輕型井點(diǎn)法在大西海子水庫(kù)流砂基礎(chǔ)處理中的應(yīng)用

孫展杰，孫　倩

(新疆塔里木河流域管理局，新疆 庫(kù)爾勒 841000)

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輕型井點(diǎn)法在大西海子水庫(kù)流砂基礎(chǔ)處理中的應(yīng)用

孫展杰，孫倩

(新疆塔里木河流域管理局，新疆 庫(kù)爾勒 841000)

文章以新疆塔里木大西海子水庫(kù)工程為實(shí)例，對(duì)“輕型井點(diǎn)”法降水在基礎(chǔ)處理中的運(yùn)用進(jìn)行了闡述，介紹了“輕型井點(diǎn)”法降水布置和防止流砂的優(yōu)點(diǎn)，并采取了避免對(duì)鄰近建筑物、道路等產(chǎn)生危害性的措施，為類似工程流砂基礎(chǔ)處理提供了科學(xué)依據(jù)。

流砂；輕型井點(diǎn)；布置；基礎(chǔ)處理

近年來(lái)，隨著水利工程結(jié)構(gòu)載荷逐漸增大以及工程地質(zhì)條件越來(lái)越復(fù)雜，尤其是大型水利工程下部基礎(chǔ)為流砂地質(zhì)時(shí)，工程設(shè)計(jì)難度越來(lái)越大。流沙形成的原因是多方面的，主要是受到河水沖擊以及地質(zhì)變化，當(dāng)水壓力發(fā)生變化是可以流動(dòng)。一般情況下地下水壓力基本上無(wú)變化，如果工程開挖導(dǎo)致地下水壓力變化，則砂層穩(wěn)定性受到影響。所以，對(duì)于流砂基礎(chǔ)如果處理不當(dāng)，將嚴(yán)重威脅工程安全?！拜p型井點(diǎn)”法作為一種有效控制地下水水位和水壓力的方法，近年來(lái)在流砂基礎(chǔ)處理中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

1　工程概況

大西海子水庫(kù)是新疆塔里木河最末端的一座水庫(kù)，位于沙漠腹地，干旱少雨，蒸發(fā)強(qiáng)烈，地質(zhì)土由粉土、粉粘、混粉砂及粉砂構(gòu)成，3.1～4.6 m地基土性質(zhì)較差，承載力為63 KPa，特別是2.6 m以上，地基土為流塑狀態(tài)的淤泥質(zhì)土構(gòu)成，該層土天然含水量為36.87%～36.97%，液限值為30.25%～33.43%，天然孔隙比e值為0.89～1.09，承載力僅為52 KPa。從第三層向下到9.0 M土質(zhì)逐漸變硬，承載力可達(dá)121～50 KPa。放水閘基礎(chǔ)工程是水庫(kù)工程建筑物的重要組成部分，而該水庫(kù)工程地下水來(lái)源于恰拉水庫(kù)，地下表潛水位-1.2 m，在基礎(chǔ)表層開挖后發(fā)現(xiàn)大量流砂，如果處理不好，大壩有可能會(huì)隨基礎(chǔ)持力層的變化而發(fā)生位移，從而影響大壩安全。

2　“輕型井點(diǎn)”法原理

“輕型井點(diǎn)”法是沿著基坑四周按照一定的間排距，將井點(diǎn)管埋入地下，通過在地面布置集水總管將預(yù)埋井點(diǎn)管串聯(lián)在一起。同時(shí)，在地面按照一定位置布置真空泵以及離心泵，通過這些抽水設(shè)備的真空吸力將地下水經(jīng)個(gè)井點(diǎn)管匯入井點(diǎn)，并從總管排出，以達(dá)到降低地下水位的目的。降低地下水水位不僅能大大減小土層含水量，提高施工條件，還能改變動(dòng)水壓力方向，使其方向向下，能顯著提高土的有效應(yīng)力避免發(fā)生流砂現(xiàn)象，增強(qiáng)土強(qiáng)度和密實(shí)度。所以，“輕型井點(diǎn)”法不僅是不僅能降低地下水水位，還有有效增強(qiáng)地基穩(wěn)定性。

3　“輕型井點(diǎn)”法在流砂基礎(chǔ)處理中的應(yīng)用

根據(jù)大西海子水庫(kù)地質(zhì)資料以及基礎(chǔ)開挖的深度和砂層的厚度、地下水位的高低等地質(zhì)狀況，同時(shí)為保證建筑物深基礎(chǔ)施工時(shí)基坑干燥，并盡量減少對(duì)周圍鄰近建筑的不利影響，選擇“輕型井點(diǎn)”法降水方案來(lái)降低地下水位，固結(jié)土坡土壁，避免基礎(chǔ)流砂，確保基坑安全施工，產(chǎn)生了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

3.1輕型井點(diǎn)布置

井點(diǎn)系統(tǒng)的平面布置應(yīng)根據(jù)基坑的平面形狀、大小、要求降水深度、地下水流向和含水層滲透系數(shù)來(lái)確定。當(dāng)基坑或溝槽寬度小于6m，水位降低值不大于5 m時(shí)，可用單排線狀井點(diǎn)，布置在地下水流的上游一側(cè)，兩端延長(zhǎng)一般不小于溝槽寬度，如溝槽寬度大于6m或土質(zhì)不良，宜用雙排井點(diǎn)，面積較大的基礎(chǔ)宜用環(huán)狀井點(diǎn)，有時(shí)也布置為U形，以利挖土機(jī)械和運(yùn)輸車輛的出入。

環(huán)狀井點(diǎn)四角部分應(yīng)適當(dāng)加密立管，井點(diǎn)管距離基坑一般為1.5 m左右，土壤出口處應(yīng)用膠泥土堵嚴(yán)，以防漏氣。井點(diǎn)管間距一般采用0.5～1.6 m或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。

井點(diǎn)立管的濾管應(yīng)埋至抽吸深度以下0.5～1 m處，以防止進(jìn)氣，而且濾管要埋進(jìn)透水層。

總管的布置標(biāo)高要和地下水位線持平，水泵軸心標(biāo)高以與總管平行或略低于總管為宜，總管應(yīng)具有0.25%～0.5%的坡度，各段總管與濾管最好分別設(shè)在同一水平面，高度不要差別太大。

降水深度不小于5 m時(shí)，基坑施工處理可選取兩級(jí)或者多級(jí)輕型井點(diǎn)。

3.2輕型井點(diǎn)的使用及設(shè)備安裝

將井點(diǎn)立管埋設(shè)完畢，并和臥管以及抽水設(shè)施連接，然后通過試抽水檢驗(yàn)管道是否漏水、漏氣以及淤塞，確保運(yùn)行正常后才可以正式使用。

要認(rèn)真及時(shí)觀測(cè)并記錄真空表讀數(shù)，確保井點(diǎn)系統(tǒng)真空度不大于60 KPa。一旦真空度不滿足要求，要立刻檢驗(yàn)井點(diǎn)系統(tǒng)有無(wú)漏氣、離心泵葉輪是否出現(xiàn)故障等現(xiàn)象。

在井點(diǎn)運(yùn)行過程中，要做到系統(tǒng)能持續(xù)抽水，一旦發(fā)生抽水無(wú)力或水混現(xiàn)象，要及時(shí)檢查故障原因并處理；一旦發(fā)生井點(diǎn)立管淤塞現(xiàn)象將導(dǎo)致降水效果下降，要及時(shí)用高壓水沖洗井點(diǎn)立管甚至重新埋設(shè)。

往復(fù)式活塞真空泵是井點(diǎn)降水中獲得粗真空最主要設(shè)備，該設(shè)備從密閉容器中抽離氣體效果

較好，但是不能用于抽離腐蝕性或混合硬顆粒的氣體，真空泵一般是整體配送，無(wú)需額外拆裝，以防在設(shè)備拆裝過程中混入灰砂等雜質(zhì)，而且只能在接管時(shí)拆除進(jìn)排氣口的盲蓋。

利用水平儀將真空泵在安裝階段調(diào)成水平狀態(tài)，并擰緊隨真空泵供應(yīng)的基螺栓，在擰緊螺母時(shí)不要用力過大，以防真空泵發(fā)生扭曲變形。

真空泵要用三通閥連接進(jìn)氣管，以便真空泵能和大氣或者被抽容器相通，為防止金屬碎屑、電焊珠以及其他雜質(zhì)混入，接管前要用錘子敲擊管路，或者將酸液灌入管路以清除。當(dāng)真空泵運(yùn)行時(shí)，在進(jìn)氣管路上要安裝細(xì)網(wǎng)過濾器過濾雜物，且細(xì)網(wǎng)過濾器孔徑應(yīng)小于0.5 mm。

在拆除井點(diǎn)系統(tǒng)之前，要將地下部分進(jìn)行土方回填施工，并用砂或者土壤將空洞填實(shí)。

3.3防止危害鄰近建筑物、道路的措施

在布置井點(diǎn)時(shí)，要將降水井點(diǎn)立管布置于支護(hù)墻的內(nèi)邊，支護(hù)墻起到擋水的作用，并且立管深度要足夠大，不能小于支護(hù)墻深。支護(hù)墻將基本封閉起來(lái)，使得井點(diǎn)只抽基坑內(nèi)側(cè)水，對(duì)支護(hù)墻外側(cè)的水位基本上無(wú)影響。

降水曲線的控制要通過科學(xué)設(shè)計(jì)立管深度來(lái)確定。如果基坑附近區(qū)域無(wú)建筑物、道路和管線時(shí)，降水僅滿足基坑干燥就可以了，并且基坑地下水位小于1 m即可滿足要求；如果基坑附近區(qū)域有建筑物、道路和管線時(shí)，要適當(dāng)減小立管埋深，只要不出現(xiàn)流砂就可以。

將抽水量或離心泵真空度控制在合理范圍內(nèi)，當(dāng)基坑開挖施工時(shí)，抽水量和離心泵真空度以最大功率運(yùn)行；當(dāng)墊層以及地下室底板施工完成后，將抽水量和離心泵真空度適當(dāng)減小，通過控制井點(diǎn)有效抽吸深度來(lái)達(dá)到控制基坑外降水曲面的效果，此時(shí)應(yīng)在基坑外側(cè)布置水位觀測(cè)井，以隨時(shí)觀測(cè)地下水位變化。

4　結(jié)語(yǔ)

大西海子水庫(kù)放水閘基礎(chǔ)工程采用“輕型井點(diǎn)”降水防止流砂的效果顯著，井點(diǎn)排水效果好，地下水水位明顯穩(wěn)定下降，基坑土壤始終保持干燥，有利于土方開挖和施工，縮小了開挖面積和施工工期；避免了地下水的涌動(dòng)和地基層中的細(xì)砂顆粒吸出，防止流砂的發(fā)生，有效保護(hù)了地基土壤不受擾動(dòng)和破壞，確保了基坑的安全。

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2016-03-08

孫展杰(1983-)，男，河南鄲城人，工程師，主要從事水利建設(shè)與管理方面的研究。

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