輕型井點(diǎn)降水在近海工程中的應(yīng)用

■陳建飛 ■中國建筑第四工程局有限公司珠海公司東莞分公司，廣東 東莞 523000

1 引言

某沿海項(xiàng)目占地面積63100m2，擬建1層地下室。該工程±0．00標(biāo)高相當(dāng)于黃海高程5．4m，場(chǎng)地基坑底標(biāo)高為-6．6m(黃海高程-1．2m)，電梯井板底標(biāo)高為-8．1m(黃海高程-2．7m)。項(xiàng)目與海岸線直線距離僅120米，地下水充沛。根據(jù)勘察成果以及水文地質(zhì)資料，本工程潛水地下水高程1．3-1．86m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于基坑開挖底部。且場(chǎng)地及周邊土質(zhì)多為砂土，富水性和透水性較好，基坑內(nèi)水量較大。經(jīng)過專家論證后決定在電梯井基礎(chǔ)施工中采用輕型井點(diǎn)降水方案，確保施工安全可靠。

2 輕型井點(diǎn)降水的原理

輕型丼點(diǎn)降水通過沿降水區(qū)域四周每隔一定間距布設(shè)丼點(diǎn)管，在丼點(diǎn)管底部設(shè)置濾水管并插入透水層，上部通過異徑三通接頭將井點(diǎn)管與集水總管進(jìn)行連接，然后通過真空吸水泵將集水管內(nèi)水抽出，使丼中形成一個(gè)負(fù)壓(以大氣壓作為零點(diǎn))，從而在土體中產(chǎn)生一個(gè)壓力差，使空隙水壓力向丼點(diǎn)區(qū)轉(zhuǎn)移，同時(shí)地基中水份流向丼中并被抽走，從而達(dá)到降低基坑四周地下水位的效果。保證了基底土體的干燥無水，為基坑開挖創(chuàng)造條件。

3 輕型井點(diǎn)降水方案設(shè)計(jì)及工藝流程

井點(diǎn)降水方案設(shè)計(jì)一般先要了解場(chǎng)地的水文、地質(zhì)參數(shù)，基坑的形狀、大小，地下水的補(bǔ)給方式和降水深度，根據(jù)基坑的大小和形狀因素選擇井點(diǎn)的布置形式;根據(jù)基坑的大小計(jì)算、水文參數(shù)和降水深度確定降水系統(tǒng)總涌水量和單井涌水量，從而確定井點(diǎn)的數(shù)量。同時(shí)深入了解周邊建筑的技術(shù)資料，充分考慮由于井點(diǎn)降水引起土體產(chǎn)生不均勻沉降而影響臨近建筑物或構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)安全。盡量減少土層沉降量，必要時(shí)可采用降水和回灌相結(jié)合的方法。

輕型井點(diǎn)降水施工工藝流程:測(cè)量放線→沖孔成井→井管和濾管組裝連接→埋管﹑灌砂密封→安裝總集水管→井點(diǎn)管和總集水管連接→安裝抽水設(shè)備→檢查、試運(yùn)轉(zhuǎn)→工作→工作結(jié)束拆除、封堵井點(diǎn)。

3．1 井點(diǎn)管埋設(shè)深度

根據(jù)設(shè)計(jì)要求降水深度不低于基坑底面以下0．5m，本工程井點(diǎn)的平面布置為沿電梯基坑環(huán)型布置。為防止井點(diǎn)管在電梯土方開挖過程中被破壞或局部產(chǎn)生漏氣，井點(diǎn)管埋設(shè)位置至電梯基坑壁開挖邊線距離應(yīng)不小于1．0m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定井點(diǎn)的埋設(shè)深度H:

H≥H1+h+I× L(m)=1．5+1+0．1 ×6=3．1m

H1——井管埋設(shè)面至基坑底的距離;

h——地下水位與基坑底的距離，一般為0．5-1．0m，本工程取1．0m;

I——地下水降落坡度，環(huán)狀井點(diǎn)取I=1/10;

L——井點(diǎn)管至基坑中心的水平距離。(取L=6m)

確定井點(diǎn)管的埋設(shè)深度后，同時(shí)考慮井點(diǎn)管需要露出地表面0．2m左右，加上1．0m長濾管，結(jié)合現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)管的規(guī)格最終確定井點(diǎn)管選用長度為4．5m，內(nèi)徑為32mm的PVC管。

3．2 井點(diǎn)沖孔

采用水沖法進(jìn)行井點(diǎn)沖孔。根據(jù)井點(diǎn)平面位置，開動(dòng)高壓水泵將土沖松，沖井直徑一般為250-300mm，孔深5m，沖水鋼管直徑為60mm，根據(jù)工程地質(zhì)情況確定沖井壓力為0．25-0．55Mpa。一旦水力沖孔法無法沖動(dòng)時(shí)，可采用磨盤鉆機(jī)鉆孔的方式施工。

井孔成型后，立即拔出沖管，插入井點(diǎn)管，并在井管壁外，迅速用中粗砂灌實(shí)，填至井管上口距地面1-1．5m處再用粘土封堵。

根據(jù)國產(chǎn)輕型井點(diǎn)的最小間距80cm(井點(diǎn)管中心至中心)，要求沖孔位置不宜過近，以防兩孔貫通(一般沖孔直徑不大于30cm)。輕型井點(diǎn)間距宜采用1-2m。

3．3 井點(diǎn)管布置

3．3．1 井點(diǎn)管布置

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，本工程電梯基坑井點(diǎn)管按環(huán)形單排布置，井點(diǎn)管至開挖坑壁邊線距離1．0m，井點(diǎn)管選擇長4．5m，直徑32mm的PVC塑料管，埋設(shè)間距按1m進(jìn)行布置。井點(diǎn)管與集水總管通過異徑三通接頭相連?？紤]到泵的功率，將井點(diǎn)管分成5套排水系統(tǒng)，每套配備8-9根井點(diǎn)管，分布在基坑四周。

3．3．2 檢測(cè)井和沉降觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置

(1)設(shè)置觀測(cè)井的目的是觀測(cè)降水過程中地下水位的變化，一般基坑中心設(shè)置一孔，基坑外側(cè)不少于三孔。降水過程中應(yīng)定時(shí)、定人觀測(cè)，對(duì)觀測(cè)資料及時(shí)分析，特別是深基坑，及時(shí)掌握降水效果及趨勢(shì)，以便確定開挖的時(shí)間。

(2)設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)的目的是觀測(cè)降水過程中地下水位下降，是否會(huì)對(duì)基坑周邊既有設(shè)施產(chǎn)生影響，一般沉降觀測(cè)選取基坑周邊構(gòu)筑物的特征點(diǎn)，設(shè)置高程觀測(cè)點(diǎn)和位移觀測(cè)點(diǎn)，本工程由于離臨近建筑物較遠(yuǎn)，未設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)。

3．4 井點(diǎn)運(yùn)行

每根丼點(diǎn)管埋設(shè)完成后逐一檢查其滲水性能是否滿足要求。正常情況下，丼點(diǎn)口有地下水向外冒出;或者從丼點(diǎn)管口向管內(nèi)灌清水，管內(nèi)水下滲越快，說明該管質(zhì)量優(yōu)良。井點(diǎn)管埋設(shè)完成后鋪設(shè)直徑50mm集水總管，集水總管與丼點(diǎn)水管之間采用異徑三通接頭連接，接頭處用PVC膠封口，以防漏氣，最后連接真空水泵進(jìn)行試抽。輕型丼點(diǎn)降水在使用過程中，要求不間斷的連續(xù)抽水，為防止工地停電影響井點(diǎn)管運(yùn)行，必須配有一臺(tái)備用發(fā)電機(jī)，一但發(fā)生停電，立即啟用備用發(fā)電機(jī)恢復(fù)供電，否則易造成基坑大面積涌水或坍塌，丼點(diǎn)降水的正常規(guī)律是“先大后小，先混后清”，如有異常，應(yīng)立即檢查糾正。在整個(gè)井點(diǎn)降水過程中，每天晝夜均應(yīng)派專人觀測(cè)井點(diǎn)降水是否正常并對(duì)丼點(diǎn)降水系統(tǒng)進(jìn)行觀察維護(hù)。

3．5 井點(diǎn)封堵

待電梯井基礎(chǔ)墊層及磚胎膜砌筑施工完成，停止降水已不影響施工安全，此時(shí)可以拆除井點(diǎn)。拆除井點(diǎn)應(yīng)根據(jù)土方回填進(jìn)度陸續(xù)關(guān)閉并逐根拔除井點(diǎn)管。土中所留的孔應(yīng)用砂土填實(shí)，距孔口2m范圍應(yīng)用粘土或砂漿封堵。

4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

(1)井點(diǎn)降水使用時(shí)，需保持連續(xù)抽水。且需調(diào)節(jié)離心泵的出水閥以控制水量，使抽吸排水保持均勻，保證水土不流失。(2)抽水時(shí)期，必須派有專業(yè)人員值班操作和觀測(cè)，并且作好降水變化情況記錄。(3)配備一臺(tái)備用發(fā)電機(jī)及其他需用的更換材料、設(shè)備，如離心泵、電線等，并定時(shí)檢查其完好情況，保證一旦停電，井點(diǎn)降水系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。(4)井點(diǎn)沖孔直徑不大于300mm，深度大于設(shè)計(jì)深度0．5m，垂直度在3%以內(nèi)。(5)井點(diǎn)管合格率滿足90%以上。(6)真空泵的真空度應(yīng)不下于65kPa。

5 改進(jìn)措施及優(yōu)點(diǎn)

5．1 本工程跟據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)常規(guī)的輕型井點(diǎn)降水系統(tǒng)做了以下改進(jìn)

(1)改變井點(diǎn)管和集水總管材料

沿海地區(qū)地下水腐蝕性強(qiáng)，故管材未按照常規(guī)選用鋼管，而是選用PVC塑料管，即免做防腐處理又降低了施工成本。

(2)改進(jìn)井點(diǎn)管與集水總管連接方式

本工程井點(diǎn)管非傳統(tǒng)方式，上部接軟管與集水總管進(jìn)行連接，其連接采用異徑三通接頭，接頭處采用PVC膠封口，施工快捷、簡(jiǎn)單，節(jié)約成本。

5．2 輕型井點(diǎn)降水與傳統(tǒng)降重力降水(即坑底積水明溝施工)方法相比，輕型丼點(diǎn)降水具有以下優(yōu)點(diǎn)

(1)設(shè)備簡(jiǎn)單，安拆方便、靈活、快捷，設(shè)備可周轉(zhuǎn)使用。

(2)降水效果好、見效快，短時(shí)間內(nèi)使基底降水區(qū)域土體保持干燥，與傳統(tǒng)重力降水泥濘不堪的施工作業(yè)環(huán)境相比，輕型井點(diǎn)降水大大提高現(xiàn)場(chǎng)安全文明。

(3)其降水方式快捷有效，不破壞原土層結(jié)構(gòu)，綠色環(huán)保;能有效防止流砂發(fā)生，提高邊坡穩(wěn)定性。

(4)丼點(diǎn)管拔除后所留孔洞封堵簡(jiǎn)單，封口成本低。

6 結(jié)束語

本工程電梯井土方開挖應(yīng)用輕型井點(diǎn)降水取得了良好的降水效果，通過本工程實(shí)例表明施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用輕型井點(diǎn)降水后可使土體固結(jié)，基底穩(wěn)定，提供比較干燥的施工作業(yè)環(huán)境，減少邊坡的放坡坡比，提高大型機(jī)械挖掘機(jī)進(jìn)行土方施工工效，縮短工期。輕型井點(diǎn)降水設(shè)備簡(jiǎn)單，可重復(fù)使用，使用壽命長，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)特別是在沿海、沿河地區(qū)，地下水位高的砂土地基項(xiàng)目有一定的借鑒作用。

［1］宋功業(yè)．井點(diǎn)降水施工技術(shù)與質(zhì)量控制．中國電力出版社，2013．

［2］黃生根．地基處理與基坑支護(hù)工程．中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2003．

［3］龔劍，朱毅敏．建筑施工手冊(cè)第五版．中國建筑工業(yè)出版社，2011．