橋梁擴(kuò)大基礎(chǔ)基坑降水方案研究

劉 剛

(滁州市公路勘測(cè)設(shè)計(jì)院，安徽滁州 239000)

1 橋梁概況

輪泊路一橋位于明光市泊崗鄉(xiāng)Y012線輪泊路K1+500處，橋梁上部結(jié)構(gòu)采用1×10 m現(xiàn)澆鋼筋混凝土簡(jiǎn)支矩形板，下部結(jié)構(gòu)為重力式U形臺(tái)配擴(kuò)大基礎(chǔ)，橋梁全長(zhǎng)20 m。橋臺(tái)位于河道范圍內(nèi)，基坑底面開(kāi)挖平面尺寸擬定為22 m×12 m，開(kāi)挖深度5 m。

2 地層滲透性

擬建場(chǎng)地位于明光市北部、淮河右岸的河漫灘上，表層為素填土，其下為第四系全新統(tǒng)沖積物、洪積物組成的粘性土和砂，底部為閃長(zhǎng)巖，水平層理發(fā)育。橋位地質(zhì)勘探時(shí)測(cè)得靜止地下水位埋深1.50 m～1.60 m，地下水位高，地下水主要為賦存于下部②層粉細(xì)砂、④層中細(xì)砂中的承壓水。

場(chǎng)地內(nèi)①層為素填土，③層為亞粘土，土質(zhì)不均，滲透性一般較差;②層為粉細(xì)砂，④層為中細(xì)砂，滲透性較強(qiáng)。表1為各層土體的滲透性指標(biāo)。

表1 土體滲透性評(píng)價(jià)

3 基坑降水方案選擇

本項(xiàng)目擴(kuò)大基礎(chǔ)的持力層為③層亞粘土，基坑開(kāi)挖深度5 m。為保證施工安全，在基坑開(kāi)挖時(shí)需降低②層粉細(xì)砂層的水位。

基于以上情況，如果用明排法降水，②層粉砂層會(huì)滑塌，無(wú)法進(jìn)行基礎(chǔ)施工;采用鋼板樁圍堰則工序較為繁瑣，施工周期長(zhǎng)，造價(jià)高，進(jìn)度慢。綜合考慮施工的可行性，經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，決定在橋梁擴(kuò)大基礎(chǔ)基坑開(kāi)挖時(shí)采用輕型井點(diǎn)降水法。

4 輕型井點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)算分析

輕型井點(diǎn)降水法是利用真空抽吸作用連續(xù)抽水，使地下水位降低至基坑底以下，并在基坑開(kāi)挖過(guò)程中進(jìn)行不間斷抽水，使基礎(chǔ)在無(wú)水狀態(tài)下進(jìn)行施工。輕型井點(diǎn)降水法可使邊坡得到穩(wěn)定，有效防止流砂、管涌現(xiàn)象的發(fā)生，有利于機(jī)械化施工，保證工程質(zhì)量與安全。

4.1 確定井點(diǎn)系統(tǒng)的布置方式

布置井點(diǎn)系統(tǒng)，與基坑平面形狀與大小、土質(zhì)、地下水位高低與流向、降水深度等要求有關(guān)。

1)平面布置。

井點(diǎn)系統(tǒng)的平面應(yīng)結(jié)合基坑平面形狀和降水深度進(jìn)行布置。本項(xiàng)目為矩形基坑，面積約660 m2，經(jīng)過(guò)分析，應(yīng)采用環(huán)狀井點(diǎn)系統(tǒng)。井點(diǎn)距基坑邊距離為1 m，管路長(zhǎng)31.2 m，寬21.2 m。

2)高程布置。

井點(diǎn)管埋深按下式計(jì)算:

其中，HA為井點(diǎn)水泵軸至井點(diǎn)濾管底深度，m;h1為井點(diǎn)水泵軸至未降水前的地下水位高度，取0.4 m;h2為原地下水位至基坑底面高度，取3.4 m;r為基坑底中心至井管的水平距離，取10.6 m;i為地下水降落坡度，取1/10;Δs為降水后地下水位距基坑底面的安全深度，取0.5 m;l為濾管長(zhǎng)度，取1.2 m。

經(jīng)計(jì)算得HA=6.56 m，取HA=6.6 m，井點(diǎn)管采用38 mm直徑，并備有配套抽水設(shè)備(見(jiàn)圖1)。

4.2 計(jì)算參數(shù)

1)涌水量計(jì)算。

本項(xiàng)目擴(kuò)大基礎(chǔ)的持力層為③層亞粘土(微透水)，含水層為②層粉細(xì)砂層，因此，井點(diǎn)系統(tǒng)可視為無(wú)壓完整井。涌水量計(jì)算方法如下:

a.基坑涌水量Q按下式計(jì)算(基坑靠近河岸):

其中，Q為基坑總涌水量，m3/d;K為土的滲透系數(shù)，粉細(xì)砂層取K=4.0 m/d;H為潛水含水層厚度，取3.2 m;S為基坑水位降深，取3.9 m;R為抽水影響半徑，計(jì)算得 R=27.208 m;x0為基坑假想半徑，F(xiàn)為環(huán)狀井點(diǎn)系統(tǒng)所包圍的面積，計(jì)算得x0=14.51 m。經(jīng)計(jì)算得Q=195.1 m3/d。

圖1 井管示意圖（單位：m）

b.單井出水量q按下式計(jì)算:

其中，q為單井出水量，m3/d;d為濾管直徑，取0.038 m;l為濾管長(zhǎng)度，取l=1.2 m。

經(jīng)計(jì)算得q=14.78 m3/d。

其中，L為井點(diǎn)降水管路周長(zhǎng)，計(jì)算得D=7.2 m。

結(jié)合井點(diǎn)降水管路系統(tǒng)平面布置情況，最后確定井點(diǎn)管數(shù)量為17根，設(shè)置見(jiàn)圖2。

圖2 井點(diǎn)降水管路系統(tǒng)

5 輕型井點(diǎn)的施工

1)設(shè)備準(zhǔn)備。

a.井點(diǎn)管及濾管。

采用直徑38 mm的鋼管，下端為濾管(鉆有φ10 mm梅花形孔)。

b.集水總管、連接管及排水管。

連接管用塑料透明管，直徑38 mm，頂部裝鑄鐵頭。集水總管用直徑100 mm鋼管帶接頭。排水管用直徑200 mm的鋼管。

c.抽水機(jī)組。

采用φ50型射流泵輕型井點(diǎn)設(shè)備。

2)施工工藝。

a.井點(diǎn)管埋設(shè)和井管安裝。

采用回旋式或沖擊式鉆機(jī)成孔，孔徑約為300 mm，井深比設(shè)計(jì)值深50 cm;用0.6 m3水泵或空壓機(jī)洗井;安裝井點(diǎn)管后再分別填入粒徑5 mm～30 mm石子及2 mm～4 mm粒徑粗砂，上部1 m用粘土密封。

b.井點(diǎn)管連接與試抽。

總管鋪設(shè)在井點(diǎn)管以外50 cm處，集水總管間用法蘭連接，并要求密封完好，防止漏氣。連接完畢后，連通抽水設(shè)備，進(jìn)行試抽水，檢查是否漏氣、堵塞，出水是否正常。如正常即可投入使用。

c.井點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)與監(jiān)測(cè)。

井點(diǎn)不斷抽水3 d～5 d后水位基本穩(wěn)定。同時(shí)對(duì)降水區(qū)域內(nèi)的建筑物進(jìn)行觀測(cè)，若發(fā)現(xiàn)水平位移或沉陷過(guò)大，要及時(shí)采取防護(hù)措施。

d.井點(diǎn)拆除。

構(gòu)造物施工結(jié)束且回填土方后，即可拆除井點(diǎn)系統(tǒng)?？捎酶軛U式起重機(jī)或倒鏈拔出井點(diǎn)管，其孔洞用砂或土堵塞密實(shí)。

6 結(jié)語(yǔ)

在淮河流域，有大量含有細(xì)砂和粉砂的土層，在橋梁基礎(chǔ)基坑開(kāi)挖施工中采用輕型井點(diǎn)降水，降水效果良好，相對(duì)于明排法或鋼板樁圍堰施工方案，既安全又降低了工程費(fèi)用，而且可以大大加快施工進(jìn)度。

［1］JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］中交第一公路工程局有限公司.公路工程施工工藝標(biāo)準(zhǔn)(橋涵)［M］.北京:人民交通出版社，2007.

［3］錢七虎，方鴻琪，張?jiān)诿鳎?巖土工程師手冊(cè)［M］.北京:人民交通出版社，2010.

［4］向中富，鄒毅松，楊壽忠.新編橋梁施工工程師手冊(cè)［M］.北京:人民交通出版社，2011.

［5］周水興，何兆益，鄒毅松，等.路橋施工計(jì)算手冊(cè)［M］.北京:人民交通出版社，2001.

［6］《工程地質(zhì)手冊(cè)》編委會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)［M］.第4版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.