井點(diǎn)降水在高地下水位深孔人工挖孔樁基中的應(yīng)用

韓 順 波， 季 林

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

井點(diǎn)降水在高地下水位深孔人工挖孔樁基中的應(yīng)用

韓 順 波， 季 林

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

在馬來(lái)西亞萬(wàn)撈高架橋項(xiàng)目橋墩柱人工挖孔樁基礎(chǔ)施工過程中，針對(duì)地下水位高，滲透量大等問題，采取井點(diǎn)降水降低樁基底部地下水的施工方法，通過方案對(duì)比與施工工藝總結(jié)，保證了井底施工安全及人工挖樁施工進(jìn)度，可為類似工程參考及借簽。

人工挖孔；高地下水位；井點(diǎn)降水；應(yīng)用

1 工程概況

馬來(lái)西亞萬(wàn)撈公路高架橋項(xiàng)目位于距吉隆坡20 km處的萬(wàn)撈鎮(zhèn)。工程范圍包括P5～P50地下樁基、承臺(tái)土石方開挖、混凝土澆筑及地面以上墩柱、系梁、墩帽混凝土施工，施工線路全長(zhǎng)約2 km，共46組，計(jì)184根樁基(墩柱)，樁孔直徑為1.7 m和2.2 m兩種，其中深度20 m以上的樁基50個(gè)，最大深度達(dá)48 m。

1.1 工程地質(zhì)情況

工程地處萬(wàn)撈鎮(zhèn)東北3 km處的溝壑地帶、原始森林天然溪溝附近，全段跨經(jīng)四條大的深溝、三處大的山脊，溝底與山脊之間高差較大，坡度陡峭，大部分樁基布置于沖溝沖洪積階地區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜，地表至深度25～35 m范圍均為砂質(zhì)粉土,中間不規(guī)律夾雜有大量的細(xì)顆粒白色粉質(zhì)粘土，土質(zhì)疏松，孔隙率大，土體見水液化成稀泥狀；深度25～35 m以下為花崗巖。據(jù)地質(zhì)鉆探揭露，自上而下各巖土體的分布及其特征如下：

(1)棕色粉質(zhì)砂土，松散，濕～飽和。成分以坡、殘積土為主，厚度為0.5～7.5 m；

(2)砂質(zhì)粘土?；野咨伤?、飽和，以粘粒土為主，含少量中細(xì)砂，厚度為7～15.5 m；

(3)殘積粘性土?；野S，飽和，可塑～硬塑，平均厚度為3.5～5.5 m，橫向分布范圍廣；

(4)全風(fēng)化花崗巖。厚度為0.2～0.8 m，灰黃色，主要由長(zhǎng)石風(fēng)化的粉、粘粒、石英顆粒碎屑組成，散體狀結(jié)構(gòu)，軟巖，巖體等級(jí)為Ⅴ～Ⅵ級(jí)，遇水軟化、崩解，強(qiáng)度降低；

(5)強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。揭露厚度為0.3～1.2 m，灰白色，巖體破碎，呈碎裂結(jié)構(gòu)，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅲ～Ⅴ級(jí)，強(qiáng)度較高；

(6)微風(fēng)化花崗巖。場(chǎng)地內(nèi)揭露厚度為0.5～8.2 m，主要由長(zhǎng)石、石英和少量云母組成。節(jié)理裂隙不發(fā)育，較硬巖，巖體較為完整，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅲ級(jí)。

1.2 水文地質(zhì)條件

馬來(lái)西亞西部地區(qū)地處熱帶，常年氣候炎熱，雨量較多，特別是每年11月至次年1月，暴雨頻繁，沖溝山洪暴發(fā)，特別是對(duì)處于沖溝內(nèi)的P6、P7、P11、P12、P13、P29樁基(共計(jì)24個(gè)樁井)，其地下水位受場(chǎng)地地形地貌影響變化較大，地質(zhì)勘探鉆孔的初見水位埋深為1～2.5 m；地下水主要賦存于土層、沖洪積層中。筆者依據(jù)勘察成果認(rèn)為地下水滲透系數(shù)較大，遂將填土層的滲透系數(shù)取K=2×10-5～5×10-6cm/s。

2 施工方案的確定

鑒于該工程處于原始森林天然溪溝附近，全段跨經(jīng)四條大的深溝，三處大的山脊，溝底與山脊之間高差較大，施工道路坡度較陡，彎道大，樁基造孔施工大型機(jī)械設(shè)備無(wú)法進(jìn)入，最終決定采用人工開挖。

人工挖孔樁僅適用于地下水埋深較深、滲水量小、無(wú)水或少水、孔淺、土質(zhì)密實(shí)、地質(zhì)條件較好的部位；同時(shí)，人工挖孔樁施工方便、速度較快、不需要大型機(jī)械設(shè)備，造價(jià)較沖擊錐沖孔、沖擊鉆機(jī)沖孔、回旋鉆機(jī)鉆孔節(jié)省。

但挖孔樁井下作業(yè)條件差、環(huán)境惡劣、勞動(dòng)強(qiáng)度大，很容易發(fā)生護(hù)壁外圍泥砂塌落甚至難以澆筑混凝土護(hù)壁，尤其在遇到大量地下水時(shí)，隨著護(hù)壁外圍泥砂的大量塌落，混凝土護(hù)壁成為懸空狀態(tài)而失去支撐，進(jìn)而產(chǎn)生裂紋直至斷裂、脫落，施工質(zhì)量難以保證，安全問題尤為突出。

3 降水目的與技術(shù)要求

降水的目的和技術(shù)要求：為配合工程安全、快速、高效施工，對(duì)人工挖孔樁開挖范圍內(nèi)的地下水進(jìn)行人工降排水，將井周邊地下水降至工程施工底面0.5 m，保證人工挖孔樁土石開挖在無(wú)水或少水環(huán)境中進(jìn)行，促使土體固結(jié)，提高地基強(qiáng)度，防止產(chǎn)生流沙，保證施工安全，同時(shí)加快施工進(jìn)度。

4 降水設(shè)計(jì)

該工程采用“深井潛水泵直接抽排”的井點(diǎn)降水法。井點(diǎn)布置根據(jù)場(chǎng)地條件作適當(dāng)調(diào)整；抽水時(shí)間為人工挖孔灌注樁開挖前(符合開挖條件時(shí)間前)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，該工程采用單排布置，每個(gè)承臺(tái)周邊布置6個(gè)井點(diǎn)(圖1)。

圖1 降水點(diǎn)布置圖

井點(diǎn)深度根據(jù)每組樁基深度不同而不同，但需到達(dá)井底基巖面附近，單井深度為25～35 m不等。

5 降水井施工

(1)井點(diǎn)布置根據(jù)基坑平面形狀與大小、地質(zhì)和水文情況、工程性質(zhì)、降水深度等確定。井點(diǎn)管距樁基坑壁2 m，間距為5～6 m，埋深根據(jù)降水深度及含水層位置決定，降水井終孔深度不小于樁基底深度(到達(dá)基巖)。

(2)降水施工工藝程序。放線定位→鋼套管跟管造孔→安裝井點(diǎn)管、填砂礫濾料→拔鋼套管→安裝深井潛水泵、管路布置→開動(dòng)潛水泵電源→測(cè)量觀測(cè)井中地下水位變化。

(3)井點(diǎn)使用時(shí)，保持連續(xù)不斷抽水并配用雙電源以防斷電。一般抽水1～2 d后水位降落漏斗基本趨于穩(wěn)定，當(dāng)出現(xiàn)排水管出水量不足或間斷時(shí)，應(yīng)立即暫定抽水，防止水泵電機(jī)因溫度過高而燒壞。

(4)人工挖孔樁施工完成后，方可拆除井點(diǎn)系統(tǒng)。拔出時(shí)可借助于倒鏈、杠桿式起重機(jī)，必要時(shí)采用液壓拔管機(jī)，所留孔洞用砂或土堵塞。

(5)井點(diǎn)降水時(shí)，對(duì)水位降低區(qū)域內(nèi)的建筑物進(jìn)行沉降觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)沉陷或水平位移過大時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取防護(hù)技術(shù)措施。

6 降水井的安裝要求

6.1 抽排管路設(shè)計(jì)

(1)井點(diǎn)管：采用直徑219 mm鋼管，帶管箍，下端為長(zhǎng)2 m、同直徑、帶有φ10梅花形孔的濾管，外包細(xì)目鋼絲網(wǎng)。

(2)排水管：采用塑料透明管、膠皮管，直徑25 cm。

(3)濾料：采用粒徑0.5～3 cm的石子，其含泥量小于1%。

6.2 主要機(jī)具設(shè)備

井點(diǎn)抽排水采用高揚(yáng)程深井潛水泵直接抽排，設(shè)備組成規(guī)格及技術(shù)性能見表1。

表1 設(shè)備組成規(guī)格及技術(shù)性能表

注：適用最小直徑排水井(125 mm)。

7 質(zhì)量控制

(1)井點(diǎn)管間距、埋設(shè)深度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

(2)深井潛水泵最大外直徑應(yīng)與井點(diǎn)管內(nèi)徑相匹配，以防潛水泵無(wú)法下井或間隙不足而卡井，造成無(wú)法檢修或無(wú)法正常工作致使井點(diǎn)報(bào)廢。

8 成品保護(hù)

(1)井點(diǎn)成孔后，應(yīng)立即下管并填入豆石濾料，以防塌孔。

(2)井點(diǎn)管埋設(shè)后，管口要用木塞堵住，以防異物掉入管內(nèi)堵塞。

(3)配備備用電源以保證井點(diǎn)排水的連續(xù)性，避免排水系統(tǒng)停止工作，造成泥渣沉淀淤管。

9 安全措施

(1)鉆孔機(jī)械操作時(shí)應(yīng)安放平穩(wěn)，防止機(jī)具傾覆或鉆具下落，避免人員傷亡或設(shè)備損壞。

(2)各機(jī)電設(shè)備應(yīng)由專人看管，電器必須一機(jī)一閘，嚴(yán)格接地、接零和安置漏電保護(hù)器，水泵和部件檢修時(shí)必須切斷電源，嚴(yán)禁帶電作業(yè)。

10 施工注意事項(xiàng)

(1)成孔時(shí)，如遇地下障礙物，可以適當(dāng)移動(dòng)點(diǎn)位再鉆，濾水管部分必須埋入含水層內(nèi)。

(2)井點(diǎn)使用時(shí)，正常出水規(guī)律為“先大后小，先混后清”，如不上水或水一直較混，或出現(xiàn)清后又混等情況，應(yīng)立即檢查并予以糾正。

(3)在樁基人工開挖及樁基混凝土施工前，應(yīng)保證地下水位在基底500 mm以下，以防止地下水波動(dòng)太大而造成樁基周邊土體塌陷。

11 結(jié) 語(yǔ)

該工程采用井點(diǎn)法降水，事先在人工樁基周邊進(jìn)行排水，使人工樁孔工作面處于干地或少水的基坑中施工，避免了在基坑內(nèi)邊排水邊施工，節(jié)省了基坑排水時(shí)間，從而使人工樁基可以連續(xù)開挖，加快了施工進(jìn)度；同時(shí)，由于地下水在基坑周邊2 m之外被截?cái)?，地下水位在基坑外邊界形成水位坡降，從而加快了基坑周邊土體失水固結(jié)，增強(qiáng)了土體強(qiáng)度和穩(wěn)定性，保證了施工安全；采用井點(diǎn)降水后，基坑中流沙及淤泥現(xiàn)象減少，個(gè)別樁井無(wú)流沙現(xiàn)象，因此而加快了施工進(jìn)度，保證了施工安全，節(jié)約了施工成本，可為類似工程提供借鑒。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2017-02-06

TV553;TV52

B

1001-2184(2017)02-0027-02

韓順波(1977-)，男，四川蒼溪人，項(xiàng)目總工程師，工程師，從事橋梁工程施工技術(shù)與管理工作；

季 林(1994-)，男，四川眉山人，助理工程師，學(xué)士，從事市政工程施工技術(shù)與管理工作.