井點(diǎn)降水在水下承臺(tái)施工中的應(yīng)用

■黃正雄 ■海南交通建設(shè)咨詢有限公司，海南 ?？?570105

1 工程概況

太陽河大橋是海南省首條旅游示范公路萬寧石梅灣至大花角沿海旅游公路太陽河出?？谔幍囊蛔谐惺姜?dú)拱肋雙跨連續(xù)梁大橋。

太陽河大橋設(shè)兩個(gè)橋臺(tái)和一個(gè)河中墩。河中主墩P1墩承臺(tái)為水下承臺(tái)，其結(jié)構(gòu)形式為6177cm(長)×1500cm(寬)×300cm(高)，承臺(tái)底面標(biāo)高為－3.5m，筑島頂標(biāo)高為+4.5m，島外河水常水位+1.0m，水深3—5m。吹砂筑島材料為中粗砂，島沿外側(cè)為土工織布，筑島考慮前期作樁基施工平臺(tái)，后期作承臺(tái)圍堰堰體，但該堰體滲透系數(shù)較大;承臺(tái)基坑挖深為8m，采用機(jī)械配合人工敞挖?；优潘捎靡患?jí)單層環(huán)形井點(diǎn)降水工藝，預(yù)計(jì)最大降水深度7m(其中包括安全深度1m)。環(huán)形布置20個(gè)D300mm降水井，降水井深度15m，計(jì)算降水位置12.1m，降水位置可調(diào)整高度2.9m。施工過程中根據(jù)降水后基坑底水面實(shí)際位置，調(diào)整降水位置，保證坑底降水面低于承臺(tái)底面設(shè)計(jì)位置1m;

2 井點(diǎn)布設(shè)

2.1 井點(diǎn)降水方案設(shè)計(jì)

2.1.1 基坑總涌水量計(jì)算

根據(jù)地質(zhì)資料顯示，主橋橋墩承臺(tái)處于粉細(xì)砂層，其結(jié)構(gòu)形式:為6177cm(長)×1500cm(寬)×300cm(高)承臺(tái);

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、地質(zhì)資料及水文資料，承臺(tái)施工時(shí)采用一級(jí)單層環(huán)形井點(diǎn)降水、機(jī)械配合人工敞挖，分兩層進(jìn)行基坑開挖。承臺(tái)施工工期為2013年8月10日至10月10日;

以下對(duì)P1主墩承臺(tái)的井點(diǎn)降水方案進(jìn)行設(shè)計(jì)及驗(yàn)算;

A根據(jù)海南有色工程勘察設(shè)計(jì)院《海南省萬寧旅游公路詳細(xì)勘察》“②－1細(xì)砂(Q4m):

淺灰色、灰色，呈稍密～中密狀，局部密實(shí)，稍濕～飽和，砂粒成分主要為石英、長石，亞圓形，顆粒級(jí)配不良，含少量粘性土?！?，橋墩承臺(tái)井點(diǎn)降水方案，承臺(tái)所處地層的滲數(shù)系數(shù)(細(xì)砂層取k=5.0m/d)，本工程要求施工周期短的特點(diǎn)，采用一級(jí)單層環(huán)形井點(diǎn)群降水方案。井孔采用鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔，孔徑為500mm;降水井管采用d=300mm成品PVC降水管;

B管井深度:依據(jù)JGJ/T111－98《建筑與市政降水

工程技術(shù)規(guī)范》，井點(diǎn)管深度為:HW=HW1+HW2+HW3+HW4+HW5

式中:HW—降水井深度

HW1—管井高出地面高度，取0.5m

HW2—基坑深度，取7.7m

HW3—降水水位距離基坑底要求的深度，取1.0m

HW4—水力坡度作用基坑中心所需增加的深度。按照降水井分布周圍的水力坡度i為110～115，如降水井需影響到基坑中心，所需的降水管井深度HW4=r*i=2.0～1.0，取HW4=2.0m，原理如下圖:

r－基坑等效半徑R－降水影響半徑S－降水深度H－水層厚度HW5—降水井過濾器的工作長度，取2.9m

代入上式:HW=15.0m;

C水泵位置:抽水泵的深度為:

HW=HW1+HW2+HW3+HW4=12.1m，因此水泵應(yīng)位于地表下13.0m的位置;

D管井?dāng)?shù)量計(jì)算:

水位降低值s=8.7－1.0=7.7m。根據(jù)本工程巖土工程勘察報(bào)告2－1細(xì)砂層，滲透系數(shù)取k=5.0m/d。

基坑有效半徑25.2m

抽水影響半徑146m

E基坑總涌水量Q

本承臺(tái)降水位于細(xì)砂層，細(xì)砂層均勻，不存在明顯的阻隔和地表水等邊界條件變化，可設(shè)定為水平潛水完全井?？芍芩帪闊o壓水層，基坑總涌水量Q可根據(jù)無壓完全井群按大井簡化計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，公式如下:

F單根井點(diǎn)出水量q

由于地層為中細(xì)砂層，單根井點(diǎn)出水能力q0可按以下公式進(jìn)行計(jì)算:

式中:q0－－單根井點(diǎn)出水能力，m3/d

rs—過濾器半徑，m

l—過濾器進(jìn)水部分的長度，m

k—含水層的滲透系數(shù)，m/d

可計(jì)算單根井點(diǎn)出水量q0=96m3/d;

G確定井點(diǎn)管的數(shù)量n

可求得n數(shù)量為18根，為增加保險(xiǎn)系數(shù)，采取為20根，其最小間距為9m，其井點(diǎn)布置見下頁圖:

所設(shè)的井水管最大的抽水能力，Q0=20×96=1920m3/d;

安全系數(shù)，K=Q0/Q=1920/1706=1.13，故可判定方案可行;

H抽水設(shè)備的確定

抽水設(shè)備采用合適的潛水泵，每井一工作水泵，共計(jì)20臺(tái)。工作時(shí)按實(shí)際抽水降深進(jìn)行調(diào)配水泵抽水深度，另備用4～6臺(tái)水泵用于應(yīng)急。

3 井點(diǎn)降水方案的具體施工

降水井采用鉆機(jī)成孔，孔徑D=500mm，井管采用成品PVC降水水管，在外側(cè)壁填筑小碎石作為濾料，采用吊車下放潛水泵，井底用鋼絲繩吊住潛水泵，并固定牢固。

井點(diǎn)降水使用時(shí)，由于時(shí)抽時(shí)停，地下水回升，也可能引起邊坡塌方等事故。須經(jīng)常檢查并采取措施，在抽水過程中，檢查有無堵塞“死井”。死井太多，嚴(yán)重影響降水效果時(shí)，逐個(gè)用高壓水反復(fù)沖洗拔出重埋。

4 通病及預(yù)防措施

(1)現(xiàn)象

抽出的地下水始終不清，水中含砂量較多，基坑附近地表沉降較大。

(2)原因

井點(diǎn)濾網(wǎng)破損、井點(diǎn)濾網(wǎng)孔徑和砂濾料粒較大，失去過濾作用。土層中的大量泥砂隨地下水被抽出，濾層厚度不足。

(3)預(yù)防措施

下井點(diǎn)管必須嚴(yán)格檢查濾網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)破損及時(shí)修補(bǔ)或更換，井點(diǎn)濾網(wǎng)和砂濾料根據(jù)土質(zhì)條件選用。始終抽出渾濁水的井點(diǎn)，必須停止使用。

(4)井點(diǎn)降水

承臺(tái)施工時(shí)采取井點(diǎn)降水，先進(jìn)行井點(diǎn)降水試驗(yàn)，測出在實(shí)際地質(zhì)條件下的滲透系數(shù)及相應(yīng)的有效半徑，再進(jìn)行下一道井點(diǎn)的布置設(shè)計(jì)，然后再具體實(shí)施太陽河大橋主墩承臺(tái)井點(diǎn)降水施工。具體施工方法見后。

5 基坑開挖

承臺(tái)基坑采用挖掘機(jī)開挖，開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，采用人工清基、整平基底。根據(jù)施工規(guī)范及實(shí)際情況條件，考慮基坑穩(wěn)定性，基坑邊坡設(shè)二級(jí)及2米臺(tái)階，坡比采用1∶1.5，承臺(tái)邊預(yù)留1米作業(yè)空間。

基坑開挖為無支護(hù)加固坑壁的形式，基坑采用挖掘機(jī)開挖，自卸車配合運(yùn)輸?；灼矫娉叽绨椿A(chǔ)平面尺寸四周各邊增寬50cm－100cm，以便在基礎(chǔ)底面外安置模板及設(shè)置排水溝和集水坑之用。在基坑開挖時(shí)采用分層進(jìn)行開挖，挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)要保留不小于10～20cm的厚度，人工挖至基底高程，嚴(yán)禁超挖。承臺(tái)開挖出的沙體需回填承臺(tái)施工后基坑部分堆放于筑島的東面和北面，其余部分采用汽車運(yùn)輸出施工范圍妥善棄置，并待項(xiàng)目工程施工完畢后恢復(fù)臨時(shí)堆方處河道原狀。并考慮有利條件下，設(shè)置材料堆放臨時(shí)周轉(zhuǎn)場地。

承臺(tái)B－B斷面示意圖(單位:米)

基坑開挖前，首先要做好地面排水工作，在基坑頂緣四周向外設(shè)置排水坡及砼護(hù)肩，以免影響坑壁的穩(wěn)定。開挖過程中和開挖以后，應(yīng)注意觀察坑緣地面有無裂縫、坑壁有無松散塌落現(xiàn)象發(fā)生，否則應(yīng)及時(shí)采取措施，按支護(hù)坑壁的形式施工?；娱_挖的同時(shí)采用砼護(hù)坡，坡頂設(shè)置砼護(hù)肩。用人工鑿除樁頭要鑿除預(yù)留部分無殘余松散層和薄弱混凝土層，鑿至密實(shí)混凝土為止，同時(shí)要保證嵌入承臺(tái)內(nèi)部的鋼筋長度和樁基混凝土高度符合設(shè)計(jì)要求，并在樁基檢測完成后按照設(shè)計(jì)完成。

6 降水效果

當(dāng)基坑開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，及時(shí)邀請(qǐng)監(jiān)理工程師檢查基礎(chǔ)的平面位置、標(biāo)高及基底情況?；拥撞康牡刭|(zhì)情況屬于原狀土層，坑底不允許暴露或浸水時(shí)間過長，坑底找平夯實(shí)，采用20cm厚C20素混凝土墊層找平，且其頂面應(yīng)不高于基底高程，混凝土墊層邊緣要伸出承臺(tái)30cm。

在基坑開挖完畢后，粗略定出承臺(tái)的邊線，留出工作面后即可沿基坑四周人工開挖集水溝、匯水井，集水溝采用梯形截面形式，以明排方式排除降水殘存的積水。開挖集水溝時(shí)，應(yīng)注意溝底標(biāo)高的控制，便于水順利匯于匯水井中。待水沿集水溝匯于匯水井后，用水泵把匯水井中的水抽出坑外排出。

7 注意事項(xiàng)

7.1 抽水設(shè)備的電器部分必須做好

抽水設(shè)備的電器部分必須做好防止漏電的保護(hù)措施，嚴(yán)格執(zhí)行接地接零和使用漏電開關(guān)三項(xiàng)要求，施工現(xiàn)場電線應(yīng)架空布設(shè)，用三相五線制。

7.2 基坑周圍井點(diǎn)對(duì)稱、同時(shí)抽水，使水位差控制在要求限度內(nèi)。井管安放垂直并位于井孔中間

基坑周圍井點(diǎn)對(duì)稱、同時(shí)抽水，使水位差控制在要求限度內(nèi)。井管安放垂直并位于井孔中間，井管頂部應(yīng)比自然地面高0.5m。井管與土壁之間填充的濾料一次完成，從井底填到井口下1.0m左右，上部采用不含砂石的粘土封口。每臺(tái)水泵應(yīng)配置一個(gè)控制開關(guān)，主電源線路沿深井排水管路設(shè)置。大口井成孔直徑，必須大于濾管外徑30cm以上，確保濾管外圍的過濾層厚度。濾管在井孔中位置偏移不得大于濾管壁厚。

7.3 井點(diǎn)降水應(yīng)急預(yù)案

A 防井點(diǎn)降水井管損壞及降水經(jīng)驗(yàn)系數(shù)與現(xiàn)場不相符

依據(jù)JGJ/T111－98《建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范》井點(diǎn)降水的安全系數(shù)為1.1，施工設(shè)置為1.13已滿足要求;設(shè)置井點(diǎn)降水為20處，為求更加穩(wěn)妥應(yīng)急預(yù)案中在20處降水井旁側(cè)均增加與主井規(guī)格一致的輔助井，主井損壞其功能由輔助井來承擔(dān);

B 防井點(diǎn)降水施工用電突發(fā)停電:井點(diǎn)降水施工現(xiàn)場配備120KW備用移動(dòng)電源一臺(tái)，并儲(chǔ)備好油料，專人值班看護(hù)保養(yǎng)。當(dāng)突發(fā)停電時(shí)立即安排備用電源發(fā)電，半小時(shí)內(nèi)確保井點(diǎn)降水供電。

C 防井點(diǎn)降水施工潛水泵損壞:設(shè)專人值班，每隔一至二小時(shí)檢查各井點(diǎn)降水情況，確保正常降水正常運(yùn)行;現(xiàn)場儲(chǔ)備4－8臺(tái)備用潛水泵，確保使用中的潛水泵故障時(shí)及時(shí)更換。

8 結(jié)論

輕型井點(diǎn)降水方案在砂質(zhì)圍堰或砂質(zhì)基坑中，為保證降水效果、保持邊坡穩(wěn)定、降低施工成本是可行的!

[1]《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50300－2001.

[2]《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50202－2002.