不同降水技術(shù)對(duì)施工工期的影響分析

梁 錄，王艷明，劉 錚

（山東省水利工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，山東 濟(jì)南 250013）

1 工程概況

齊河縣老趙牛河綜合治理（引調(diào)水）工程位于德州市齊河縣，河道沿線揭露地層主要為新生界第四系全新統(tǒng)沖積堆積層（Q4al），堆積的主要為淤泥、壤土、黏土、砂壤土、粉細(xì)砂。老趙牛河河槽底部0.2～0.8 m 主要堆積的為淤泥質(zhì)土，淤泥質(zhì)土呈灰黑色、黑色，呈流塑～軟塑狀態(tài)。0.8～13 m 主要為壤土、黏土、砂壤土、粉細(xì)砂，主要為褐黃色、灰黃色、灰褐色，呈可塑、松散狀態(tài)；粉細(xì)砂為灰褐色、黃褐色、呈松散～稍密狀態(tài)。老趙牛河施工區(qū)地下水按埋藏條件和含水層巖性分類為第四系孔隙潛水，主要接受大氣降水和地表水補(bǔ)給，滲透系數(shù)為3.0×10-4～8.8×10-3cm/s，具中等透水性，且含水層厚度較厚，局部具有承壓性，枯水期地下水位埋深為1.5～4 m，年變幅1～3 m，因距離黃河河床僅約20 km，地下水位較高。

前王泵站、康莊泵站均采用天然地基，設(shè)計(jì)地基承載力不小于100 kPa，泵站建基面高程分別為11.71 m、11.78 m，而地下水位高程在16.96～17.17 m，地下水位均位于建基面之上，需采用合理的降水措施，將地下水位降低至建基面高程以下不小于0.5 m，以滿足設(shè)計(jì)地基承載力要求。根據(jù)現(xiàn)場勘探情況并結(jié)合地質(zhì)成果報(bào)告，前王泵站10.69～11.86 m 為塑性黏土，局部存在流沙層；10.06～10.25 m 為砂壤土；8.26～8.35 m 為壤土?？登f泵站11.93～12.11 m 為砂壤土，局部存在流沙層；10.63～10.81 m 為塑性黏土；9.83～9.91 m 為壤土。

2 降水方案

齊河縣老趙牛河綜合治理（引調(diào)水）工程于2023 年3 月7 日開工，根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)關(guān)于安全度汛要求及經(jīng)監(jiān)理單位批復(fù)的節(jié)點(diǎn)目標(biāo)計(jì)劃，定于5 月底前完成建筑物工程水下部分，時(shí)間緊、任務(wù)重。為準(zhǔn)確得到不同降水方式滿足施工條件所需要的時(shí)間，加快施工進(jìn)度，確保汛前節(jié)點(diǎn)目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)，考慮到兩座構(gòu)筑物基礎(chǔ)淺部均存在流砂層，經(jīng)各參建單位人員共同研究，決定對(duì)康莊泵站僅采用管井降水方式，前王泵站采用管井井點(diǎn)降水與輕型井點(diǎn)降水組合的方式，通過將不同降水方式的降水效果進(jìn)行對(duì)比，確定后續(xù)建筑物（構(gòu)筑物）施工的最佳降水方案。

2.1 管井降水方案

1）沿基坑四周對(duì)稱布置4 眼管井，兩管井間距為12 m，井深為20 m，管井直徑40 cm，管井內(nèi)設(shè)置2.2 kW 潛水泵。管井布置如圖1 所示。

圖1 管井平面布置圖

2）鉆孔采用一種拖拉機(jī)改裝的輕型鉆機(jī)，該輕型鉆機(jī)施工速度快，操作方便，能有效降低施工成本，加快降水井施工進(jìn)度。該類輕型鉆機(jī)示意圖如圖2 所示。

圖2 輕型鉆機(jī)示意圖

3）管井成井后及時(shí)下放無砂混凝土濾水管，若采用吊車等大型設(shè)備吊放，施工成本較高，且場地受限，特別是圍堰上方無法架設(shè)吊車等大型設(shè)備?，F(xiàn)采用一種特制的裝置，由人工搬運(yùn)濾管，控制滑輪下放，既能降低施工成本，又能加快濾管下放速度。特制裝置俯視圖如圖3 所示：中間為濾管吊放區(qū)，兩側(cè)為人工控制定滑輪下放濾管。

圖3 濾管下放裝置俯視圖

2.2 真空輕型井點(diǎn)施工方案

真空輕型井點(diǎn)降水設(shè)置在基坑底部，在建基面四周設(shè)置，將建基面向外擴(kuò)挖約50 cm。真空井點(diǎn)井管采用Φ32 的PVC 管，總管采用Φ75 的PVC 管，總管和井管采用三通連接，真空井點(diǎn)管間距為1 m，井深為5 m，在總管外設(shè)置1 臺(tái)7.5 kW真空泵，將地下水抽至基坑以外。

3 降水井施工及控制要點(diǎn)

3.1 管井施工及控制要點(diǎn)

1）鉆孔設(shè)備、潛水泵及無砂管、粗砂、土工布等材料進(jìn)場后由監(jiān)理工程師驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可投入使用。

2）測量放樣出位置后，報(bào)監(jiān)理工程師復(fù)核。鉆孔前進(jìn)行場地平整，將鉆機(jī)基座安放牢固并保持水平，鉆桿保持垂直。然后埋設(shè)護(hù)筒，護(hù)筒采用鋼護(hù)筒，直徑大于井徑10～20 cm，護(hù)筒露出地面高度30 cm，護(hù)筒主要起到定位和防止孔口塌陷作用。

3）在降水井合適位置設(shè)置泥漿池，泥漿池為3 m×3 m，深度為1.5 m，泥漿采用自然土造漿，泥漿比重控制在1.10～1.15 之間，泥漿制作完成后用泥漿比重計(jì)對(duì)泥漿比重進(jìn)行檢測，確保鉆孔過程中泥漿護(hù)壁的效果，防止孔壁塌孔，從而保證成孔質(zhì)量。

4）鉆孔過程中用鉆桿內(nèi)小口徑測斜儀檢測垂直度，垂直度偏差不得超過1%，否則應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修正。鉆孔完成后由人工操作機(jī)械滑輪下入無砂管，管井外四周均勻填入粗砂礫料，然后采用“井底泵吸法”由上到下分段洗井，即下入深井潛水泵至井內(nèi)抽水，直至井水無色透明，水泵洗井時(shí)應(yīng)自上而下逐層清洗，不得一次下至孔底，防止被泥砂淤埋。

5）潛水泵安裝于井底1.0～1.5 m 處，安裝完成后由監(jiān)理人員檢查水泵設(shè)備是否按照“一機(jī)一箱一閘一漏”臨時(shí)用電原則進(jìn)行配置，確保用電安全。抽水過程中要有專人看護(hù)且連續(xù)不間斷，開始抽水后，要定時(shí)檢查排水管是否暢通，有無滲漏等。

6）降水井施工完成后，由監(jiān)理單位、跟蹤審計(jì)單位對(duì)降水井?dāng)?shù)量、管井深度進(jìn)行驗(yàn)收，每天檢查潛水泵工作臺(tái)班，作為后期工程款支付依據(jù)。

3.2 真空輕型井點(diǎn)施工及控制要點(diǎn)

1）真空輕型井點(diǎn)降水井深度為5 m，根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)情況，井點(diǎn)管埋設(shè)采用導(dǎo)桿沖槍式水沖法成孔，即將沖槍槍口端略插入地面，開啟沖槍水泵，槍口噴出高壓水流沖擊土體成孔，槍體跟進(jìn)槍頭下沉，直至達(dá)到孔深。

2）根據(jù)確定的施工方案，施工單位準(zhǔn)確放出真空井點(diǎn)降水井位置，并做好標(biāo)記，報(bào)監(jiān)理人員復(fù)核。井點(diǎn)位置必須在構(gòu)筑物基礎(chǔ)0.5 m 以外，以免影響構(gòu)筑物基礎(chǔ)施工。

3）真空井點(diǎn)井管、總管、三通、真空泵等進(jìn)場后必須經(jīng)監(jiān)理人員驗(yàn)收，滿足要求后方可投入使用。

4）真空管必須密封連接，在安裝前需經(jīng)密封測試，測試合格后才能使用。

5）當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，立即插入土工布包裹的真孔井點(diǎn)管，采用1.5 kW 水泵向真孔井點(diǎn)管內(nèi)泵送清水，將孔內(nèi)土塊和泥漿沖洗出孔口，孔內(nèi)含泥量控制在5%以內(nèi)，井點(diǎn)管高出地面0.5 m。

6）真空井點(diǎn)降水井井管安裝完成，并洗井完成后回填粗砂礫，采用鐵鍬均勻低拋填在井管四周，保證填礫均勻、密實(shí)。填礫采用邊向孔內(nèi)送水邊投礫料的方法，以防填入的礫料被泥砂堵塞。填砂礫至濾管頂部1 m 時(shí)，改用黏土回填至地面，并壓實(shí)封閉孔口。

7）洗井采用封閉反壓洗井（水泵加壓注水洗井）和活塞洗井聯(lián)合、交替進(jìn)行洗井，要求破壞壁泥皮，洗通井周的滲透層?；钊淳畷r(shí)提升、下降的速度控制在0.6～1.2 m/s 內(nèi)，洗井結(jié)束后立即抽水，同時(shí)接通水源補(bǔ)充清水，直至洗清。

8）洗井完成安裝水泵進(jìn)行單井試抽，抽水水位和水量應(yīng)穩(wěn)定，并延緩時(shí)間為8～16 h。

9）單井試抽合格后安裝總管和水泵，總管采用Φ75 的PVC 管，水泵采用7.5 kW 真空泵，安裝完成并檢查合格后進(jìn)行全面抽水階段，降水過程中設(shè)置專人看護(hù)且連續(xù)抽水，避免出現(xiàn)回流或倒灌現(xiàn)象，抽水前進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，鋪設(shè)好抽水管路，安置好真空泵的擺放位置。降水井在工作中由專人保護(hù)井口，防止井口被破壞、堵塞。抽水過程中定時(shí)測定抽水量、井管內(nèi)真空度等并做好記錄。

4 降水效果

在連續(xù)降水4 d 后，施工單位對(duì)建基面進(jìn)行輕型動(dòng)力觸探試驗(yàn)，前王泵站建基面地基承載力達(dá)到120 kPa，滿足設(shè)計(jì)地基承載力要求；康莊泵站建基面地基承載力僅為75 kPa，不能滿足設(shè)計(jì)地基承載力要求。前王泵站、康莊泵站在建基面高程基本一致、地下水位基本一致、土質(zhì)情況基本一致的情況下，對(duì)兩個(gè)泵站建基面降水效果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在局部存在流砂層的砂壤土地層基坑開挖中，前王泵站采用管井井點(diǎn)降水和輕型真空井點(diǎn)降水組合的方式，能快速、有效地降低地下水位，加快施工進(jìn)度，而僅靠管井井點(diǎn)降水方式，雖然也能達(dá)到降水效果，但所需時(shí)間較長，短時(shí)間內(nèi)降水效果不太理想。采用管井井點(diǎn)降水與輕型真空井點(diǎn)降水組合的方式，降水效果更好，與僅采用管井井點(diǎn)降水方案相比較，降水時(shí)間提前5 d 即能滿足基礎(chǔ)驗(yàn)收條件，此關(guān)鍵工作可將施工工期壓縮5 d，縮短工期的同時(shí)降低施工成本。

5 結(jié) 語

河道工程施工一般會(huì)避過汛期，防止影響行洪，這樣就會(huì)導(dǎo)致工期緊張。若建筑物基礎(chǔ)不進(jìn)行加固處理，僅依靠天然地基作為持力層，則對(duì)新建基面的承載力要求就相對(duì)較高，降水效果太差就會(huì)影響施工進(jìn)度，進(jìn)而影響總工期。由此可見，在存在流砂層地質(zhì)中，采用管井井點(diǎn)降水與輕型真空井點(diǎn)降水組合的方式，能快速、有效降低地下水位，短時(shí)間內(nèi)滿足施工條件，壓縮施工工期，對(duì)工期緊張的建筑物工程施工進(jìn)度產(chǎn)生較大影響。

需要注意的是，在降水井施工前需要根據(jù)現(xiàn)場勘探結(jié)果并結(jié)合地勘報(bào)告對(duì)該建筑物地質(zhì)情況做出明確的判斷，制定科學(xué)、合理的降水實(shí)施方案，管井施工過程中重點(diǎn)控制好礫料回填和洗井工序質(zhì)量。無論是管井降水還是真空輕型井點(diǎn)降水，在降水過程中都要有專人看護(hù)，避免抽水中斷，導(dǎo)致地下水回流，影響降水效果。另外，對(duì)水泵的功率及排水管的管徑也是影響降水效果的因素，在方案制定時(shí)也需要慎重考慮。該方案已在德州市齊河縣老趙牛河綜合治理（引調(diào)水）工程構(gòu)筑物基礎(chǔ)施工中得到成功應(yīng)用，可在后期類似項(xiàng)目施工中進(jìn)行推廣應(yīng)用。