輕型井點(diǎn)降水施工技術(shù)在塔里木河下游河道治理中的應(yīng)用

樊世軍

（新疆維吾爾自治區(qū)塔里木河流域工程建設(shè)處 新疆 庫爾勒 841000）

1 工程概況

塔里木河干流下游庫爾干生態(tài)閘位于塔里木河下游河道尾閭，距離臺特瑪湖18km，距離巴州若羌縣85km。生態(tài)閘基礎(chǔ)選址處于臨塔河岸邊位置，地下水基本與河面水位平齊，生態(tài)閘閘前鋪蓋、閘室、消力池基礎(chǔ)處于低于原河床0.5m～1.0m的水坑內(nèi)，基坑底部平面尺寸34.5m×16m,開挖換填砂礫石深度為2m～2.7m,施工前基坑內(nèi)有1.8m左右的積水。

生態(tài)閘基礎(chǔ)地層為第四系上更新的沖洪積物，巖性以細(xì)砂、粉細(xì)砂為主，呈灰色或土黃色，松散，稍密，地下水位1.2m。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果：粉細(xì)砂層顆粒組成為粒徑大于0.5mm的顆粒含量占15%，粒徑0.26mm～0.5mm的顆粒含量占4%，粒徑0.075mm～0.25mm的顆粒含量占64%，粒徑小于0.075mm的顆粒含量占17%，天然密度 1.55 g/cm3～1.68g/cm3，天然含水率11.0%～18.4%，干密度1.40 g/cm3～1.42g/cm3，比重 2.69，孔隙比 0.896～0.926，相對密度0.28～0.34，自然休止角水上28°、水下26°，滲透系數(shù)4.2×10-3cm/s，粉細(xì)砂滲透變型的允許比降水平段為0.08，垂直段0.15。

由于透水系數(shù)小，深井排水布置的井口數(shù)少排水效果不好，深井排水布置的太多費(fèi)用昂貴，不經(jīng)濟(jì)。若采用挖溝明排方式，由于地下水位高，土質(zhì)松散，容易坍塌，施工工作面較難控制。綜合考慮，借鑒以前在塔河下游阿拉干節(jié)制閘的施工經(jīng)驗(yàn)，該工程采用環(huán)狀輕型井點(diǎn)降水的方法施工。

2 降水施工方案

2.1 降水原理及思路

輕型井點(diǎn)降水系統(tǒng)由集水總管、主管、井點(diǎn)管、過濾管、閥門等組成管路系統(tǒng)，抽水設(shè)備啟動(dòng)后，在井點(diǎn)系統(tǒng)中形成真空，在真空作用下，使工作水流具備極高的流速，在噴咀附近造成負(fù)壓，將地下水經(jīng)濾管吸入，吸入的地下水在泵體內(nèi)混合，然后再把水排出，排水設(shè)置在地面以上，排出的水可以通過排水溝排走，周而復(fù)始，循環(huán)工作，從而達(dá)到降低地下水位的目的。

2.2 降水理論計(jì)算

為保證不浪費(fèi)資源又可滿足降水要求，更好的節(jié)約施工成本，在排水設(shè)備材料投入前，需對基坑井點(diǎn)管的埋置深度、井點(diǎn)數(shù)量及井點(diǎn)間距進(jìn)行初步驗(yàn)算。

2.2.1 井點(diǎn)管的埋置深度計(jì)算

井點(diǎn)管的埋置深度：H≥H0+iL+l

式中，H——井點(diǎn)管的埋置深度；

H0——井點(diǎn)管埋設(shè)面至基坑底面的距離；

i——降水曲線坡度，本工程取0.1；

L——井點(diǎn)管中心至基坑中心短邊距離；

l——濾水管長度，該工程取1.2m。

經(jīng)計(jì)算本工程H≥8.39m，該工程井點(diǎn)管選用6m管無法滿足降水要求，需采用二級井點(diǎn)降水。

該工程中一級井點(diǎn)管埋置深度h1取5.5m，小于濾水管長度6m，滿足要求；則相應(yīng)的二級井點(diǎn)管埋置深度H2=H-h1=2.89m；

H2——二級井點(diǎn)管的埋置深度；

H——井點(diǎn)管埋置深度；

h1——一級井點(diǎn)管埋置深度。

2.2.2 井點(diǎn)數(shù)量及間距驗(yàn)算

（1）基坑總涌水量計(jì)算

式中，Q——群井涌水量；

K——滲透系數(shù)；

H——含水層厚度；

R——抽水影響半徑；

S——水位降低值；

X0——基坑的假想半徑。

本工程滲透系數(shù)K取0.42m/s，含水層厚度取8.6m，計(jì)算得本工程基坑總涌水量Q為708.08m3/d；

（2）單井出水量

式中，q——單井出水量；

Π——取3.14，

d——濾管直徑，本工程取0.032m；

l——濾水管長度，該工程取1.2m。

（3）井點(diǎn)數(shù)量及間距

井點(diǎn)數(shù)量：n=1.1Q/q=135(根)；

井點(diǎn)間距：d=2（B+C）/n=1.18m;

式中，d——井點(diǎn)間距；

B——基坑寬度，本工程取20m；

C——基坑長度，本工程取60m；

采用二級降水D=2d=2.36m，本工程井點(diǎn)管間距擬設(shè)為2m，滿足要求。

2.2.3 確定的井點(diǎn)布置形式

工程位置距離塔里木河較近，地下水源較豐富，經(jīng)計(jì)算決定采用“□”形的二級環(huán)狀井點(diǎn)，降水井井點(diǎn)管間距為2.0m，距基坑邊線0.80m按環(huán)形布置，井點(diǎn)管直徑為32mm，管長6.0m，底下1.2m設(shè)過濾管，總管直徑為D110，環(huán)形布置，井點(diǎn)管與總管之間采用橡膠管連接，總管一端設(shè)閥門，另一端設(shè)井點(diǎn)泵系統(tǒng)，基坑降水布置形式如圖1、2所示。

2.3 施工工藝

輕型井點(diǎn)降水的施工順序?yàn)椋憾ㄎ弧笤O(shè)集水管—沖孔—沉放井管—填濾料—彎管與總管連接—安裝抽水設(shè)備—進(jìn)行試抽。

2.4 投入的主要設(shè)備及參數(shù)

降水設(shè)備采用JSJ-60型真空泵機(jī)4組，離心泵功率7.5kW×6臺，最大抽水量為15m3/h，最大提升高度為8m，最大抽吸深度為9.6m，真空壓力必須達(dá)到6kg～8kg，3BL-9導(dǎo)桿水沖槍一套，主管直徑為φ110×6m，井點(diǎn)管直徑φ32×6m。

2.5 降水費(fèi)用計(jì)算

輕型井點(diǎn)降水工程量計(jì)算應(yīng)該包括打拔井點(diǎn)及管道、設(shè)備的攤銷按不同井點(diǎn)深度以個(gè)為單位計(jì)算，井管深度、井管的安裝、拆除應(yīng)以根為單位計(jì)算，設(shè)備使用按套、天計(jì)算。輕型井點(diǎn)50根為一套；井管間距按施工組織設(shè)計(jì)確定2.0m。使用天數(shù)應(yīng)以每晝夜24小時(shí)為一天，使用天數(shù)應(yīng)按施工組織設(shè)計(jì)確定的降水天數(shù)計(jì)算，最后再將確定的各參數(shù)套入輕型井點(diǎn)降水定額進(jìn)行費(fèi)用計(jì)算。

圖1 輕型井點(diǎn)降水平面布置示意圖

3 施工進(jìn)度計(jì)劃保證措施

為了能滿足施工的需要，保持基坑工作面的干燥，要求降水深度在自然地面以下3.5m，降水天數(shù)預(yù)計(jì)30天。因若羌縣庫爾干地區(qū)春秋季節(jié)多風(fēng)沙天氣，根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，該地區(qū)4、5月份，平均三天刮一次風(fēng)，每月由風(fēng)沙造成的停工天數(shù)約8天左右，但輕型井點(diǎn)降水必須一天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，中間不能間斷，才能達(dá)到預(yù)期的降水效果，要想在最短的時(shí)間內(nèi)經(jīng)濟(jì)有效的完成閘基礎(chǔ)施工，在施工降水方案確定后，需制定本工程詳細(xì)的施工進(jìn)度計(jì)劃，做好井點(diǎn)降水和水閘基礎(chǔ)其它各單元工程施工的銜接工作。

本工程計(jì)劃在二級井點(diǎn)降水制作完成后，全部井管同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)2天～3天后，預(yù)計(jì)基坑表面干燥后，挖掘機(jī)配合鏟車開始開挖基礎(chǔ)，挖掘機(jī)連續(xù)作業(yè)，機(jī)械手輪流倒班休息。開挖達(dá)到設(shè)計(jì)高程后，對基坑進(jìn)行砂礫石回填，回填按每30cm一層進(jìn)行碾壓夯實(shí)，基坑砂礫石換填完成后，基坑高程平均約提高2m。工作面已經(jīng)到達(dá)了布置的二級降水深度以上，為節(jié)約降水成本，此時(shí)布置的二級降水井管可進(jìn)行封井拆除，只保留外圍上層的一級降水。一級降水時(shí)須完成的閘基礎(chǔ)的施工部位包括閘底板、閘前鋪蓋、閘后消力池的砼施工。砼施工時(shí)，鋼筋工班組、模板工班組、砼澆筑班組在閘底板、鋪蓋、消力池三個(gè)工作面上進(jìn)行輪流平行施工，可有效縮短降水施工時(shí)間，節(jié)約成本，砼施工完成后，施工作業(yè)面已經(jīng)達(dá)到涌出的水位以上，布置的一級降水井管可封井拆除，施工降水工作全面結(jié)束。

圖2 井點(diǎn)降水剖面示意圖

本工程的一、二級輕型井點(diǎn)排水系統(tǒng)在施工時(shí)達(dá)到了預(yù)期的效果，從排水效果來看，對于井點(diǎn)管埋置深度較大的工程，不需要設(shè)置太長的井點(diǎn)管，對井點(diǎn)管進(jìn)行分級布置，按基礎(chǔ)施工的標(biāo)高，分階段采用分級井點(diǎn)排水系統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)合理，可有效降低施工成本，但同時(shí)也要求管理人員提前做好進(jìn)度計(jì)劃，合理調(diào)配現(xiàn)場的機(jī)械和施工人員，統(tǒng)籌安排好基礎(chǔ)各單元工程的施工天數(shù)，做到基礎(chǔ)工程施工的節(jié)點(diǎn)工期和分級排水的節(jié)點(diǎn)工期相吻合，才能使施工成本降到最低。

4 施工質(zhì)量保證措施

（1）井孔沖孔時(shí)，沖孔孔徑不得大于300mm，沖孔深度按降水方案比濾管低0.5m，且垂直于水平管，沖孔沖到底標(biāo)高后，再將沖水管上提1.0m，再?zèng)_一遍后成孔。井孔沖成后，應(yīng)立即拔出沖管，插入井點(diǎn)管，并在井點(diǎn)管與孔壁之間填粗砂濾層，以防孔壁坍塌堵塞。

（2）井點(diǎn)降水設(shè)備進(jìn)場之后，在井點(diǎn)管埋設(shè)之前，必須逐根檢查井點(diǎn)管及集水總管，保證濾網(wǎng)完整無缺，發(fā)現(xiàn)損壞，應(yīng)立即更換。井點(diǎn)管埋設(shè)之前，用布頭或麻絲塞住管口，防止埋設(shè)時(shí)雜物掉入管內(nèi)。在布設(shè)完每根井點(diǎn)管后，應(yīng)及時(shí)檢驗(yàn)滲水性能。井點(diǎn)管與孔壁之間填砂濾料時(shí)，管口應(yīng)有泥漿水冒出，或向管內(nèi)灌水時(shí)，能很快下滲方為合格。在布設(shè)集水總管之前，先要對集水總管進(jìn)行清洗，然后對其它部件進(jìn)行檢查清洗。集水總管與井點(diǎn)管與之間用橡膠軟管連接，確保其密閉性。

（3）安裝完井點(diǎn)系統(tǒng)后，必須及時(shí)試抽，全面檢查管路接頭質(zhì)量、井點(diǎn)出水狀況和抽水機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)情況等，如發(fā)現(xiàn)漏氣和死井，應(yīng)立即處理。每套機(jī)組所能帶動(dòng)的集水管總長度必須嚴(yán)格按機(jī)組功率及試抽后確定。試抽合格后，井點(diǎn)孔口到地面下1.0m的深度范圍內(nèi)，用粘性土填塞嚴(yán)密，以防漏氣。

（4）開始抽水后一般不應(yīng)停抽，時(shí)抽時(shí)止，濾網(wǎng)易堵塞，也易抽出土粒，并引起附近岸坡由于土粒流失而沉降開裂。正常排水應(yīng)是細(xì)水長流，出水澄清。

（5）井點(diǎn)降水施工隊(duì)?wèi)?yīng)派員24小時(shí)值班，定時(shí)觀測流量及水位降低情況并做好《輕型井點(diǎn)降水記錄》，同時(shí)施工人員在井點(diǎn)施工時(shí)，應(yīng)做好施工記錄及影像資料。

5 結(jié)語

該工程降水施工方案布置完成三天后，保證了開挖工作面的干燥，理論計(jì)算的降水深度與實(shí)際連續(xù)施工時(shí)觀察測得的降水深度基本吻合，該方法排水效果好，可以防止流沙；無超挖工作面，便于施工，基礎(chǔ)施工按預(yù)定計(jì)劃進(jìn)行施工，提前5天完成了施工任務(wù)，保證了施工工期和施工質(zhì)量。采用分級降水的方法有效降低了施工成本，輕型井點(diǎn)降水可廣泛應(yīng)用于沙漠地區(qū)的水利工程基礎(chǔ)施工中。陜西水利

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