井點(diǎn)降水在禹門口黃河大橋中的應(yīng)用

梁建軍+李凱

摘 要：基坑開挖前要保持基坑干燥及邊坡穩(wěn)定，創(chuàng)造有利的施工環(huán)境，為防止流砂、管涌等不利因素的影響，就井點(diǎn)降水在G108禹門口黃河公路大橋施工中的實(shí)際應(yīng)用，介紹黃河河道深基坑開挖中井點(diǎn)降水的施工。

關(guān)鍵詞：深基坑；井點(diǎn)降水；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.19.095

1 引言

常見的基坑開挖分為兩種，一種為放坡開挖，一種為支護(hù)垂直開挖，若地下水位較高，開挖過程中地下水被阻斷，地下水便會(huì)從基坑四周或坑底不斷滲入基坑內(nèi)，使基坑四周土體強(qiáng)度降低。從支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性方面考慮，地下水的阻斷致使支護(hù)結(jié)構(gòu)外土體強(qiáng)度降低，支護(hù)結(jié)構(gòu)將承受較大的壓力；對(duì)于放坡開挖來講，也增加了邊坡失穩(wěn)和產(chǎn)生流砂的可能性。從現(xiàn)場(chǎng)施工角度出發(fā)，水下開挖難度大，結(jié)構(gòu)基底土體強(qiáng)度的降低，影響結(jié)構(gòu)整體受力的穩(wěn)定，因此，為保證深基坑工程開挖施工的順利進(jìn)行，需采取降低地下水位的措施，減少支護(hù)結(jié)構(gòu)承受的巨大壓力，同時(shí)也可使基坑處于干燥的狀態(tài)，便于基坑開挖和結(jié)構(gòu)施工。本文以G108禹門口黃河公路大橋項(xiàng)目12#索塔基坑開挖為例，闡述井點(diǎn)降水工藝在深基坑開挖過程中的應(yīng)用。

2 工程概況

擬建禹門口黃河公路大橋位于晉陜峽谷出口，舊橋下游420m處。主橋?yàn)橹骺?65m雙塔雙索面半漂浮體系的鋼混結(jié)合梁斜拉橋，跨徑組成為245m+565m+245m，橋面寬30.25m。東塔11號(hào)墩位于黃河主河道上方，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)方案，共設(shè)60根樁，樁長65m，樁徑2m，承臺(tái)尺寸為49×29m×6m（橫橋向×順橋向×高度），樁基沿順橋向布設(shè)6排，每排10根樁，承臺(tái)下設(shè)2m厚封底混凝土。西塔12號(hào)墩位于河灘上，基礎(chǔ)共設(shè)50根樁，樁長58m，樁徑2m，承臺(tái)尺寸為49×24m×6m（橫橋向×順橋向×高度），樁基沿順橋向布設(shè)5排，每排10根樁，承臺(tái)下設(shè)2m厚封底混凝土。索塔樁基均按摩擦樁設(shè)計(jì)，順橋向和橫橋向樁中心間距均為5m，樁身采用C30水下混凝土。承臺(tái)高度為6m，下設(shè)2m厚封底混凝土。施工過程中，基坑采用拉森Ⅳw型鋼板樁圍堰支護(hù)，內(nèi)設(shè)3層鋼支撐結(jié)構(gòu)，基坑開挖深度約為10m，地下水位在原地面以下2m位置。

3 類似工程基坑開挖優(yōu)缺點(diǎn)

本工程工期緊，任務(wù)中，對(duì)于類似工程中超大基坑開挖，一般采用水下開挖方式，并進(jìn)行水下封底，其優(yōu)點(diǎn)在于基坑開挖過程中，基坑內(nèi)水壓可平衡基坑外水壓力（本工程基坑外水壓力約為126kN/m2，土壓力為28kN/m2），減小鋼板樁因取土開挖所承受的巨大壓力，其缺點(diǎn)是，基坑開挖效率較低，開挖所需設(shè)備需自行設(shè)計(jì)研究，市場(chǎng)無成品購買，各種配套設(shè)備需自行采購，投入較大，同時(shí)需進(jìn)行水下封底，封底前需潛水查看基底開挖質(zhì)量，清理鋼板樁、鋼護(hù)筒四周淤泥，搭設(shè)封底平臺(tái)，設(shè)置至少可覆蓋三分之一基坑范圍的布料點(diǎn)，投入較大，封底難度大，封底混凝土頂面平整度難以控制，需采用混凝土二次封底進(jìn)行處理。

4 井點(diǎn)降水的應(yīng)用

主橋11#主塔位于黃河主河道內(nèi)，12#主塔位于黃河灘涂位置，地下水較為豐富，位于原地面以下2m左右位置，承臺(tái)基坑開挖深度較大，常規(guī)施工工藝為水下開挖，保持內(nèi)外水壓力平衡，基坑開挖過程中鋼板樁僅受外部土壓力左右，其基坑開挖施工工期長，水下混凝土封底，操作難度大，風(fēng)險(xiǎn)較高，為解決這一難以，根據(jù)計(jì)算，鋼板樁壓力分為兩種，1種為土壓力，每平方米壓力約為26kN，1種為水壓力，每平米壓力約為126kN，基坑外水壓力是土壓力的4.8倍，為了減少承臺(tái)內(nèi)的滲水量及鋼板樁所承受的水壓力，確保鋼板樁的整體穩(wěn)定性，在鋼圍堰四周布置降水井，降低地下水位至承臺(tái)封底混凝土底面，將水下開挖方式，改為干開挖方式，將水下封底改為干封底施工，提高了圍堰安全性和施工進(jìn)度，保證了封底混凝土質(zhì)量。

5 井點(diǎn)降水工藝

5.1 工藝原理

井點(diǎn)降水就是在基坑開挖前，按照計(jì)算的間距、位置、深度沿基坑四周打設(shè)一定數(shù)量的降水井。在基坑開挖前和開挖過程中，利用抽水設(shè)備不斷抽水，使地下水位降低到坑底以下，使所挖土體始終保持干燥狀態(tài)。

5.2 工藝流程

井點(diǎn)測(cè)量定位→挖井口→安裝護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆孔→吊放過濾管→清洗管井→下放大功率抽水設(shè)備→試抽水→降水井正常工作→降水完畢拔井管→封井。

6 井點(diǎn)降水設(shè)計(jì)

橋位區(qū)域內(nèi)地下水為賦存于第四系全新統(tǒng)松散層中的孔隙潛水，埋深0～3.5m，水量較大，水位變化較小，主要受大氣降水及黃河河水補(bǔ)給。根據(jù)12#承臺(tái)底標(biāo)高和地下水位，采用大口徑井點(diǎn)降水進(jìn)行基坑施工。

12#承臺(tái)基坑考慮為無壓非完整井井點(diǎn)系統(tǒng)。

6.1 基坑總涌水量計(jì)算

6.5 布置形式

井點(diǎn)布置根據(jù)基坑的平面形狀及所需的降水深度決定。12#承臺(tái)基坑開挖面積為51m×27m，降水深度11m，采用環(huán)形布置。

6.6 井點(diǎn)降水評(píng)估

經(jīng)過模擬計(jì)算，12號(hào)基坑集水井周邊設(shè)置20口降水井（長邊各8口，短邊各2口）降水后，圍護(hù)樁外圍長邊一側(cè)水位埋深為8.7m，短邊一側(cè)水位埋深為6.2m，無法滿足降水深度要求，故對(duì)降水井?dāng)?shù)量進(jìn)行調(diào)整，將長邊由8口調(diào)整為10口，短邊由2口調(diào)整為4口，供給設(shè)置28口降水井。

6.7 主要設(shè)備材料

井點(diǎn)管采用直徑400mm，長度1m、壁厚15cm的無砂混凝土管，管道所采用的碎石粒徑不大于1cm，在預(yù)制井管時(shí)，控制好無砂混凝土配合比，盡可能減少膠凝材料的使用，保證管道具有較強(qiáng)的滲漏性，同時(shí)在管道外側(cè)纏繞直徑3mm銅線，銅線間距為6cm，纏繞時(shí)保證銅線繃緊，然后在銅線外側(cè)包裹兩層尼龍布，作為最外層的過濾層，纏繞時(shí)保證尼龍布緊繃，不能使其與混凝土管接觸，管道安裝完成后，在每個(gè)井管內(nèi)放置一臺(tái)功率3kW的抽水泵。

6.8 控制要點(diǎn)

6.8.1 鉆孔埋管

測(cè)量放線后確定井位，以定好的井位點(diǎn)為中心，用打井機(jī)向下鉆孔，按鉆孔樁施工方法進(jìn)行施工，成孔后，用鉆機(jī)卷揚(yáng)機(jī)提升架安井管，將直徑為400mm井管下放入孔內(nèi)。井管接頭采用焊接工藝。安裝完井管后，在無砂濾水井管外側(cè)與井壁之間填礫料，接近井口0.5m處，用粘土封嚴(yán)，以防地面水、雨水流入。成井完畢后，立即用空壓機(jī)洗井。

6.8.2 管路安裝

每處井管內(nèi)配置一臺(tái)抽水泵，水經(jīng)軟管排出至黃河。在正式運(yùn)轉(zhuǎn)抽水之前必須進(jìn)行試抽，以檢查抽水設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，檢查各個(gè)接頭在試抽水時(shí)是否有漏氣現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)漏氣應(yīng)重新連接，直至不漏氣為止。

6.8.3 抽水

管井安裝完畢，試抽穩(wěn)定后進(jìn)行正式降水施工，降水操作中應(yīng)經(jīng)常檢查電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)械、電流電壓等，并對(duì)管井內(nèi)水位下降和流量等進(jìn)行觀測(cè)記錄，按照降水方案曲線控制標(biāo)高，確保工程施工正常進(jìn)行。因基坑四周為透水性較強(qiáng)的粉細(xì)砂，故在施工基坑開挖前，需提前抽水，本工程井點(diǎn)降水抽水時(shí)間為35天。

7 結(jié)語

采用井點(diǎn)進(jìn)行大面積降水，改變水下開挖方式為干開挖方式，改變水下封底為干封底施工，從禹門口黃河公路大橋12號(hào)墩基坑開挖結(jié)果來看，是可行而且成功的，基坑開挖至基底后，基坑底基本干燥，人工清理整平后，直接澆筑混凝土，插入振搗棒振搗，封底混凝土質(zhì)量較好，標(biāo)高、平整度、接縫嚴(yán)密性均滿足要求。本工程基坑施工時(shí)井點(diǎn)降水工藝的成功應(yīng)用，保證了承臺(tái)施工順利進(jìn)行，降低了工程費(fèi)用，加快了施工進(jìn)度，提高了施工質(zhì)量，為11號(hào)墩承臺(tái)的基坑降水設(shè)計(jì)和施工及以后類似工程施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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