管井降水在唐河地下涵工程中的應用

王剛晴 王五星

管井降水在唐河地下涵工程中的應用

王剛晴 王五星

一、基本資料

1.工程概況

唐河地下涵工程位于唐河與新汴河交匯處，呈倒虹吸布置，共12孔，每孔寬5.0m，高度5.6m。地下涵涵身總長304m，涵身寬度70.6m；新汴河主河槽以下洞身段底高程7.27～7.07m，每節(jié)長度均為25m，共200m，進出口斜坡段長度各36m，每節(jié)18m。該工程混凝土約7萬m3。

2.工程地質(zhì)

根據(jù)勘探孔揭露情況，將地層自上而下分述如下：

第①層（Qs4）：素填土，粉質(zhì)粘土，棕黃色，灰黃色，可塑，含砂礓，中等壓縮性。層厚3.60～4.10 m，層底高程20.45～20.80m。

第②層（Qal3）：粉質(zhì)粘土，棕黃色，灰黃色，可塑或硬塑，含砂礓，中等壓縮性。層厚3.00～6.20 m，層底高程14.25～17.80 m。

第③層（Qal3）：粉質(zhì)粘土、粘土、重粉質(zhì)壤土夾砂壤土、輕粉質(zhì)壤土、粉土，灰黃色，棕黃色，可塑或硬塑，含砂礓、鐵錳結(jié)核和螺殼，中等壓縮性。層厚8.00～13.70m，層底高程2.05～6.40m。

第④層（Qal3）：粘土、粉質(zhì)粘土，下部夾粉土，棕黃色，淺黃色，硬塑或堅硬，含砂礓及鐵錳結(jié)核，中等壓縮性。勘察層厚21.80～27.00 m，層底高程-20.60～-19.75 m。

涵洞洞身、上游控制閘、上下游翼墻等均位于第③層粉質(zhì)粘土夾重、輕粉質(zhì)壤土上，地基強度滿足對天然地基的要求，無可液化地層，工程地質(zhì)條件較好，但第③層中的輕粉質(zhì)壤土具中等透水性，應當采取適當?shù)慕蹬潘胧?/p>

二、基坑降排水的總體布署

為在基坑開挖過程中，保證基坑開挖安全和開挖效率，確保地下涵施工基坑的穩(wěn)定，采用管井井點降水與匯水明溝和集水井排水相結(jié)合的方案。

1.管井布置及排水方案

唐河地下涵基坑底高程6.27m，包箍處高程5.57m，新汴河河底最大下挖深度11.93m，基坑開挖底寬86.60m，新汴河河底開挖寬度158m，屬于大面積深基坑。為保證土方開挖、老涵拆除、新建涵洞施工均處于干地作業(yè)，其降水方案是成功的關鍵。根據(jù)上述地質(zhì)補鉆資料和生活用井鉆孔觀察情況，采用深水管井降水方案。深水管井為環(huán)形布置，分布在地下涵四周，管井中心距地下涵結(jié)構(gòu)物四周邊線4.5m，兩端進出口涵洞端部外橫向各布置一排，井間距為20m，沿新建地下涵周圍形成一環(huán)形封閉降水群井，設置管井32眼，新汴河河底水平段兩側(cè)24眼井井底高程-5.00m，其余井底高程+0.00m。單井井口內(nèi)徑為400mm，井內(nèi)正常水位控制在井底高程以上3.00m以內(nèi)，井管分節(jié)安裝，隨基坑開挖逐節(jié)拆除至開挖面以上30cm，以保證土體地下水位低于基坑底最低開挖面0.5m。各井水泵出水管順排井以河道中心線為界，分別引向新汴河兩岸灘地設置的集水井，通過設在灘地的磚砌排水溝排向新汴河上下游圍堰外河道內(nèi)。

2.管井驗算

根據(jù)基坑平面計算假想半徑xo為：

采用無壓完整井計算總涌水量，影響半徑R為：

管井濾水管進水部分每米井的單位進水量q為：

布置管井32個，群井抽水單個深井過濾器浸入水中部分長度h0為：

三、施工程序

井位放樣→做井口、安護筒→鉆機就位、鉆孔→回填井底砂墊層→吊放井管→回填管壁與孔壁間的過濾層→安裝抽水控制電路→試抽→降水井正常工作。

1.成孔

采用STT－1500型鉆探設備鉆探成孔。孔徑按設計要求選用直徑600mm三葉或四錐形鉆頭，一次成孔。配套水泵為BWT450/12泥漿泵，最大工作壓力不低于1.2MPa，輸漿量不低于5L/S，可鉆性控制在2.5～4m/h，在粘土層可自造漿，進入

砂性土層采用泥漿池合格泥漿護壁。嚴格控制泥漿比重1.1～1.2，泥漿粘度18～20s，含砂量小于5.0%，一般自鉆孔流出的比重在1.2～1.3，經(jīng)高位池沉淀濾后入低位池，經(jīng)檢測合格方可泵送到鉆孔循環(huán)。

圖1 管井平面布置圖

2.管井系統(tǒng)設備

濾水管：采用無砂混凝土井管，井管內(nèi)徑φ400mm，管壁厚度50mm，其下部為1.0m的沉淀管，上部為無砂混凝土濾管。

水泵：每口管井內(nèi)配置1臺QY15-36-3C型管井潛水泵，揚程36m，流量15m3/h，配套功率3kW，每臺水泵配置一個控制開關箱。

3.吊放井管、濾料回填及粘土止水

為保持鉆孔與井管同心，井外壁綁扎導向木塊，鉆架不移動，用原鉆架吊裝混凝土管，確認復量孔底高程無誤后，填寫記錄。底端先配置一節(jié)混凝土盲管，用硬木托盤用鋼絲繩攬吊，徐徐下落孔內(nèi)，直至預定深度。盲管上接濾管，對好企口，外壁包一層80目尼龍濾布，兩管接頭200mm，用無紡布包扎，其外再用3～4根毛竹片豎向固定，用10#鍍鋅鐵絲箍緊，管外用導管法回填中粗砂。

4.洗孔、抽水

井管安裝好后，應立即進行洗孔，不可拖延。洗井后，出水量達到設計標準，即開始正式抽水，并且通過觀測孔測記地下水位。邊成井、邊測量、邊分析、邊改進、邊加井，直到基坑水位降到設計標準水位。

此外還定期監(jiān)測出水的渾濁度，常期出水不清，應作預處理或報廢重設。

管井結(jié)構(gòu)形式見圖2。

圖2 管井柱狀結(jié)構(gòu)圖

四、管井使用與管理

（1）配備2名工程技術人員，從管井施工開始至投入運行使用結(jié)束，全面負責掌握管理工作，并做好相關記錄，以備分析。

（2）成立抽水班，下設若干排水小組，專門負責排水工作。安排排水人員8～10人，以滿足施工進度要求，確保工程施工需要。

（3）管井管理期間每日要記錄天氣和河水位變化情況，所布設的測壓管水位及相應的沉降觀測點的數(shù)值，管井排水的水中含砂量及管井系統(tǒng)的日總排水量。每日要將數(shù)值整理成圖表（如圖3），發(fā)現(xiàn)有異情要及時匯報。

（4）為使管井水位穩(wěn)定在與基坑承壓水位設計下降值相匹配的一個波動范圍內(nèi)，各管井內(nèi)均需安裝上、下限水位控制觸點，并與控制井泵開停的電子自動控制系統(tǒng)相連，從而使水泵在管井水位達到設定上限時即啟動，在達到設定下限即停機。管理人員隨時根據(jù)自控記錄，掌握管井水位和相應的測壓管水位，及時調(diào)整管井水位自動控制觸點高程，以隨時保證基坑地下水位不超限。

（5）降水管井使用結(jié)束，應根據(jù)造井記錄地質(zhì)柱狀圖，提前制訂井孔分層回填封堵方案，書面呈報監(jiān)理工程師和建設單位批準后實施。封堵材料和工藝必須保證基本恢復地基有關地質(zhì)地層造井前的水文地質(zhì)特性。

（6）封井。工程在施工完成以后，并經(jīng)監(jiān)理工程師批準，開始有序地停抽封井，確保質(zhì)量，不留隱患。封井從靠近上游涵洞進口向下游方向開始逐個進行，為了保證封堵安全，在封井前先用砂礫回填至高程16.5m，上部1.0m填粘土夯實再按要求護砌至高程17.5m河底平直段（進出口段降水井封堵根據(jù)進出口管井井口高程控制）。

五、結(jié)語

管井降水在唐河地下涵工程中實施較為成功，從基坑開挖到結(jié)構(gòu)施工，到基坑土方回填，地下水位控制在建基面0.5m以下，創(chuàng)造出干地施工條件，在4個月時間內(nèi)澆筑了7萬m3混凝土、制作安裝了5000t鋼筋，為整個工程安全度汛提供了強有力的保證■

（作者單位：安徽省宿州市水利水電建筑安裝公司 234000）