沱澮河大青溝船閘工程基坑降排水施工技術(shù)研究及應(yīng)用

摘 要 通過管井降水施工在沱澮河大青溝船閘工程中的實(shí)際應(yīng)用，闡述管井降水施工方法和工藝特點(diǎn)，以供今后類似工程參考。

關(guān)鍵詞 基坑降水；管井；基坑明排水；施工技術(shù)

中圖分類號 TN914 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)062-0100-02

1 工程概況

沱澮河大青溝船閘位于河南省永城市侯嶺鄉(xiāng)境內(nèi)沱河與澮河的連接線—大青溝航道上，是為克服沱河與澮河水位差和維護(hù)沱、澮兩河水系現(xiàn)狀而建的通航建筑物，船閘總體長度744.32 m。主體基坑開挖深度達(dá)16.25 m，屬深基坑開挖，土體相對透水，地下水位較高，施工中應(yīng)做好降排水工作。

2 基坑降排水措施

2.1 基坑降水方法的選擇

原地面高程30.90 m～31.75m，表層為粘性土。其下高程28.4 m～10.65 m之間為主要潛水含水層，其中②層粉質(zhì)粘土層厚

0.9 m～8.0 m，滲透系數(shù)k=2.0×10-4 cm/s；其下層③層為粉土—粉質(zhì)粘土互層，層厚9.1 m～16.0 m，滲透系數(shù)k=3.01×10-4 cm/s，可塑～硬塑狀態(tài)，易產(chǎn)生流土與管涌，本工程閘基持力層即坐落在該層土上。上述②、③層土層在地下水滲流作用下極易產(chǎn)生流土或踏坡，所以在基坑開挖過程中必須采取降水措施。參考各種井點(diǎn)降水的適用范圍：管井降水適用于土體滲透系數(shù)大、地下水量大的土層。有效降水深度6 m～8 m。本工程基坑底高程15.5 m，按照設(shè)計(jì)要求，地下水位需降低至14.5 m以下，降水深度達(dá)13.9 m，土體滲透系數(shù)k=3.01×10-4 cm/s，根據(jù)土層性質(zhì)和以往類似工程經(jīng)驗(yàn)，宜采用分級設(shè)置管井降水，確保每級降水深度在6 m～8 m范圍內(nèi)，保證基底穩(wěn)定和干地施工。

2.2 管井降水方法

2.2.1 船閘管井井點(diǎn)布置

1）船閘管井井點(diǎn)平面布置：船閘較長，管井井點(diǎn)可以分成三個區(qū)域布置：①上閘首、閘室段和下閘首為一個降水區(qū)域；②船閘上游導(dǎo)航墻段為一個降水區(qū)域；③船閘下游導(dǎo)航墻段為一個降水區(qū)域。其中上閘首、閘室段和下閘首為主要降水區(qū)域。

2）船閘管井井點(diǎn)的布置高程：船閘部位原始地面高程約為31.75 m，基坑開挖高程最低處為15.5 m，開挖深度達(dá)16.25 m。船閘基坑深度較大，需要布置兩層管井井點(diǎn)。船閘管井降水井點(diǎn)管布置方法詳見圖1所示。

2.2.2 管井井點(diǎn)各項(xiàng)參數(shù)及抽水設(shè)備

在本工程中地質(zhì)基本可認(rèn)為均質(zhì)、各向同性，地下水為潛水，二維層流狀態(tài)，取綜合滲透系數(shù)，按面狀基坑、均質(zhì)含水層、潛水非完整井計(jì)算基坑涌水量和干擾條件下的單個降水井的出水量。根據(jù)井點(diǎn)間距模數(shù)，管井井點(diǎn)間距一般為10 m～20 m，結(jié)合本工程地質(zhì)條件及以往的施工經(jīng)驗(yàn)，確定井點(diǎn)間距為15 m。井徑500 mm，二級井點(diǎn)井底高程需低于降水后的水位高程10 m，故取井底高程為4.5 m，一級井點(diǎn)為確?；拥滓陨喜糠值某樗?，同時為保證一二級降水范圍的連續(xù)性，確定井底高程為14.5 m。

1）上閘首、閘室和下閘首部位井點(diǎn)：①一級井點(diǎn)：基坑井點(diǎn)圈周長為550 m（井點(diǎn)圈長度210 m，井點(diǎn)圈寬度65 m），管井?dāng)?shù)量為37。②二級井點(diǎn)：基坑井點(diǎn)圈周長為450 m（井點(diǎn)圈長度180 m，井點(diǎn)圈寬度45 m），管井?dāng)?shù)量為30。

2）船閘上游導(dǎo)航墻部位井點(diǎn)：①一級井點(diǎn)：基坑井點(diǎn)圈周長為255 m（已扣除與上閘首基坑相鄰邊的重復(fù)井點(diǎn)），管井?dāng)?shù)量為17。②二級井點(diǎn)：基坑井點(diǎn)圈周長為200 m（已扣除與上閘首基坑相鄰邊的重復(fù)井點(diǎn)），管井?dāng)?shù)量為14。

3）船閘下游導(dǎo)航墻部位井點(diǎn)：①一級井點(diǎn)：基坑井點(diǎn)圈周長為255 m（已扣除與上閘首基坑相鄰邊的重復(fù)井點(diǎn)），管井?dāng)?shù)量為17。②二級井點(diǎn)：基坑井點(diǎn)圈周長為200 m（已扣除與上閘首基坑相鄰邊的重復(fù)井點(diǎn)），管井?dāng)?shù)量為14。

4）抽水設(shè)備。根據(jù)抽吸深度和排水量要求，本工程管井底據(jù)地面高度約26米，計(jì)劃選用QY30-30-3.5型油浸式潛水電泵，額定揚(yáng)程30米，額定流量30 m3/h，額定功率3.5 kW，經(jīng)試驗(yàn)?zāi)軡M足抽水要求。每管井配備1套抽水設(shè)備，合計(jì)129套。另配備0.2倍備用設(shè)備，共計(jì)129×1.2=155套。

2.2.3 管井施工設(shè)計(jì)

1）井管的選擇。井管應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，能抗腐蝕，具有一定的耐久性，并便于加工制造，運(yùn)輸安裝。目前用于建筑物基坑降水的井管有鋼管、鑄鐵管、鋼筋混凝土管、無砂混凝土管等，對于建筑物基坑降水的井管，應(yīng)用時間相對較短，考慮經(jīng)濟(jì)因素，一般在透水層采用無砂混凝土管，在不透層一般采用混凝土井管。井管節(jié)長1 m，兩端部澆筑長10 cm混凝土，以提高強(qiáng)度。

2）濾料的選擇。濾料的選擇是管井質(zhì)量的重要保證，選擇粒徑的大小應(yīng)遵循一個最基本的原則，即針對某一含水層所選配的濾料，要使在強(qiáng)力洗井或除沙的條件下，能將井孔周圍含水層的部分較細(xì)的沙粒和泥團(tuán)等沖出或抽出，又能保證在正常工作條件下不會產(chǎn)生任何的涌沙。

3）井管的安裝清孔換漿后，便可開始安裝井管。井管安裝采用鋼絲繩托盤下管法，硬木托盤上端先配置一節(jié)混凝土實(shí)管，外澆灌熱瀝青，泥管外壁包一層100目尼龍濾布、兩管接頭30 cm用土工布包裹，其外再用3-4根竹片豎向固定。井管下完后應(yīng)立即填濾料，反濾料應(yīng)均勻地分布在井管的四周，濾料的厚度盡量均勻。濾料的填筑高度應(yīng)同地層相適應(yīng)，一般應(yīng)高出含水層進(jìn)入不透水層1 m，以防濾料沉降。

2.2.4 抽水及水位監(jiān)測

管井法降低地下水位，一旦開始，應(yīng)不斷進(jìn)行，否則基坑地下水位即會迅速回升，威脅基坑安全。為了監(jiān)測基坑地下水位和周圍影響范圍內(nèi)的地下水位的變化情況，必須在在基坑區(qū)域內(nèi)布置臨時觀測井，降水系統(tǒng)運(yùn)行期間要按規(guī)定的觀測頻率和精度對地下水位和地面沉降進(jìn)行觀測。

3 基坑明排水

3.1 排水流量的確定

經(jīng)常性排水包括降雨和基坑面積內(nèi)滲水量，主要是降雨積水量，一般按降雨量計(jì)算。船閘基坑匯水面積約為38 000 m2，按當(dāng)?shù)胤茄雌?年一遇最大降雨量約80 mm計(jì)算，需排除水量3 040 m3，按1天排完計(jì)算，排水量需126.7 m3/h。

3.2 排水設(shè)備選擇

按照排水設(shè)備與管井降水相結(jié)合，互相通用原則，基坑排水選擇QY30-30-3.5型油浸式潛水電泵，流量為30 m3/h，船閘基坑需要的水泵臺數(shù)為4.22（臺），取6臺，上下游各布置3臺。

3.3 基坑排水明溝布置

本工程以管井降水為主，同時采取明溝輔助排水措施。沿船閘基坑上口及下口周邊開挖明溝?；用髋潘疁蠀?shù)設(shè)置如圖2所示。

4 結(jié)束語

本工程在綜合考慮地下水的種類、含水層滲透系數(shù)、基坑開挖深度、基坑范圍大小不同等因素后，采取了以上的降水措施，經(jīng)過科學(xué)組織，精心管理，質(zhì)量、安全實(shí)現(xiàn)零事故，降水效果非常好。

參考文獻(xiàn)

[1]建設(shè)部.建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范JGJ/T111-98[S].中國建筑工業(yè)出版社，1998.

[2]水利部.SL27-91.水閘施工規(guī)范[S].中國水利水電出版社，1992.

[3]龔曉南.深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1998.

作者簡介

陳明剛，男，工程師，主要從事水利(公路)工程施工技術(shù)研究工作。