排澇站施工基坑管井井點(diǎn)降水措施的應(yīng)用探析

黃用兵 （安徽水利開(kāi)發(fā)有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 工程概況

1.1 工程概況

某排澇站規(guī)劃流量為45m3/s，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物為3級(jí)建筑物，其中穿堤涵洞位于長(zhǎng)江堤防上，堤防等級(jí)為2級(jí)。經(jīng)實(shí)地測(cè)量，站身處原地面高程為7.4m，設(shè)計(jì)站身底板底高程為-0.8m。

1.2 土層地質(zhì)分布

站址所處地貌為河漫灘，地貌單元上屬長(zhǎng)江漫灘沉積地層。

根據(jù)地質(zhì)鉆探揭露，站址位置各地層分層描述如下。

①層重粉質(zhì)壤土（填土）：灰色、褐灰色、黃色等。稍密，壩底部分含碎石、有機(jī)質(zhì)、草根等。其中壩體部分為軟可塑中粉質(zhì)壤土。該層厚度0.5～7.0m，層頂高程5.67～14.53m。

①-1層淤泥：灰黑色，飽和，流塑，微有臭味，含有大量腐殖質(zhì)，該層層厚1.0～6.2m，層頂高程5.08m～6.51 m。

②層中粉質(zhì)壤土（粉質(zhì)黏土夾粉土）：灰黃色，濕，軟塑狀態(tài)，干強(qiáng)度較低，夾薄層粉土粉砂層。該層層厚0.8～2.0m，層頂高程6.10m～7.53m。

③層淤泥質(zhì)中粉質(zhì)壤土（淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土）：灰色、青灰色，軟流塑，含少量腐殖質(zhì)，土切面粗糙，微具臭味，搖震反應(yīng)迅速，韌性低，干強(qiáng)度低。夾有大量薄層狀粉土，局部夾少量薄層狀粉砂。水平層理發(fā)育。該層厚5.3～10.0m，層頂高程0.31～6.41m。

④層粉細(xì)砂：灰色，呈飽和，稍密～中密狀態(tài)。成分以石英、長(zhǎng)石為主，含大量云母片。該層層厚5.8～10.9m，層頂高程-5.99～-1.47m。該層分布普遍。

⑤層粉細(xì)砂：灰色、灰黃色，呈飽和，中密狀態(tài)，主要礦物成分為巖屑、石英、長(zhǎng)石等，含云母碎片，粘粒含量較低，磨圓度一般，均勻性一般。該層為揭穿，最大揭露厚度為15.5m。

1.3 地下水描述

在場(chǎng)區(qū)內(nèi)，潛水主要接受河水及大氣降水補(bǔ)給，通過(guò)地面蒸發(fā)和地表徑流排泄，受季節(jié)或枯水期、豐水期的影響，并與河流水有一定的水力聯(lián)系，在勘探期間內(nèi)，在勘察期間鉆孔中觀測(cè)到，地下水位埋深：0.20～1.00m，地下水高程：7.35～7.58 m。

2 降水措施選擇、驗(yàn)算及布設(shè)

2.1 降水措施選擇

因排澇站周邊均為空地，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)、地下水位情況，比降水方案比選，擬定采用管井井點(diǎn)降水措施。基坑按1∶2邊坡開(kāi)挖并在3m處設(shè)置一道寬2m平臺(tái)，在平臺(tái)處布設(shè)環(huán)狀管井井點(diǎn)，可減小管井凈深度并縮小降水范圍，基坑中心處設(shè)水位觀測(cè)井。

2.2 深井井點(diǎn)降水設(shè)計(jì)驗(yàn)算

①含水層厚度（H）和水位降深（S）:根據(jù)巖土工程勘察勘察報(bào)告提供的資料和基礎(chǔ)埋深、最高水位考慮確定，H=11.8m，S=8m。

②綜合滲透系數(shù)（k）：降水影響深度內(nèi)的地層的綜合滲透系數(shù)K值宜為10.0m/d。

③環(huán)形降水范圍的等效半徑（r0）：根據(jù)基坑范圍尺寸按公式計(jì)算，A取值1650㎡，環(huán)形降水范圍的等效半徑（r0）為23m。

④井點(diǎn)系統(tǒng)的影響半徑（R0）:根據(jù)公式R0=R+r0計(jì)算，R0為 197 m 其中 R=1.95S（Hk）1/2。

根據(jù)上述參數(shù)分別計(jì)算相關(guān)指標(biāo)如下，基坑總涌水量：

基坑設(shè)計(jì)參數(shù)建議值表

深井過(guò)濾管進(jìn)水部分每米井單位進(jìn)水量：

深井進(jìn)水過(guò)濾部分需要總長(zhǎng)度L：L=Q/q≈13m

架設(shè)井管數(shù)量為15口時(shí)，H=11.8-8=3.8則

此數(shù)值符合 nh0=1×15≥Q/q（=Q/q≈13m）條件。

井的深度 H=H1+h0+iL+L=17m（H1基坑深度取7.6m，L管井中心至基坑中心的水平距離取30m，i為降水曲線坡度，取1∶4；沉砂管長(zhǎng)度L取1）

2.3 管井井點(diǎn)布設(shè)

經(jīng)上述驗(yàn)算，降水井?dāng)?shù)初步布置15口，井點(diǎn)間距采用15m左右布置，初步井深設(shè)計(jì)18m（詳見(jiàn)下圖管井井點(diǎn)布置示意圖）。并在基坑中心布設(shè)水位觀測(cè)井，用于監(jiān)控地下水位及降水效果，為基坑開(kāi)挖及結(jié)構(gòu)施工提供保證。

管井井點(diǎn)布置示意圖

3 管井井點(diǎn)施工

3.1 管井井點(diǎn)布設(shè)

按前文方案，先行對(duì)基坑開(kāi)挖3m，形成馬道平臺(tái)，在平臺(tái)上打設(shè)管井，呈封閉環(huán)狀布設(shè)，井點(diǎn)間距采用15m，降水井?dāng)?shù)量為18口，井深設(shè)計(jì)18m；按建筑施工計(jì)算手冊(cè)查閱計(jì)算公式，經(jīng)驗(yàn)算可滿足降水強(qiáng)度要求，可以保證地下水位降到建基面以下至少0.5m。

3.2 管井的構(gòu)造

管井頂部高出場(chǎng)地300mm，底部入粉細(xì)砂層深6m左右，成孔直徑φ700mm，采用混凝土深井管及無(wú)砂混凝土濾管，管外徑φ500mm，管外包80目（1024孔/cm2）濾布一層。管外回填100厚的濾料，濾料規(guī)格依據(jù)粉細(xì)砂層確定并滿足D50=（6～8）d50，不均勻系數(shù)小于2。濾料高出濾管1m，粉細(xì)砂層頂至潛水含水層底之間用粘土球封堵。潛水含水層部分使用米石子濾料回填便于潛水流入，上部1m使用粘土回填夯實(shí)。

3.3 管井井點(diǎn)的施工

①管井成孔工藝流程

場(chǎng)地平整→井位放線→開(kāi)挖漿池、漿溝→護(hù)筒埋設(shè)→樁機(jī)就位、孔位校正→回旋鉆孔、泥漿循環(huán)、清除廢漿、泥渣→終孔驗(yàn)收→下濾水井管和填充濾料→機(jī)械洗井→下入潛水泵抽水降水。

②洗井

成孔采用回旋鉆原漿護(hù)壁成孔，井管下沉及濾料安裝完成后，立即進(jìn)行充分洗井。先對(duì)孔壁泥皮沖洗，達(dá)到清除孔壁泥皮，疏通濾水管，恢復(fù)其原來(lái)孔隙率。保持濾網(wǎng)的暢通，采用分級(jí)自上而下和抽停相間的程序抽水洗井。

③水泵的選型

水泵吸水口保持在動(dòng)水位以下，選用深井潛水泵排水能力大于1.3倍單井涌水量。

④排水系統(tǒng)布設(shè)

將每口井出水口集中排到基坑頂排水溝內(nèi)，排入基坑外水塘。

4 管井運(yùn)行管理及封井

4.1 管井運(yùn)行管理

①安排專人負(fù)責(zé)，組建降排水小組；現(xiàn)場(chǎng)安排專人巡查、記錄，有相對(duì)固定的人員對(duì)存在的問(wèn)題及時(shí)報(bào)告并解決。

②電源保證，多臺(tái)潛水泵同時(shí)連續(xù)抽水，負(fù)荷大，對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)要求高，并需持續(xù)供電。為保證基坑安全，防止系統(tǒng)停電，需根據(jù)泵總功率配備恰當(dāng)?shù)陌l(fā)電機(jī)，并備足油料，確保系統(tǒng)停電后，短時(shí)間內(nèi)能及時(shí)啟動(dòng)，保證降排水連續(xù)，地下水位穩(wěn)定低于建基面。同時(shí)需備有一定數(shù)量的同規(guī)格的潛水泵、出水管、接頭配件等，以備出現(xiàn)故障及時(shí)更換、維修。

③井點(diǎn)抽水期間，在基坑中心位置打設(shè)水位觀測(cè)管，應(yīng)定時(shí)觀測(cè)水位，并做好記錄，以為基坑開(kāi)挖及結(jié)構(gòu)施工提供依據(jù)。對(duì)出現(xiàn)水位上升等異常情況，及時(shí)報(bào)告、分析原因、采用有效處理措施。

④水泵工作采用自動(dòng)液位控制系統(tǒng)，與本臺(tái)泵開(kāi)關(guān)聯(lián)動(dòng)控制，防止水泵干燒損壞，并在每口井安裝指示燈，便于人員巡查及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常。

⑤經(jīng)常巡查、監(jiān)測(cè)出水水質(zhì)情況，若發(fā)現(xiàn)水質(zhì)渾濁、含砂量增大等，應(yīng)及時(shí)分析原因并及時(shí)處理，必要時(shí)，該井廢除，在兩側(cè)增設(shè)新井。

⑥加強(qiáng)基坑邊坡滲水點(diǎn)觀察，若大量滲水出露，則需及時(shí)分析原因，同時(shí)可采用袋裝中粗砂壓坡，避免坡面泥土流失，造成滑坡或塌方。

4.2 封井

基坑主體結(jié)構(gòu)完成后，周邊回填土達(dá)到或接近井口高程時(shí)，可停止降排水，拆除潛水泵及排水管路。封井先在井管內(nèi)填入干燥粘土球。到近井口段，挖除部分井身及井周土體，采用粘土分層壓實(shí)填筑到地面。

5 結(jié)語(yǔ)

該項(xiàng)目通過(guò)采用管井井點(diǎn)降水措施，降水效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，滿足施工規(guī)范要求。希望上述的管井施工及運(yùn)行管理相關(guān)方面的內(nèi)容，能給類似工程的施工提供一定的參考。