佛山市順德區(qū)均安鎮(zhèn)國土城建和水利局 廣東佛山 528300
摘要:本文主要針對排澇泵站基坑的降水施工展開了探討,通過結(jié)合具體的工程實例,對工程實例的進(jìn)行作了詳細(xì)的闡述,并為施工基坑降水的方案作了系統(tǒng)的比選,以期能為有關(guān)方面的需要提供參考借鑒。
關(guān)鍵詞:基坑;降水;探討
排澇泵站作為我國水利建設(shè)的重要部分,對其的基坑施工需要有足夠的重視,特別是降水施工的進(jìn)行。因此,我們就需要制定科學(xué)合理的施工方案,并嚴(yán)格按照方案步驟進(jìn)行施工,從而為降水工程帶來幫助。
1 工程概況
某排澇站主要功能是抽排團結(jié)圩內(nèi)澇水。裝機5臺,單機容量250kW,降壓站布置1250kVA主變壓器一臺。主體工程包括:壓力水箱、控制豎井、連接段、泵室、前池、出水箱涵,站前節(jié)制閘、防洪閘首和出水池。另外還有降壓站、廠區(qū)道路、管理房等。
2 工程施工特性
工程區(qū)堤內(nèi)場地較開闊,施工布置較方便,堤外略嫌狹??;施工項目較多、工期緊、單項作業(yè)強度高,施工中機械化程度要求較高;各種建筑材料距離施工現(xiàn)場運距較遠(yuǎn),運輸機械需求量較大;施工季節(jié)性強,泵房~出水池段建筑物受外水位限制及雨情影響較大。
3 工程地形及地質(zhì)條件
排澇站圩內(nèi)地面高程12.20~12.98m,溝塘眾多,塘底高程一般在10.50m左右。右岸堤頂高程16.66~17.29m,寬度一般為5.8m,河底高程6~9m。
根據(jù)本次勘察成果,擬建場地地層主要由人工回填土(Ⅰ-1)灰褐色~黃褐色粉質(zhì)粘土,可塑狀態(tài),層頂分布高程16.96~13.18m,層底分布高程8.00~8.02m,層厚5.0~8.6m;粉質(zhì)粘土(Ⅱ-1)土體一般呈軟可塑狀態(tài),層頂分布高程9.87~9.95m,層底分布高程8.97~8.95m,厚度0.90~1.00m;淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土(Ⅱ-2)土體一般呈流塑狀態(tài),層頂分布高程6.76~8.95m,層底分布高程4.96~6.52m,厚度1.50~3.10m;淤泥質(zhì)粉質(zhì)壤土(Ⅱ-3)土體一般呈流塑狀態(tài),層頂分布高程5.85~3.62m,層底分布高程-0.36~0.62m,厚度3.30~6.20m;粉細(xì)砂(Ⅱ-4)呈透鏡體分布,松散狀態(tài),層頂分布高程5.82~6.52m,層底分布高程3.62~4.52m,厚度2.00~2.20m;粉質(zhì)粘土(Ⅲ)土體一般呈硬塑狀態(tài)該層層頂分布高程2.23~2.24m,層底分布高程-0.37m,層厚2.60m。
泵站位于沖積湖圩區(qū),站房基礎(chǔ)下分布的多為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)壤土,粉細(xì)砂在堤基內(nèi)呈透鏡體分布,且穿堤基,與河道相通。淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)壤土滲透系數(shù)4.10×10-8~6.80×10-6cm/s,土體具有弱~微透水性;粉細(xì)砂滲透系數(shù)在I×10-4~I(xiàn)×10-3cm/s左右,土體具有中等透水性。
擬建場地內(nèi)地下水類型為第四系孔隙水,主要賦存于淤泥質(zhì)粘土、粉細(xì)砂中,主要受大氣降水補給,以地表蒸發(fā)和向低洼處排泄(溝塘和河道)為其主要排泄方式,地質(zhì)勘探期間,場地內(nèi)穩(wěn)定地下水位埋深2.00~3.50m,分布高程11.02~11.82m,高于建基面高程;排澇站泵室建基面高程7.0m左右,泵室及穿堤涵箱基礎(chǔ)下存在中等透水的砂層,施工過程中需降低地下水來保證工程順利實施。
4 施工基坑降水方案比選
本工程建筑物建基面高程分別為站前節(jié)制閘高程8.3m、前池及岸墻高程7.1m、泵房(含泵室、壓力水箱、豎井控制段)高程7.0~8.9m、出水箱涵(含防洪閘首,下同)高程8.9~8.7m。建筑物建基面離粉細(xì)砂層頂距離0.5~2m、低于地下水面線約2~5m;根據(jù)以上分析,必須在工程施工期內(nèi)降低地下水位和截斷地下水補給才能保證施工基坑邊坡穩(wěn)定和永久建筑物工程順利實施。實施前比選布置深井降水與水泥土攪拌樁防滲墻圍井兩種處理方案。
方案一:深井降水方案設(shè)計
(1)基坑等效降水半徑ro
根據(jù)泵室、前池等的平面布置,將基坑納入深井群降水范圍,平面尺寸為130m×30m,將井圈范圍作為一個大井。
基坑等效降水半徑ro按下式計算
ro=0.29(a+b)
式中a、b—分別為基坑長、短邊,a=130m,b=30m。
經(jīng)計算ro=46.4m。
(2)降水影響半徑R
式中:s為降水深度,s=11-3=8m;
k—滲透系數(shù),k=5.05m/d。
H—含水層厚度,H=7m。
經(jīng)計算R=95.13m。
(3)基坑涌水量計算
將基坑作為一口大井,均質(zhì)含水層承壓~潛水非完整井坑涌水量計算公式如下:
式中:γ0—矩形基坑等效半徑,γ0=46.4m;
S—基坑水位降深,S=8m;
k—滲透系數(shù),k=5.05m/d;
R—降水井影響半徑,R=95.13m;
H—含水層厚度,H=7m。
h—基坑中心水面線至砂層底的深度,h=3.5m。
經(jīng)計算Q=1156m3/d。
(4)井出水量計算
設(shè)計濾管內(nèi)徑0.3m,外徑0.4m,單井出水量按下式計算:
式中:rs—透水管半徑(m),rs=0.15m;
l—透水管進(jìn)水段長度(m);
k—含水層滲透系數(shù)(m/d)。
經(jīng)計算,單井出水量為190m3/d。
(5)深井?dāng)?shù)量確定
降水井?dāng)?shù)量n按下式計算
取n=7口井。
就理論計算而言,7口井即可滿足基坑降水要求,考慮到某河河水的直接補給,尚需適當(dāng)增加井的數(shù)量。根據(jù)工程經(jīng)驗,井間距一般為20m左右,本站需降水的基坑尺寸為130m×30m,臨河側(cè)需要加密布井故共需布置10口深井。
(6)井管結(jié)構(gòu)
根據(jù)單井出水量計算及地質(zhì)分布情況,確定井底高程為1.0m,井口高程為12.0m,井深11.0m。1.0m~2.0m高程為鋼筋砼有底沉淀管段,2.0m~11.5m高程為無砂砼濾水管段,11.5m高程至地面為普通砼盲管。
盲管采用內(nèi)徑為0.3m,外徑為0.4m的C20普通鋼筋砼管。透水過濾管采用水泥無砂砼管,井管接頭均須用0.3m寬無紡?fù)凉げ及鷩?yán)密,透水管外包二層80目尼龍絲網(wǎng)布,透水管外壁至井管孔土壁之間環(huán)形空間填充洗凈的中粗砂,徑向厚度0.2m,頂部不透水管外用粘土球搗實至地面。
埋設(shè)井管的造孔直徑為0.9m,采用鋼套筒護壁清水鉆進(jìn)。
(7)深井抽水泵配置
每口井內(nèi)配揚程15m、流量15m3/h潛水泵1臺,另降水基坑按深井?dāng)?shù)的50%配備用泵。
(8)降水水位觀測系統(tǒng)
為了監(jiān)測群井運行過程中的降水效果,以便隨時調(diào)整井群運行工況和控制數(shù)據(jù),保證降水正常運行及施工期對已有建筑物可能造成的危害,須設(shè)置降水觀測系統(tǒng)。本工程共需布置4根臨時測壓管,觀測地下水位變化。根據(jù)測壓管水位控制深井的運行,并盡量實行自控運行。
(9)深井封堵
主體工程完成后,撤出井中的抽水設(shè)備,并對深井進(jìn)行分層封堵。砂層內(nèi)封堵材料采用反濾料回填,砂層以上段采用粘性土料回填,回填應(yīng)逐層填實。
方案二:水泥土攪拌樁防滲墻圍井方案設(shè)計