摘要:在一些取水工程的泵房施工中,經(jīng)常遇到取水泵房采用深基坑大開挖的形式來(lái)進(jìn)行取水泵房的結(jié)構(gòu)制作的情況,因此會(huì)采取人工降低地下水位,截?cái)嗟叵滤臐B流,確;拥酌鎸(shí)行干法施工,防止基坑底面的管涌的發(fā)生。本文通過(guò)具體的工程實(shí)例,詳細(xì)介紹了的在深基坑大開挖施工中的輕型井點(diǎn)和深井降水的施工技術(shù)。 
關(guān)鍵詞:人工降水大開挖深基坑應(yīng)用  
  一、工程概況 
  無(wú)為縣城長(zhǎng)江水源泵站位于長(zhǎng)江無(wú)為段左岸小江壩附近,為無(wú)為縣一、二自來(lái)水廠提供原水。項(xiàng)目規(guī)模:取水泵站土建:10萬(wàn)立方米/日;設(shè)備:5萬(wàn)立方米/日,并預(yù)留后期設(shè)備基礎(chǔ);取水頭部20萬(wàn)立方米/日。 
  取水泵房地下結(jié)構(gòu)為整體鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)。地面平面尺寸22.7×22.7m,基礎(chǔ)底面尺寸為23.3×23.3m,墊層平面尺寸為23.5×23.5m,泵房原地面標(biāo)高為+7.0米左右(黃海高程,下同),泵房制作結(jié)束后回填至8.8米高程,泵房?jī)?nèi)底板頂面高程為-1.9米,底板厚度為1.0米,墊層厚度為0.1米。 
  按設(shè)計(jì)要求,取水泵房采用大開挖的方式形成基坑,然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)澆注。 
  二、地質(zhì)資料 
  1、地質(zhì)資料: 
  第1層耕土:淺灰色,濕,軟塑,松散~稍密,含有機(jī)質(zhì),上部含植物根系。場(chǎng)區(qū)普遍分布,厚度:0.61-1.10m,平均0.74m。 
  第2層粉質(zhì)粘土:灰黃色,濕,軟塑為主,局部可塑,含少量鐵錳質(zhì)。場(chǎng)區(qū)普遍分布,厚度:0.60-1.30m,平均0.99m。 
  第3層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉砂夾粉土:灰色,軟塑,濕~飽和,松散~稍密,含星點(diǎn)狀云母。場(chǎng)區(qū)普遍分布,厚度:2.80-4.60m,平均3.49m。 
  第4層粉砂:灰~灰綠色,飽和,稍密~中密,含星點(diǎn)狀云母,夾薄層軟塑粉質(zhì)粘土,厚0.1~0.3m。該層未穿透。 
  三、基坑基本參數(shù) 
  該基坑采用階梯式放坡大開挖的方式進(jìn)行,由于取水泵房距離江堤的位置較近,因此限制了該基坑的邊坡只能為1:1。 
  基坑階梯式放坡的基本參數(shù)如下: 
  原地面標(biāo)高:+7.0米左右;基坑底面標(biāo)高:-3.2米(考慮0.2米的沙石墊層);邊坡:1:1。基坑實(shí)行三級(jí)臺(tái)階式放坡:第一第二級(jí)的高度均為4.5米;第三級(jí)的高度為1.2米,臺(tái)階寬度均為1.5米;拥酌娉叽鐬25*25米;基坑放坡后頂面尺寸為52*52米; 
  四、降水方案 
  降水是保證基坑在開挖階段基坑成型以及邊坡穩(wěn)定的前提條件,同時(shí)也是保證在泵房制作完成后抗浮穩(wěn)定的必須的工程措施。本次基坑開挖降水采用了大口徑深井和邊坡輕型井點(diǎn)降水相結(jié)合的方法,以保證基坑開挖和邊坡穩(wěn)定。 
  五、深井降水 
  (一)、工作量布置依據(jù)及工作量布置 
  1、總出水量計(jì)算 
  由于本場(chǎng)地處于長(zhǎng)江南岸,離岸邊約120m左右,含水層與長(zhǎng)江水有較好的水力聯(lián)系。因此本次采用一側(cè)有補(bǔ)給邊界的計(jì)算公式進(jìn)行抽水量計(jì)算。 
  1)計(jì)算原理:根據(jù)布井的范圍,將其視為一口大井,計(jì)算出需降低水頭的總出水量,然后按單井出水能力,布置井的數(shù)量。 
  2)計(jì)算公式: 
  式 中: Q ― 群井總出水量(m3/d); 
  S ― 水位下降值(m),為17.10m; 
  T ― 導(dǎo)水系數(shù)(m2/d),T = KM; 
  K ― 水平滲透系數(shù)(m/d),取經(jīng)驗(yàn)值為4.50m/d; 
   M ― 含水層厚度(m),平均厚為60.00m; 
   b ― 大井邊至補(bǔ)給邊界的距離(m),取65m; 
   r0 ― 大井引用半徑(m), 
   則取30.4m; 
  3)計(jì)算結(jié)果 
 。ǘ、降水井布置原則及工作量 
   1、單井抽水量的確定:由于本場(chǎng)地的含水層的土性所致,本工程設(shè)計(jì)的單井抽水量按30m3/h流量估算值,即為720m3/d。 
   2、井?dāng)?shù)布置: 
  按單井抽水量q=720m3/d計(jì)算, 
  n = Q / q單井 
  則本工程降水井的數(shù)量設(shè)計(jì)為28口。 
  注:由于上述計(jì)算中采用的水文地質(zhì)參數(shù)是經(jīng)驗(yàn)值,故本方案擬在現(xiàn)場(chǎng)施工完成若干井后,做一組多孔的非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn),以獲得符合本場(chǎng)地實(shí)際的水文地質(zhì)參數(shù),為井的設(shè)計(jì)提供依據(jù),必要時(shí)需調(diào)整井的數(shù)量。本次降水設(shè)計(jì)暫未考慮布置備用井,當(dāng)根據(jù)抽水試驗(yàn)的結(jié)果確定了井的數(shù)量后,還需考慮增加1~2口備用井。 
  3、井位布置 
  井位布置泵房井外側(cè)周圍,距泵房井開挖的坡頂線外3m, 
  (三)、成井(孔)施工工藝與技術(shù)要求 
  成孔施工機(jī)械設(shè)備選用GPS-10型工程鉆機(jī)及其配套設(shè)備。采用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)泥漿護(hù)壁的成孔工藝及下井壁管、濾水管,圍填填礫、粘性土、封孔等成井工藝。成井工藝流程如下: 
  1、測(cè)放井位:根據(jù)降水井井位平面布置圖測(cè)放井位,當(dāng)布設(shè)的井點(diǎn)受地面障礙物或施工條件的影響時(shí),現(xiàn)場(chǎng)可作適當(dāng)調(diào)整; 
  2、埋設(shè)護(hù)口管:護(hù)口管底口應(yīng)插入原狀土層中,管外應(yīng)用粘性土和草辮子封嚴(yán),防止施工時(shí)管外返漿,護(hù)口管上部應(yīng)高出地面0.10m~0.30m; 
  3、安裝鉆機(jī):機(jī)臺(tái)應(yīng)安裝穩(wěn)固水平,大鉤對(duì)準(zhǔn)孔中心,大鉤、轉(zhuǎn)盤與孔的中心三點(diǎn)成一線; 
   4、鉆進(jìn)成孔:降水井開孔孔徑為φ550mm,一徑到底,孔內(nèi)必須壓滿泥漿,以防止孔壁坍塌; 
   5、清孔換漿:鉆孔鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高后,在提鉆前將鉆桿提至離孔底0.50m,進(jìn)行沖孔清除孔內(nèi)雜物,同時(shí)將孔內(nèi)的泥漿密度逐步調(diào)至1.10,孔底沉淤小于30cm,返出的泥漿內(nèi)不含泥塊為止; 
   6、下井管:孔深符合設(shè)計(jì)要求后,開始下井管,下管時(shí)在濾水管上下兩端各設(shè)一套直徑小于孔徑5cm的扶正器(找正器),以保證濾水管能居中,井管焊接要牢固,垂直,不透水 ,下到設(shè)計(jì)深度后,井管口固定居中; 
   7、填礫料(中粗砂):填礫料前在井管內(nèi)下入鉆桿至離孔底0.30m~0.50m,井管上口應(yīng)加悶頭密封后,隨填隨測(cè)填礫料的高度。直至礫料下入預(yù)定位置為止。 
  8、填粘性土:在降水井內(nèi)圍填粘性土?xí)r,應(yīng)將塊狀的粘性土碾碎(粒徑≤3cm)后填入,下入速度不宜太快。 
  9、井口封閉:為防止泥漿及地表污水從管外流入井內(nèi),在地表以下圍填4.00m范圍采用優(yōu)質(zhì)粘性土摻水泥封孔。 
   10、洗井:在提出鉆桿前利用井管內(nèi)的鉆桿接上空壓機(jī)先進(jìn)行空壓機(jī)抽水,吹出管底沉淤,直到水清不含砂為止。 
   11、安泵試抽:成井施工結(jié)束后,在降水井內(nèi)及時(shí)下入潛水泵排設(shè)排水管道、電纜等,電纜與管道系統(tǒng)在設(shè)置時(shí)應(yīng)注意避免在抽水過(guò)程中不被挖土機(jī)、吊車等碾壓、碰撞損壞,因此,現(xiàn)場(chǎng)要在這些設(shè)備上進(jìn)行標(biāo)識(shí)。抽水與排水系統(tǒng)安裝完畢,即可開始試抽水。 
   12、排水: 洗井及降水運(yùn)行時(shí)應(yīng)用管道將水排至場(chǎng)地四周的明渠內(nèi),通過(guò)排水渠將水排入場(chǎng)外管道中。 
   (四)降水運(yùn)行 
   1、降水運(yùn)行 
  1)降水井應(yīng)在泵房井基坑開挖前5天開始運(yùn)行,做到能及時(shí)降低基坑中的地下水位,抽水井的運(yùn)行數(shù)量,需根據(jù)泵房井下沉深度隨時(shí)調(diào)整。 
   2)降水井抽水時(shí),應(yīng)保證潛水泵能連續(xù)工作。 
 
   3)降水運(yùn)行過(guò)程中,做好各井的水位觀測(cè)工作,及時(shí)掌握地下水動(dòng)水位的變化情況。 
   4)降水運(yùn)行期間,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)行24小時(shí)值班制,值班人員應(yīng)認(rèn)真做好各項(xiàng)質(zhì)量記錄,做到準(zhǔn)確齊全。 
   5)降水運(yùn)行過(guò)程中對(duì)降水運(yùn)行的記錄,應(yīng)及時(shí)分析整理,繪制各種必要圖表,以合理指導(dǎo)降水工作,提高降水運(yùn)行的效果。降水運(yùn)行記錄每天提交一份,對(duì)停抽的井應(yīng)及時(shí)測(cè)量水位,每天1~2次; 
   (五)施工技術(shù)措施 
   1、降水的設(shè)備在施工前及時(shí)做好調(diào)試工作,確保降水設(shè)備在降水運(yùn)行階段運(yùn)轉(zhuǎn)正常。 
   2、工地現(xiàn)場(chǎng)要備足潛水泵,數(shù)量多于降水井?dāng)?shù)的3臺(tái)左右。 
  3、降水運(yùn)行階段,電源必須保證,如遇電網(wǎng)停電,甲方須提前二個(gè)小時(shí)通知施工單位,以便及時(shí)采取措施,確保降水的效果。 
 。、 輕型井點(diǎn)降水 
  本方案通過(guò)在邊坡上設(shè)置輕型井點(diǎn)的方式來(lái)控制邊坡的地下水位,達(dá)到邊坡穩(wěn)定的目的。 
  1、輕型井點(diǎn)的主要設(shè)備 
  擬采用射流泵輕型井點(diǎn),主要有井點(diǎn)管、連接管、集水總管以及抽水設(shè)備等組成。 
  1)、井點(diǎn)管 
  井點(diǎn)管用直徑38~55的鋼管或鍍鋅管,長(zhǎng)度為6~9米,管下頭配有濾管和管尖。濾管直徑與井點(diǎn)管相同,長(zhǎng)度不小于儲(chǔ)水層的三分之二,一般為0.9~1.7米。管壁上呈梅花形鉆直徑為12毫米的孔,管壁外包兩層濾網(wǎng),內(nèi)層為細(xì)濾網(wǎng),采用30~50目的尼龍絲布;外層為3~10目的鐵絲網(wǎng)布。 
  2)、連接管與集水總管 
  連接管用38~55直徑的塑料管制成,每個(gè)連接管均安裝有閥門,以便于檢修井點(diǎn)。集水總管用直徑為75~100的鋼管分節(jié)連接,每節(jié)長(zhǎng)4米。 
  3)、抽水設(shè)備 
  射流泵輕型井點(diǎn)由離心泵、射流器、循環(huán)水箱等組成。 
   2、輕型井點(diǎn)的布置 
  設(shè)置輕型井點(diǎn)的的目的主要是為了降低基坑邊坡的地下水位達(dá)到穩(wěn)定邊坡的目的。 
  根據(jù)基坑平面形狀與大小、土質(zhì)和地下水的流向和降低地下水的要求,采用環(huán)狀布置,并預(yù)留挖土運(yùn)輸設(shè)備的出入道路。 
  采用二級(jí)輕型井點(diǎn),輕型井點(diǎn)布置在基坑的階梯式臺(tái)階上。 
  井點(diǎn)管距坑壁的間距為1.0米,間距為0.8~1.6米,為充分利用泵的抽吸能力,集水總管標(biāo)高盡量接近地下水位線并沿抽水水流方向有0.25~0.5%的上仰坡度,水泵軸心與總管齊平。井點(diǎn)管的如土深度應(yīng)根據(jù)降水深度與地下水的儲(chǔ)水層的位置決定,但必須將濾管插入儲(chǔ)水層中,并且比所開挖的基坑底面深0.9~1.2米。 
  六、結(jié)語(yǔ) 
  通過(guò)為期六個(gè)月的實(shí)際降水運(yùn)行,證明整個(gè)降水設(shè)計(jì)是非常成功的,通過(guò)人輕井和深井向結(jié)合的方式有效的降低了地下水位,達(dá)到了預(yù)期的降水目的,保證了深基坑開挖的安全,希望能給類似工程提供借鑒與參考。 
  參考文獻(xiàn): 
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