淺談船閘基坑深井降水施工技術(shù)

李良超

摘 要：船閘基坑開(kāi)挖是船閘主體工程施工的前提條件，而深井降水施工則為基坑的順利開(kāi)挖提供了保障。截至目前，許多船閘施工時(shí)降水不能達(dá)到預(yù)期的效果，對(duì)船閘正常施工留下了隱患。本文以漢北河新溝二線船閘下閘首基坑開(kāi)挖為例研究深井降水施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：基坑開(kāi)挖；深井降水

中圖分類(lèi)號(hào)：U641.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2018）6-0066-02

1 工程概況

漢北河新溝船閘包括船閘主體和相關(guān)配套工程，其中下閘首長(zhǎng)27m，寬40m，左側(cè)緊靠老船閘，右側(cè)緊臨漢北河，施工作業(yè)狹窄，開(kāi)挖深度達(dá)20m，為一級(jí)基坑。由于船閘基坑土質(zhì)為粉質(zhì)黏土和粉砂層，土體透水性比較大，且地下水位較高，給基坑開(kāi)挖增加了很大難度。在基坑開(kāi)挖及后期結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，做好降水工作尤為重要，根據(jù)實(shí)際施工需要，地下水位應(yīng)始終控制在施工層0.5m以下，才能給基坑開(kāi)挖和結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造一個(gè)良好的干施工條件。

2 船閘深基坑降水的方法

原地面高程28.5m，表層為粘性土。其下高程16.5m～28.4m之間則主要是地下潛水層，其中粉質(zhì)粘土層厚10-12m，滲透系數(shù)k=2.0×10-4cm/s；高程0.5m～16.5m之間為粉砂，灰色，松散，層厚在9.1m～16.0m之間，滲透系數(shù)k=3.07×10-4cm/s，可塑狀態(tài)，極易產(chǎn)生管涌與流砂現(xiàn)象，主體結(jié)構(gòu)持力層即坐落在該土層上。上述粉質(zhì)粘土在地下水滲流作用下極易產(chǎn)生流砂從而導(dǎo)致邊坡坍塌，所以在基坑開(kāi)挖過(guò)程中必須采取行之有效的降水措施。參考各種井點(diǎn)降水的適用范圍：管井降水適用于地下水量較大、土體滲透系數(shù)大的土層。有效降水深度6m～8m。本工程船閘主體結(jié)構(gòu)基坑底的勁性體樁頂標(biāo)高為6.35m，按照現(xiàn)場(chǎng)施工需要，地下水位需降低到5.85m以下，降水深度達(dá)7.7m，土體滲透系數(shù)k=3.07×10-4cm/s，根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告和以往類(lèi)似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，宜采用分級(jí)管井降水，確保每級(jí)降水深度都在8m范圍內(nèi)，保證基坑底部干燥及邊坡穩(wěn)定。

降水井的平面布置：把下閘首開(kāi)挖基坑作為一個(gè)整體進(jìn)行基坑降水量計(jì)算，采用設(shè)計(jì)圖紙建議方案，沿長(zhǎng)度27m的方向，每側(cè)布置3口降水井，共6口，降水井距結(jié)構(gòu)邊3m，深井深28m，井外徑30cm。井點(diǎn)結(jié)構(gòu)：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，管井采用在原地面直接鉆孔，成孔直徑為40cm，內(nèi)設(shè)內(nèi)徑28cm透水鐵管（網(wǎng)狀眼）和無(wú)縫鐵管，每節(jié)長(zhǎng)度為5m。透水鐵管外包一層鐵紗布和兩層紗布，節(jié)與節(jié)之間焊接，其外填粗砂濾料。每個(gè)降水井中配置一臺(tái)YQS200 18kw潛水泵，揚(yáng)程為44米。井點(diǎn)的施工和運(yùn)行：在船閘主體結(jié)構(gòu)基坑土方開(kāi)挖前進(jìn)行井點(diǎn)施工，井點(diǎn)施工采用2臺(tái)鉆機(jī)成孔，7天便可完成井點(diǎn)施工。在施工過(guò)程中，應(yīng)該做好泥漿護(hù)壁，防止鉆孔過(guò)程中產(chǎn)生坍孔，井管放置到設(shè)計(jì)標(biāo)高后應(yīng)立即洗孔。每口井內(nèi)用潛水泵抽排至井外側(cè)已連好的排水管道內(nèi)，從排水管道流排到下游圍堰外。井點(diǎn)的封閉：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)主體結(jié)構(gòu)施工完成情況，對(duì)墻后進(jìn)行回填，若不在需要降水，要對(duì)井點(diǎn)進(jìn)行封閉處理，以防止地下水從管井口繼續(xù)外溢，封閉方式為井內(nèi)填充中粗砂、上部填C20混凝土。

3 基坑深井降水施工過(guò)程

成井。成井施工設(shè)備：采用兩臺(tái)CZ-150型沖擊鉆。成井深度及孔徑：28m、ф300mm，成井工藝：從原地面人工開(kāi)挖1.5m深埋設(shè)ф600mm鋼護(hù)筒，采用沖擊鉆進(jìn)行沖擊成孔，沖擊成孔過(guò)程中采用制備的泥漿（通過(guò)試驗(yàn)選擇合適的）護(hù)壁，當(dāng)每次沖擊深度約為2m時(shí)采用撈渣桶清理孔底於渣，反復(fù)進(jìn)行上述方法，直至成井深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求即成井成功。

井管安裝。井管分為過(guò)濾管和實(shí)管，過(guò)濾管網(wǎng)狀眼的加工，根據(jù)《供水管井技術(shù)規(guī)范》（GB50296-99）要求，網(wǎng)狀眼設(shè)計(jì)規(guī)格為：每個(gè)網(wǎng)狀眼縫直徑約16mm，各網(wǎng)狀眼中心距為45mm，孔隙率≥17%，采用正三角形布設(shè)，濾管外1層鐵絲紗布和2層尼龍網(wǎng)包纏。采用沖擊鉆自帶起吊設(shè)備分節(jié)安裝，安裝前第一節(jié)井管底部用5mm厚圓鋼板進(jìn)行焊接封底（牢固且封閉較好），上下管之間用對(duì)焊連接，焊接時(shí)要確保兩節(jié)井管對(duì)齊且在同一軸線上，下沉井管時(shí)應(yīng)對(duì)準(zhǔn)井孔中心，確保井管始終處于居中，井管安放到設(shè)計(jì)位置后進(jìn)行焊接固定，然后在管井周?chē)畛渲睆?.0mm中粗砂。

洗井。井管安裝完成以后，用空壓機(jī)清除井管孔內(nèi)泥漿，直到井內(nèi)完全流出清水為止，再用小型污水泵對(duì)井反復(fù)抽洗，抽洗次數(shù)不少于5次。成井完成4h時(shí)進(jìn)行洗井，以免間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，護(hù)壁泥皮逐漸硬化難以被洗出，影響管井周?chē)鷿B水效果。洗井完成后要進(jìn)行試抽水，確定單井的出水量及水位下降的高度能否滿(mǎn)足施工要求。

水泵安裝。潛水泵用絕緣材料繩居中緩慢吊放。安裝完成后檢查電線有無(wú)破損情況，若完好則接通電源，每井附近預(yù)埋電纜線和安放電閘箱，應(yīng)做到每個(gè)電閘箱控制一口降水井，并安裝時(shí)間水位繼電自動(dòng)抽水和漏電保護(hù)裝置，為以后檢修提供便利條件。

鋪設(shè)排水管網(wǎng)。地面排水管網(wǎng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際用鋼管做排水主管路，排水管直徑為429mm，排水管線布置在降水井外側(cè)，沿施工便道走向鋪設(shè)至下游圍堰外側(cè)，每6m砌筑一個(gè)托臺(tái)，排水管放置在托臺(tái)的中心。井口設(shè)置保護(hù)砌臺(tái)并設(shè)置醒目的提醒標(biāo)志，排水管網(wǎng)水流方向的傾斜度為2‰，以便于排進(jìn)管網(wǎng)水順利流出。

抽降聯(lián)網(wǎng)。深井降水開(kāi)始后應(yīng)連續(xù)抽水，不應(yīng)中途有間歇，井管、水泵、電箱若需要檢修應(yīng)逐一進(jìn)行。第一次開(kāi)始抽水時(shí)，出水量會(huì)比較大，為防止排水管網(wǎng)排水能力有限，可間隔一段時(shí)間逐一啟動(dòng)水泵（杜絕同時(shí)開(kāi)啟較多的降水井）。抽水正常后，應(yīng)立即去做抽水試驗(yàn)，檢驗(yàn)單井出水量、含水層滲透系數(shù)及出砂量情況。如果出砂量較大，可將水泵稍微上提，若出砂量仍然較大時(shí)，應(yīng)重新洗井，洗井還不能解決就要停泵補(bǔ)井。

4 降水井運(yùn)行

試抽水。施工完成一口井之后，要及時(shí)抽水來(lái)確保出水量，試抽水之前要測(cè)定地面標(biāo)高和靜水位，已檢查運(yùn)行時(shí)抽水與排水系統(tǒng)是否滿(mǎn)足要求。

降水井運(yùn)行?；娱_(kāi)挖前應(yīng)提前七天啟動(dòng)降水井進(jìn)行抽水，從而降低基坑開(kāi)挖時(shí)相應(yīng)區(qū)域的地下水位。降水井運(yùn)行期間，安排專(zhuān)人24小時(shí)值班，認(rèn)真做好相應(yīng)的運(yùn)行記錄。降水井運(yùn)行過(guò)程中對(duì)做好的記錄及時(shí)整理和分析，從而合理安排降水工作，提高降水井的使用效率。

降水井運(yùn)行的注意事項(xiàng)。降水井運(yùn)行同時(shí)，也要做好基坑的明排水工作，遇到降雨天應(yīng)及時(shí)把基坑內(nèi)的明水抽干。降水井運(yùn)行過(guò)程中要經(jīng)常檢查潛水泵的工作情況，如果發(fā)現(xiàn)不能正常運(yùn)行時(shí)要及時(shí)更換水泵。降水過(guò)程中要保證電力供應(yīng)，合理配置足夠的備用發(fā)電機(jī)，遇到網(wǎng)電停電時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取措施，保證在20分鐘內(nèi)完成網(wǎng)電與發(fā)電機(jī)的切換，確保降水的效果。

降水監(jiān)測(cè)。水位監(jiān)測(cè)工作應(yīng)實(shí)施信息標(biāo)準(zhǔn)化管理，深井降水開(kāi)始后，在水位未達(dá)到設(shè)計(jì)降水深度前，應(yīng)每天觀測(cè)水位4次，當(dāng)水位趨于穩(wěn)定且地下水位降至船閘主體結(jié)構(gòu)基坑底以下0.5m后，可每天觀測(cè)2次。根據(jù)水量及水位統(tǒng)計(jì)記錄，分析產(chǎn)生不正常的原因，及時(shí)做好防范措施，以確保降水深度，從而保證正常施工。

降水維護(hù)。降水井運(yùn)行期間應(yīng)經(jīng)常對(duì)潛水泵的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，保證抽水能夠正常運(yùn)行。潛水泵要定期進(jìn)行保養(yǎng)，降水井運(yùn)行期間不能隨意停抽，并準(zhǔn)備好備用的潛水泵。在降水期間注意降水井的保護(hù)，挖土?xí)r施工機(jī)械不要碰撞降水井，填土?xí)r降水井四周應(yīng)對(duì)稱(chēng)填土，防止單側(cè)壓力過(guò)大導(dǎo)致井管傾倒或變形。

5 基坑深井降水施工難點(diǎn)

當(dāng)?shù)亟邓看?。施工期間當(dāng)?shù)亟涤贻^為頻繁， 為防止雨水大量流入基坑，減小雨水對(duì)基坑降水的影響，在基坑降水過(guò)程中應(yīng)在基坑底部四周設(shè)明排水溝，在下閘首兩個(gè)對(duì)角位置分別設(shè)置一個(gè)lm×lm×2m集水坑，采用水泵抽水，同時(shí)在邊坡上鋪設(shè)不透水彩條布（特別注意搭接位置的防水），防止雨水對(duì)邊坡的沖刷。

土質(zhì)情況復(fù)雜夾層較多。根據(jù)地質(zhì)勘察資料可以看出，漢北河新溝船閘的地質(zhì)是由于漢北河淤積形成的，有較多的粉質(zhì)粘土夾層，且厚度分布不均勻、各處均不一樣，而粉質(zhì)粘土夾層會(huì)阻礙地下水下通過(guò)鐵絲紗布滲進(jìn)深水井，地下水會(huì)從邊坡內(nèi)部的粉質(zhì)粘土夾層處向外流出，從而影響邊坡的穩(wěn)定和深井降水效果。

降水井?dāng)?shù)量不能滿(mǎn)足實(shí)際降水需要。根據(jù)地質(zhì)勘察資料，確定漢北河新溝船閘地下水位的深度，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了抽水試驗(yàn)，對(duì)單井土層滲透系數(shù)、最大涌水量等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算確定，考慮到施工區(qū)域四周來(lái)水對(duì)基坑邊坡造成的水頭水土壓力，為了防止邊坡透水層發(fā)生涌水現(xiàn)象，需對(duì)原深井間距進(jìn)行加密處理，綜合考慮，下閘首每側(cè)需要增加4口深井，深井間距取5m，共需打14口深管井。以實(shí)際效果來(lái)看，14口深井同時(shí)抽水，基坑開(kāi)挖過(guò)程中土體比較干燥，從深管井里量取的水位在閘首墊層底以下1m左右，降水效果良好。

6 結(jié)論

降水井的數(shù)量及深度主要取決于土層滲透系數(shù)、最大涌水量、地下水位的深度，在大面積施工降水井之前，首先打一口試井，以此來(lái)確定降水影響范圍，合理選擇間距及布置形式，達(dá)到最理想的降水效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高建楠.淺析如何保證船閘工程基坑降水成功率 [J].中國(guó) 水運(yùn)（下半月），2011年6期.