高地下水位強(qiáng)透水軟土層深泵井逆作法施工技術(shù)研究

石川

【摘?要】廣州市152條黑臭河涌城中村污水治理工程是廣東省“三年治水行動(dòng)”中的極其重要的一項(xiàng)內(nèi)容，其中城中村為重中之重，本項(xiàng)目所實(shí)施的為廣州市白云區(qū)小坪村、棠涌村城中村污水綜合治理項(xiàng)目，項(xiàng)目包含提升泵井一項(xiàng)，深度7.2m，混凝土厚度50cm，外半徑4.5m，內(nèi)半徑4m。通過設(shè)計(jì)交底及圖紙會(huì)審等工作，確定本工程采用逆作法進(jìn)行施工，采用逆作法即從上至下進(jìn)行井壁混凝土施工，采用抽排水的方式提供無水施工面，相比較開挖到底從下至上進(jìn)行施工的工藝，逆作法可以降低深基坑施工過程坑壁坍塌的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)可不必搭設(shè)高腳手架，方便施工，逆作法的施工前提是地下無涌水或涌水量小。但該區(qū)域城中村房屋較為陳舊，基礎(chǔ)埋深較淺，持續(xù)抽排水會(huì)對(duì)房屋結(jié)構(gòu)造成破壞，如何保證施工安全，不危及周圍房屋安全，科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)的進(jìn)行施工，是一個(gè)實(shí)際的問題，本文在該種情況之下進(jìn)行研究寫作。

【關(guān)鍵詞】高地下水位;強(qiáng)透水;止水;逆作法

Research on Construction Technology of Deep Pumping Well in High Groundwater Level and Permeable Soft Soil

Shi Chuan

（China Water Resources and Hydropower Ninth Engineering Bureau Co.， Ltd?Guiyang?Guizhou?550008）

【Abstract】The 152 black odor rivers in the city of Guangzhou City is a very important part of the "Three Years Water Control Action" in Guangdong Province. Among them， Chengzhong Village is the most important. The project implemented by Guangzhou Baiyun District Xiaoping Village and Quyong Village Chengzhong Village Sewage Comprehensive Treatment Project， the project includes a pumping well， with a depth of 7.2m， a concrete thickness of 50cm， an outer radius of 4.5m and an inner radius of 4m. Through the design of the design and the review of the drawings， it is determined that the project is constructed by the reverse method. The reverse construction method is used to carry out the concrete construction of the shaft wall from top to bottom， and the waterless drainage surface is used to provide the waterless construction surface. The construction process of the supremacy can reduce the risk of collapse of the pit wall during the construction of the deep foundation pit. At the same time， it is not necessary to set up high scaffolding to facilitate the construction. The premise of the reverse construction method is that there is no water in the ground or a small amount of water inflow. However， the houses in the urban villages in the area are relatively old and the foundation is shallow. The continuous drainage will cause damage to the structure of the house. How to ensure the safety of construction and not endanger the safety of surrounding houses， scientific， reasonable and economical construction is a practical problem. This article conducts research writing under this circumstance.

【Key words】High water table;Strong permeable;Water stop;Reverse method

1. 引言

隨著人民對(duì)美好生活的向往，改善民眾生活環(huán)境已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急，水環(huán)境治理便是改善環(huán)境的一項(xiàng)重要內(nèi)容，水環(huán)境治理的基本理念為“截污納流、正本清源”。在實(shí)施過程中由于受到地形、水位以及過往建設(shè)歷史原因的影響，需建設(shè)提升泵，保證污水流動(dòng)順暢，同時(shí)提升泵多為地下結(jié)構(gòu)，深度不等。廣州市水系發(fā)達(dá)，地下水充沛且多為承壓水，同時(shí)作為沖積平原，地下水涌水時(shí)多有涌沙現(xiàn)象。 廣州市城中村歷史悠久，村內(nèi)房屋較為陳舊，基礎(chǔ)埋深較淺，同時(shí)施工過程中保持無水施工面也是關(guān)鍵一項(xiàng)，持續(xù)抽排水會(huì)危及房屋安全，因此從解決施工難題的角度考慮，應(yīng)換一種施工方式，改變抽排水的理念，使用更為科學(xué)的施工方法，為此，需要不斷從理論到實(shí)踐，結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計(jì)要求，以及工程所屬區(qū)域的特點(diǎn)，不斷研究，充分利用新材料，新工藝，總結(jié)出應(yīng)對(duì)高地下水位強(qiáng)透水軟土層的策略，降低施工安全隱患，提高施工效率。

1）由于水泥-水玻璃雙液注漿中的兩種化學(xué)劑的反應(yīng)幾乎是立即發(fā)生的，因此可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)涌水量調(diào)整漿液的配比和濃度，改變漿液的凝固時(shí)間，達(dá)到止水的目的。

其中，水泥-水玻璃注漿的化學(xué)原理為：水泥與水玻璃的主要化學(xué)反應(yīng)為：

Ca（OH）2+NaO﹒nSiO2+mH2O→Ca﹒nSiO2﹒mH2O+NaOH;

水泥本身的凝結(jié)和硬化主要是水泥水化析出凝膠性的膠體物質(zhì)所引起的，在硅酸三鈣的水化過程中產(chǎn)生氫氧化鈣：

CaO﹒SiO2+ nH2O= 2CaO﹒SiO2﹒（n-1）H2O+ Ca（OH）2。

2）在混合液中水泥與水玻璃的反應(yīng)快，水泥本身的水解化學(xué)反應(yīng)要慢得多。根據(jù)這一原理做了水泥水玻璃不同配比下的凝膠實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3（不同配比水泥與水玻璃凝膠時(shí)間表見表3）。

3）從表3可以看出，水泥-水玻璃在不同濃度（39～8.4 Beˊ）下的漿體初凝時(shí)間變化不是很大，從3s到91s變化;終凝時(shí)間從21s到19500s相差4個(gè)數(shù)量級(jí)，這個(gè)變化是非常大的。過長(zhǎng)的終凝時(shí)間，注漿時(shí)跑漿漏漿是非常嚴(yán)重的，并且施工效果不好，這說明：

A、過稀的水玻璃的濃度達(dá)不到加速水泥固結(jié)的目的;

B、水玻璃濃度的變化對(duì)水泥的初凝速度影響不大;

C、在一定水玻璃濃度范圍內(nèi)，水泥的凝膠時(shí)間變化不大;

D、水泥凝膠時(shí)間的總趨勢(shì)是隨著水玻璃濃度變小而增大。

4）工程中的注漿體主要部分是高地下水位、強(qiáng)透水、軟土層地質(zhì)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求，根據(jù)以上分析及要求，綜合考慮，取水灰比為1：1，水玻璃濃度為39 Beˊ，水泥漿與水玻璃體積比1：1，是最佳的。其原因如下：

A、在水玻璃濃度為39Beˊ時(shí)是水泥終凝時(shí)間187s，并且不同的水泥與水玻璃體積比下，此濃度下的初凝與終凝的時(shí)間差都比較理想。

B、該濃度下可以彌補(bǔ)施工中工人在現(xiàn)場(chǎng)稀釋水泥漿的誤差，水泥漿稍濃或稍稀都不會(huì)使水泥漿的凝膠差（初凝與終凝的時(shí)間差）變化很大。

C、該濃度條件下水玻璃凝膠差正合適，初凝64s， 終凝187s， 這樣水泥的擴(kuò)散半徑可以很好地控制在一定范圍內(nèi)，而不至過小或過大;并且可操作性好，在施工進(jìn)程中，機(jī)器一旦出現(xiàn)故障，有足夠的時(shí)間清洗輸漿設(shè)備，而不至于損壞機(jī)器和高壓輸漿管。

（2）注漿方式。

根據(jù)注漿施工形式，雙液注漿施工主要分為豎向注漿和水平注漿兩類。豎向注漿施工時(shí)，在設(shè)計(jì)注漿孔位向下鉆孔至設(shè)計(jì)高程后，通過中孔的注漿管注入水泥、水玻璃漿液，混合后注入土體。水平注漿類似于隧道的超前小導(dǎo)管加固作業(yè)，鉆孔機(jī)械以0°～25°的外插角水平引孔施工，鉆至設(shè)計(jì)深度后插入注漿管，通過高壓將雙液注入土體，達(dá)到加固止水的目的，同時(shí)增強(qiáng)地基承載力。實(shí)踐表明，地面豎向注漿土體加固效果較好（豎向注漿示意圖見圖4）。

（3）一般經(jīng)濟(jì)性分析。

由于雙液注漿同樣屬于高壓注漿，壓力低則達(dá)不到劈裂的效果，因此注漿過程中有一定的擴(kuò)散半徑，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)擴(kuò)散半徑在1m至10之間不等。因此為保證止水效果，將會(huì)出現(xiàn)過度注漿的現(xiàn)象，會(huì)造成一定的成本超支。

4.2.2.3?綜合使用短鋼板樁與注漿形成封閉空間。

總結(jié)前兩種方式的不足，對(duì)兩種技術(shù)進(jìn)行綜合，利用施工雙層鋼板樁形成相對(duì)封閉結(jié)構(gòu)，在雙層鋼板樁內(nèi)部進(jìn)行注漿，經(jīng)驗(yàn)表明直線型鋼板樁止水效果更好。這樣既能保證止水效果，也能避免雙液漿超注情況發(fā)生。具體見下圖（灌漿與鋼板樁止水示意圖見圖5）：

4.3?保證逆作法施工安全提升施工效率。

施工過程中將模板安裝成喇叭口形狀，并通過搭設(shè)操作平臺(tái)，解決混凝土入倉(cāng)以及工人振搗的問題。

5. 經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益分析

（1）通過主要對(duì)三種止水方式的經(jīng)濟(jì)及實(shí)施效果的分析，采用鋼板樁+雙液注漿的方式既能有效的達(dá)到預(yù)期止水效果，同樣能減少成本投入，有效的保證了施工進(jìn)行。

（2）三種止水方式的分析見下表（經(jīng)濟(jì)效益及效果分析表見表4）：

（3）實(shí)施一個(gè)項(xiàng)目必須找到最佳途徑，既能達(dá)到實(shí)施目的，又能最大限度的節(jié)約資金。水泥-水玻璃雙液漿+鋼板樁止水與搭設(shè)操作平臺(tái)澆筑是最能達(dá)到實(shí)施目的，同時(shí)能最大限度的節(jié)約施工成本的。隨著全球氣候變暖，每個(gè)人都應(yīng)該最大限度的去做節(jié)能減排工作，工程實(shí)施也是一樣，節(jié)約投入一方面是資金，另一方面也是為創(chuàng)建生態(tài)環(huán)境做貢獻(xiàn)，水環(huán)境治理過程中，一方面要治水，另一方面減少因治水而產(chǎn)生的其他不利因素。綜上所述，該技術(shù)在經(jīng)濟(jì)及社會(huì)上均有一定的效益。

6. 結(jié)語(yǔ)

綠水青山就是金山銀山，水環(huán)境治理是環(huán)境治理工作中的重要一項(xiàng)，目前“三年治水行動(dòng)”即將圓滿結(jié)束，但相關(guān)環(huán)境改善工作將會(huì)長(zhǎng)期持續(xù)，本技術(shù)是水環(huán)境治理中的一部分，合理的使用本技術(shù)也將有利于治理項(xiàng)目推進(jìn)，同時(shí)也在一定程度上推進(jìn)社會(huì)發(fā)展。