x14)=20.237。

再根據(jù)下式計(jì)算涌水量:Q=1.366K×［(2H －S)·S］/［logR－log(x1·x2·x3·x4·x5·x6·x7·x8·x9·x10·x11·x12·x13·x14)/n］=2 730.464 m3/d=0.031 6 m3/s。

圖2 K0+000～K1+360段100 m×21 m平面井點(diǎn)布置圖

8 結(jié)語

降水井布置計(jì)算的總涌水量與前式計(jì)算的總涌水量相近，故總涌水量、深井井點(diǎn)數(shù)和布置距離滿足本工程降水要求。結(jié)合該雨污水主線設(shè)計(jì)在市內(nèi)舊路段，綜合考慮單孔雨水方涵開挖深度，工期緊，需要快速降水，擬在K0+000～K1+360雨水方涵施工段設(shè)置雙排深井降水井降水，降水井點(diǎn)布置如下:將降水井布置在雨污水溝槽之間、雨水兩側(cè)，距離雨水溝槽上口邊2 m處，井間距15 m，井深20 m，兩側(cè)降水井交錯(cuò)布置。

K0+000～K1+360段100 m×21 m平面井點(diǎn)布置圖見圖2。

［1］GB 50268-2008，給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［2］太原市南部新區(qū)人民路道排工程地質(zhì)勘察報(bào)告［R］.2011.

［3］JGJ/T 111-98，建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］CECS 246∶2008，給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程［S］.

［5］GB 50268-2008，給排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］.