田亞楠

(山西省水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，太原 030002)

河道附近施工的地下水降水方式綜述

田亞楠

(山西省水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，太原 030002)

近年來，隨著我國(guó)建筑技術(shù)的不斷提高，建筑物施工的降水技術(shù)也在提高，河道附近的工程環(huán)境有著多樣化、復(fù)雜化、不穩(wěn)定等特點(diǎn)，河道附近不正常的施工降水對(duì)建筑物有著潛在的威脅，文章通過分析河道附近的施工現(xiàn)狀，綜合評(píng)定河道附近地下水的降水方式，以及施工程序中的注意事項(xiàng)和施工措施，全面提高地下水降水的質(zhì)量，使地下水達(dá)到預(yù)定的降水深度和降水效果。

河道附近；施工措施；地下水；降水

0 前 言

工程降水關(guān)系到建筑物的施工質(zhì)量，受到工程環(huán)境的限制，河道附近地下水的降水方式十分重要，尤其是在工程降水的設(shè)計(jì)和施工中。結(jié)合河道環(huán)境的影響，在河道附近降水選擇管井降水法是十分經(jīng)濟(jì)、合理。本文主要討論管井井點(diǎn)降水法的施工降水。

1 河道附近施工環(huán)境

在我國(guó)大部分地區(qū)，河道附近的環(huán)境有著以下特點(diǎn)：

1)河道附近土質(zhì)多為流沙、流土，較為松散，受外力作用時(shí)，容易塌陷、掏空或地裂，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)下沉。

2)河道附近建筑物、構(gòu)筑物以及管線等易開裂、沉降、位移等。

3)河道邊坡易失穩(wěn)、從而產(chǎn)生流沙、管滲等。

2 河道附近降水方式

河道附近環(huán)境復(fù)雜多變，在選取降水方式時(shí)要綜合考慮多方面因素：要對(duì)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)；要先明確降水井井位和河道周邊環(huán)境之間的關(guān)系，采用增加濾料填塞厚度來降低含沙量，在降水時(shí)，要增加降水井深度，以便完成較深層次的降水，減少河道降水對(duì)建筑物的影響和地下管網(wǎng)的影響；減小單井抽水的強(qiáng)度，也能降低其影響范圍。

在我國(guó)當(dāng)前建筑物的排水施工中，常用的降水方式有：

1)明溝加集水井降水。

2)輕型井點(diǎn)降水。

3)噴射井點(diǎn)降水。

4)電滲井點(diǎn)降水。

5)管井井點(diǎn)降水。

6)深井井點(diǎn)降水。

2.1 明溝加集水井降水

不同降水方式適用的環(huán)境不同；明溝加集水井降水通常適用于地下潛水，施工用水以及雨水，是一種人工降排法，在河道附近地下水較大，滲水較多，若僅采用這種方法，會(huì)加大噴錨網(wǎng)支護(hù)難度，且不安全。

2.2 輕型井點(diǎn)降水

輕型井點(diǎn)降水，適用于水位不深的施工場(chǎng)所，其水位深度一般保持在3～6m左右，當(dāng)深度超過6m時(shí)，采用多級(jí)井點(diǎn)降水會(huì)加大放坡及挖槽的難度。

2.3 噴射井點(diǎn)降水

噴射井點(diǎn)降水適用于降水深度大、水位深的場(chǎng)所，其降水深度可達(dá)到8～20m，但其抽水系統(tǒng)和噴射井管結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易發(fā)生故障，且耗能較大，降水費(fèi)用比其他降水方式高[1]。

2.4 電滲井點(diǎn)降水

電滲井點(diǎn)降水多適用于滲透系數(shù)<0.1m/d的沙土、黏土、亞黏土以及淤泥等，通常和輕型井點(diǎn)降水結(jié)合使用，其降水深度取決于結(jié)合的降水方式[2]。

2.5 管井井點(diǎn)降水

管井井點(diǎn)降水多用于滲透系數(shù)大的土層，地下水源較豐富的區(qū)域以及輕型井點(diǎn)難以解決的淺水層地層，其排水流量可達(dá)50～100m3/h，其工作范圍的滲透系數(shù)可達(dá)20～200m/d。

2.6 深井井點(diǎn)降水

深井井點(diǎn)降水，是基坑支護(hù)中常用的降水方式，其優(yōu)點(diǎn)在于排水量大，降水深度大，以及降水范圍廣泛等，當(dāng)遇到砂礫土層以及滲透系數(shù)較大，輕型井點(diǎn)降水及噴射井點(diǎn)降水等方式不能解決時(shí)，也可采用深井井點(diǎn)降水方式。

結(jié)合經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、施工環(huán)境等條件考慮，管井井點(diǎn)降水方法是較為經(jīng)濟(jì)科學(xué)且安全的降水方式，適用于河道附近施工地下水降水。

3 河道附近地下水降水施工

3.1 工程概況

某河道附近一在建工程，是為了保證河道通過小洪水時(shí)不影響已形成的水面和綠地的生態(tài)景觀效果，同時(shí)又可集中排泄新城的雨洪，在河道治理工程的基礎(chǔ)上又增加的分洪工程[3]。

分洪工程在橡膠壩上游修建引洪口，沿?cái)M建某大道南側(cè)由西而東布設(shè)分洪(排雨)暗涵，主要施工內(nèi)容包括攔河滾水壩1座、進(jìn)水閘1處和1.55km C25鋼筋混凝土分洪暗涵。

該工程開挖深度7.5～8.5m，土質(zhì)依次為雜填土層、粉質(zhì)黏土層、砂礫黏土層、粉砂層。

采用管井井點(diǎn)降水方式，施工工序?yàn)椋撼煽住戮堋[料圍填—空口封閉—洗井—抽水。

3.2 降水工藝

降水工藝主要有以下4條：管井井點(diǎn)成孔、井管安裝、填礫和封閉和洗井。

3.2.1 管井井點(diǎn)成孔

3.2.1.1 下護(hù)孔管

1)清理地表障礙物，探明孔位實(shí)際情況，清理障礙物直到見到老土為止，可降低鉆孔施工難度。

2)埋入護(hù)孔管，其長(zhǎng)度多保持在1200mm左右，必要時(shí)可增加護(hù)孔管長(zhǎng)度，直徑要比鉆孔大60～100mm左右，以提高透水性。

3.2.1.2 成孔

在施工中，需要采用泥漿來護(hù)壁，若地層泥漿無法完成護(hù)壁時(shí)，需要采用紅黏土或人工造漿，其泥漿密度和黏度都有要求，相對(duì)密度越大，其壓力也越大，可以確保孔壁不塌陷。在黏度和相對(duì)密度要求上，要注意洗井的難易度。

不同的土層密度和黏性都不同，通常黏土層的相對(duì)密度為1.08～1.10，黏度為15～16；細(xì)砂層的相對(duì)密度為1.10～1.15，黏度為16～18；中砂層的相對(duì)密度為1.15～1.25，黏度為18～20；粗砂礫石層的相對(duì)密度為1.25～1.35，黏度為20～24。

3.2.2 井管安裝

常用的井管有鋼制井管、混凝土井管和塑料制的井管，鋼制井管在抗壓、抗拉、抗剪以及抗彎等方面有著良好的性能，是當(dāng)前降水工程中采用較多的材料[4]。

本文主要采用無砂管，是混凝土管的一種，該管滲透性強(qiáng)，抗壓性好，其主要工藝特點(diǎn)是在水位以下的溝槽外側(cè)設(shè)置泥漿護(hù)壁沖擊式鉆機(jī)成孔，以潛水泵完成排水。

在井管的安裝中，主要分為準(zhǔn)備工作、檢查工作、以及技術(shù)要求幾個(gè)環(huán)節(jié)。

3.2.2.1 準(zhǔn)備工作

在準(zhǔn)備過程中，首先要檢查安裝的相關(guān)設(shè)備(如濾水井管、潛水泵、夾具等)，然后對(duì)孔深進(jìn)行校對(duì)，按照上設(shè)計(jì)完成井管丈量工作，并排號(hào)，制作扶正器，最后完成清孔、換漿等工作。

3.2.2.2 檢查工作

在井管以及過濾器的檢查工作中，要注意過濾器是否有松動(dòng)以及位移等情況出現(xiàn)，檢查過濾器橋高是否受到?jīng)_壓破壞等。檢查管材的厚度是否符合要求。檢查砂管孔底部的完整性，辨別井管質(zhì)量的好壞。

3.2.2.3 技術(shù)要求

在技術(shù)管理控制中，要保證井管在鉆孔中的準(zhǔn)確性以及偏移量并保證自沉淀管在每15m處埋設(shè)無砂混凝土管井。

要保證井管安裝時(shí)的垂直度和偏差，按要求，其偏差不可超過1%。要求下管時(shí)孔內(nèi)泥漿要高于地面200～500mm，保證土層水流暢通，超出時(shí)，應(yīng)及時(shí)填充，放防止管孔塌陷。

3.2.3 填礫和封閉

受到河道附近環(huán)境作用，可以采用礫料圍填來改變地下土層周圍的孔隙率，減少進(jìn)水時(shí)的水土流失，降低塌陷的危險(xiǎn)性，同時(shí)還可以增大出水量，有效控制井水中的含沙量。通常采用填礫和封閉來完成。

3.2.3.1 填礫

在填礫過程中，要對(duì)填礫方法嚴(yán)格控制，合理的填礫方法關(guān)系到管井的出水量、含沙量以及管井的使用壽命。

填礫的正確方法是：在管井安裝完成后，將帶有噴頭的活塞塞入井內(nèi)，要求距井底0.5m，再用井口板將井口的剩余空間封住，然后通過泥漿泵向井內(nèi)注水稀釋泥漿，保證泥漿的相對(duì)密度和黏性，當(dāng)相對(duì)密度達(dá)到要求時(shí)，要開始填充礫石。

在填充過程中，要保證礫石的填充速度在5～6t/h，主要避免蓬堵搭橋，可以通過標(biāo)準(zhǔn)繩來測(cè)定，對(duì)于填礫高度要嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)要求。

填礫的規(guī)格和過濾器的規(guī)格要求見表1。

對(duì)于填礫數(shù)量，可以按照式1進(jìn)行計(jì)算。

M=π/4(D2-d2)γk

(1)

式中：m為管控填高1m所用礫石質(zhì)量,kg；D為管井孔徑，m；d為管井直徑(外徑)，m;γ為礫石的相對(duì)密度(控制在1.7)；k為超徑系數(shù)(取值1.05%)。

表1 填礫規(guī)格及過濾器規(guī)格

3.2.3.2 管外黏土止水封閉控制

采用管外黏土止水控制主要目的是分層止水以及防止地表水下滲。

其具體的順序?yàn)榈[石圍填之后，通過測(cè)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求標(biāo)高時(shí)，采用優(yōu)質(zhì)黏土圍填，為避免堵塞，多采用小塊黏土進(jìn)行封閉。

通常，黏土圍填在泥漿泵停止工作30min之后方可進(jìn)行，且保證井口部位要夯實(shí)。

3.2.4 洗井

洗井的主要目的是清理井內(nèi)泥漿。通常，在鉆井中管井中含有泥土、細(xì)砂及泥漿，在管壁中形成泥壁，從而降低排水量。

管壁的清洗方法有噴水活塞法、壓縮空氣法以及拉活塞真空法。

噴水活塞洗井法是完成井管安裝、填礫和封閉工作后，將噴水活塞沿著過濾器不斷拉塞沖洗，過濾器中的泥漿以及砂礫將會(huì)沿著循環(huán)水流出孔外。

拉活塞真空洗井法是通過有活門的活塞用鋼絲繩活加重桿向下壓和向上提活塞，使井管中形成真空環(huán)境，井外的水流高速?zèng)_洗井壁內(nèi)泥漿，達(dá)到清理效果。

空氣壓縮機(jī)洗井法是采用空氣壓縮機(jī)來完成洗井，是一種洗凈設(shè)備，對(duì)控制含沙量有很大好處。

在洗井施工中，不同的洗井方法都有不同的注意事項(xiàng)，要嚴(yán)格控制洗井施工中的注意事項(xiàng)，可以提高降水施工的質(zhì)量。

4 結(jié) 語

本文通過對(duì)河道附近的施工環(huán)境進(jìn)行分析，完成地下水降水方式的選取，同時(shí)針對(duì)河道附近降水的具體施工工序以及注意要素進(jìn)行討論，綜合分析了河道附近地下水降水施工。

河道附近的環(huán)境較為復(fù)雜，在實(shí)際施工中，有許多細(xì)節(jié)需要嚴(yán)格控制，提高施工質(zhì)量和施工安全系數(shù)。

河道附近地下水的降水方式有多種，除了用管井法降水之外，還可采用多種降水方式結(jié)合的方法，但需要結(jié)合實(shí)際情況，考慮降水效果和經(jīng)濟(jì)條件。

[1]曹衛(wèi),王美可.基坑井點(diǎn)降水施工技術(shù)探析[J].科技創(chuàng)業(yè)家,2014(07)：40-41.

[2]唐業(yè)茂，肖燕.河道施工降水對(duì)臨近建筑物的影響[J].廊坊師范學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010,10(01)：83-85.

[3]唐業(yè)茂，文其云.河道施工降水引起的臨近建筑物沉降分析[J].力學(xué)與實(shí)踐，2010,32(05)：41-44.

[4]韓傳梅，陳喜，武永霞.深基坑降水工程試驗(yàn)及降水方案設(shè)計(jì)[J].地下水，2007,29(06)：40-42.

1007-7596(2014)10-0132-03

2014-04-28

田亞楠(1985-)，男，山西高平人，助理工程師。

TU463

B