深井降水施工技術(shù)在船閘工程項(xiàng)目中的應(yīng)用

張 杰

（中交四航局第三工程有限公司，廣東 湛江 524005）

船閘是一類埋深較大的建筑物，部分結(jié)構(gòu)已經(jīng)進(jìn)入承壓含水層中，基于深井降水技術(shù)的應(yīng)用，可達(dá)到降水減壓的效果，為基坑開挖創(chuàng)造安全環(huán)境，基底與邊坡的穩(wěn)定性都有所提升。

1 工程概況

岷江犍為航電樞紐主體工程土建Ⅳ標(biāo)工程一線船閘，該工程的尺寸為（210×34.2×5.5）m（閘室有效尺度×口門寬×最小檻上水深）；結(jié)構(gòu)方面，由上下閘首以及閘室構(gòu)成。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，船閘結(jié)構(gòu)設(shè)置于河床以及右漫灘處，該處地面高程為307～335m。船閘平面示意圖如圖1所示。

圖1 船閘平面示意圖

2 工程降水難點(diǎn)

2.1 土質(zhì)降水困難

根據(jù)開挖斷面得知，所在區(qū)域地質(zhì)環(huán)境以淤泥質(zhì)黏土與粉土居多，其呈現(xiàn)出間隔分布的狀態(tài)，受淤泥質(zhì)黏土不透水性的影響，滲透系數(shù)相對(duì)較低。而粉土層含水率相對(duì)較高，加之上下含有大量淤泥質(zhì)黏土，致使水分不具備豎向排除的條件，使得土壤含水率長(zhǎng)期處于偏高狀態(tài)，并存在降水難度大的問題。

2.2 閘首上下底板尺寸較大

閘首上下底板尺寸均較大，混凝土澆筑采用水平分層法。為避免大體積混凝土在施工過程中產(chǎn)生裂縫，可根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙分塊澆筑。上閘首上段底板底高程為▽312.5m，厚度為1.5m，中間段底板底高程為▽312m，最大厚度為11m，下段底板底高程為▽309m，最大厚度為14m；下閘首上段底板底高程為▽305m，最大厚度為5.5m，中間段底板底高程為▽305m，最大厚度為6m，下段底板底高程為▽300.5m，最大厚度為10.5m。

3 基坑深井降水

上閘首長(zhǎng)54.0m，分為兩個(gè)結(jié)構(gòu)段，分別為24.0m和30.0m，按其結(jié)構(gòu)受力情況，分為門前段、門龕段和支持墻段，分別長(zhǎng)16m、22m和16m。門前段墻體寬24m，門龕段墻體寬20.1m。內(nèi)側(cè)邊墩墻后回填至▽337.6m高程。下閘首頂部高程▽337.6m。下閘首長(zhǎng)45.0m，分為兩個(gè)結(jié)構(gòu)段，分別為13.0m和32.0m，按其結(jié)構(gòu)受力情況，分為門前段、門龕段和支持墻段，分別長(zhǎng)5m、22m和18m。門前段墻體寬18m，門龕段墻體寬14.1m。內(nèi)側(cè)邊墩墻后回填至▽337.6m高程。

船閘所處位置地下水豐富，主要為兩類：（1）孔隙性潛水，集中在淺部填土裂隙以及粉砂層中；（2）孔隙性承壓水，集中在沙壤土中。所設(shè)置的閘首底板均緊鄰承壓水層，若缺乏合適的降水措施，開挖過程中極容易受到承壓水的擊穿影響，因此采取深井降水措施必不可少。

確定合適的井管材料。傳統(tǒng)方式下以混凝土預(yù)制管居多，施工中要在外側(cè)包裹多層濾布，若某一處出現(xiàn)破損，將對(duì)整體降水效果帶來嚴(yán)重影響[1]。該工程采取的是新型UPVC管，單個(gè)節(jié)段長(zhǎng)度均為4m，管徑31.5cm，省去了包裹濾布的步驟，鉆井成孔直徑60.0cm，于井管周邊區(qū)域鋪設(shè)粗砂。

3.1 降水設(shè)計(jì)原則

（1）從工程實(shí)際情況出發(fā)，采取合適的降水措施，管井深度不可過大，但布置時(shí)應(yīng)適當(dāng)加密。

（2）船閘之間設(shè)置截滲墻，有效圍封后再采取降水措施。嚴(yán)格控制降水井的底高程，要求在截滲墻高程之上，確保浸潤(rùn)線高度合理性，不出現(xiàn)超過截滲墻的情況，以免對(duì)一線船閘帶來不良影響[2]。此外，降水作業(yè)時(shí)需要做好一線船閘的監(jiān)測(cè)工作。

（3）上下閘首降水井施工中，需打至沙壤土層，從而降低承壓水壓力，以免出現(xiàn)承壓水擊穿開挖土面的情況。根據(jù)閘首底板實(shí)際情況，該處不設(shè)置降水井，但需要配備臨時(shí)水位觀測(cè)井。

（4）閘室降水作業(yè)，需得到永久性檢修井的支持，但水位不可過低，應(yīng)滿足閘室底板的施工要求。

（5）開挖前的降水時(shí)間需適當(dāng)延長(zhǎng)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境得知，開挖土層主要為淤泥質(zhì)黏土，其具備較高的水平滲透系數(shù)，持續(xù)降水的時(shí)間相對(duì)較短，不利于孔隙水的橫向排出，受開挖作業(yè)的影響，邊坡處易發(fā)生流沙現(xiàn)象。

3.2 具體井位布設(shè)

上閘首處的井?dāng)?shù)量以8口為宜，閘室內(nèi)側(cè)、西側(cè)均設(shè)置2口，底板東側(cè)以及閘首底板導(dǎo)墻均設(shè)置2口，閘首東側(cè)也應(yīng)設(shè)置2口井，各自底高程均為▽-18.0m，于該處設(shè)置潛水泵（高程▽-16.0m）。上閘首施工中，底板高程為▽-8.1m，垂直高度為8.9m，調(diào)節(jié)好東西兩側(cè)井的位置，二者最大間距為70.0m，遵循1∶8的原則施作降水坡。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，降水垂直高度設(shè)置為4.5m。上閘首底板東側(cè)設(shè)置2口井，具體位置為支護(hù)灌注樁內(nèi)側(cè)。值得注意的是，支護(hù)樁與截滲墻所形成的空間內(nèi)需設(shè)置觀測(cè)井，用于掌握井內(nèi)水位變動(dòng)情況。除降低地下水位以外，還應(yīng)當(dāng)全面檢查原一線船閘排水狀況，必要時(shí)對(duì)該處補(bǔ)水。由于施工現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)較差，基坑深度較大，灌注樁施工位置在高程▽2.5m土面上，伴隨底板土方開挖的持續(xù)推進(jìn)，若出現(xiàn)深井降水效果欠佳的問題，需采取輔助措施，即額外增設(shè)輕型井點(diǎn)，提高降水效果。關(guān)于降水井的具體結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2 降水井示意圖（單位：m）

下閘首處的井?dāng)?shù)量以8口為宜，閘室底板以及導(dǎo)航墻處均設(shè)置2口，閘首西側(cè)設(shè)置2口，底高程均為▽-18.0m，于該處設(shè)置潛水泵（高程▽-16.0m）。施工中控制好各井工藝參數(shù)，下閘首底板低高程▽-7.5m，垂直高度為8.5m，調(diào)節(jié)好東西兩側(cè)井的位置，產(chǎn)生的最大間距為70.0m，遵循1∶8的原則施作降水坡，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，降水垂直高度設(shè)置為4.5m。

為提升一線船閘的安全性，需調(diào)節(jié)閘室東、西兩側(cè)井深，均設(shè)置為16.0m，且要滿足底高程▽-14.0m的要求。立足于現(xiàn)場(chǎng)情況，高程▽2.0m下方的土層具有特殊性，該處有4.0m厚的不透水夾層，實(shí)際施工表明，降水速度相對(duì)較慢?；诖?，施工中采取分級(jí)降水的方式，下放降水潛水泵，使其置于高程▽-12.0m處，以達(dá)到有效降低地下水高度的效果。需設(shè)置輕型井點(diǎn)輔助降水，具體設(shè)在與閘室墻相距3.5m處，通過此方式處理高程為▽2.0m至▽4.0m的夾水土層。井管施工時(shí)，長(zhǎng)度為6m，彼此間距均為1.0m，使用到長(zhǎng)度為3.0m的特制透水管。對(duì)其采取保護(hù)措施，使用60目濾網(wǎng)包裹兩層，利用粗砂在井周邊填充，形成的濾層可達(dá)到降低夾層含水量的效果，全面提升降水效率。

為滿足閘首降水需求，于閘室內(nèi)側(cè)首末兩節(jié)的底板處分別施作2口井，除此之外還余下10節(jié)，此部分在開挖前應(yīng)設(shè)置降水井（數(shù)量以4口為宜）。展開土方開挖作業(yè)，當(dāng)其達(dá)到▽-4.0m后，設(shè)置永久排水檢查井（數(shù)量以8口為宜），使得井底高程均為▽-14.0m，向其中放入潛水泵（具體位置為高程▽-12.0m處）。通過此方式可檢查地下水位實(shí)際情況，在條件允許時(shí)展開閘室梁結(jié)構(gòu)以及面層施工作業(yè)。此外，由于開挖土方過程中設(shè)有4口降水井，此部分需拆除，并以素混凝土為原材料對(duì)其采取回填處理措施，遵循的是閘室內(nèi)、外部同步降水的原則。關(guān)于閘室貼面施工作業(yè)，應(yīng)充分考慮到既有井的降水情況，當(dāng)墻面存在滲水現(xiàn)象時(shí)，為提升降水效果，需輔助使用永久排水檢查井，以達(dá)到降低墻后地下水的效果，進(jìn)而順利完成墻面混凝土施工作業(yè)[3]。需明確的是，施工過程中需要密切關(guān)注水位情況，不可出現(xiàn)水位過低的現(xiàn)象，需要與實(shí)際施工需求相符；且要關(guān)注東側(cè)墻后的降水情況，若該處水位偏高，易引發(fā)前墻位移現(xiàn)象，若水位偏低，則容易出現(xiàn)截滲墻兩側(cè)水位不均衡的情況，不利于一線船閘安全性。

3.3 封井

結(jié)束深井降水作業(yè)后，隨即采取封閉措施。在最短時(shí)間內(nèi)處理井內(nèi)滲水，使其被有效抽干，填入中粗砂后再填入黏土，持續(xù)操作至距頂部2m處，施作素混凝土以達(dá)到封閉的效果。上下閘首部分的井較為特殊，其已經(jīng)置入承壓水層中，且閘室處的降水井井口高程相對(duì)偏低，若采取常規(guī)方法則缺乏可行性，可將降水井接至地面高程，為之展開水下灌注施工作業(yè)，并利用混凝土將井封閉。檢驗(yàn)此部分強(qiáng)度，滿足設(shè)計(jì)要求后將超出高程的部分鑿除。

4 結(jié)束語

綜上所述，船閘施工作業(yè)的基本前提是做好地下水降排工作。通過深井降水的方式，可高效降排地下水，使其穩(wěn)定在設(shè)計(jì)高程范圍內(nèi)，且此方法具有優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)性，可行性較高，具有一定的推廣價(jià)值。