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        輕型井點(diǎn)法在大西海子水庫流砂基礎(chǔ)處理中的應(yīng)用

        2016-03-11 13:50:41孫展杰
        地下水 2016年4期
        關(guān)鍵詞:流砂井點(diǎn)立管

        孫展杰,孫 倩

        (新疆塔里木河流域管理局,新疆 庫爾勒 841000)

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        輕型井點(diǎn)法在大西海子水庫流砂基礎(chǔ)處理中的應(yīng)用

        孫展杰,孫倩

        (新疆塔里木河流域管理局,新疆 庫爾勒 841000)

        文章以新疆塔里木大西海子水庫工程為實(shí)例,對“輕型井點(diǎn)”法降水在基礎(chǔ)處理中的運(yùn)用進(jìn)行了闡述,介紹了“輕型井點(diǎn)”法降水布置和防止流砂的優(yōu)點(diǎn),并采取了避免對鄰近建筑物、道路等產(chǎn)生危害性的措施,為類似工程流砂基礎(chǔ)處理提供了科學(xué)依據(jù)。

        流砂;輕型井點(diǎn);布置;基礎(chǔ)處理

        近年來,隨著水利工程結(jié)構(gòu)載荷逐漸增大以及工程地質(zhì)條件越來越復(fù)雜,尤其是大型水利工程下部基礎(chǔ)為流砂地質(zhì)時,工程設(shè)計難度越來越大。流沙形成的原因是多方面的,主要是受到河水沖擊以及地質(zhì)變化,當(dāng)水壓力發(fā)生變化是可以流動。一般情況下地下水壓力基本上無變化,如果工程開挖導(dǎo)致地下水壓力變化,則砂層穩(wěn)定性受到影響。所以,對于流砂基礎(chǔ)如果處理不當(dāng),將嚴(yán)重威脅工程安全?!拜p型井點(diǎn)”法作為一種有效控制地下水水位和水壓力的方法,近年來在流砂基礎(chǔ)處理中應(yīng)用越來越廣泛。

        1 工程概況

        大西海子水庫是新疆塔里木河最末端的一座水庫,位于沙漠腹地,干旱少雨,蒸發(fā)強(qiáng)烈,地質(zhì)土由粉土、粉粘、混粉砂及粉砂構(gòu)成,3.1~4.6 m地基土性質(zhì)較差,承載力為63 KPa,特別是2.6 m以上,地基土為流塑狀態(tài)的淤泥質(zhì)土構(gòu)成,該層土天然含水量為36.87%~36.97%,液限值為30.25%~33.43%,天然孔隙比e值為0.89~1.09,承載力僅為52 KPa。從第三層向下到9.0 M土質(zhì)逐漸變硬,承載力可達(dá)121~50 KPa。放水閘基礎(chǔ)工程是水庫工程建筑物的重要組成部分,而該水庫工程地下水來源于恰拉水庫,地下表潛水位-1.2 m,在基礎(chǔ)表層開挖后發(fā)現(xiàn)大量流砂,如果處理不好,大壩有可能會隨基礎(chǔ)持力層的變化而發(fā)生位移,從而影響大壩安全。

        2 “輕型井點(diǎn)”法原理

        “輕型井點(diǎn)”法是沿著基坑四周按照一定的間排距,將井點(diǎn)管埋入地下,通過在地面布置集水總管將預(yù)埋井點(diǎn)管串聯(lián)在一起。同時,在地面按照一定位置布置真空泵以及離心泵,通過這些抽水設(shè)備的真空吸力將地下水經(jīng)個井點(diǎn)管匯入井點(diǎn),并從總管排出,以達(dá)到降低地下水位的目的。降低地下水水位不僅能大大減小土層含水量,提高施工條件,還能改變動水壓力方向,使其方向向下,能顯著提高土的有效應(yīng)力避免發(fā)生流砂現(xiàn)象,增強(qiáng)土強(qiáng)度和密實(shí)度。所以,“輕型井點(diǎn)”法不僅是不僅能降低地下水水位,還有有效增強(qiáng)地基穩(wěn)定性。

        3 “輕型井點(diǎn)”法在流砂基礎(chǔ)處理中的應(yīng)用

        根據(jù)大西海子水庫地質(zhì)資料以及基礎(chǔ)開挖的深度和砂層的厚度、地下水位的高低等地質(zhì)狀況,同時為保證建筑物深基礎(chǔ)施工時基坑干燥,并盡量減少對周圍鄰近建筑的不利影響,選擇“輕型井點(diǎn)”法降水方案來降低地下水位,固結(jié)土坡土壁,避免基礎(chǔ)流砂,確?;影踩┕ぃa(chǎn)生了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

        3.1輕型井點(diǎn)布置

        井點(diǎn)系統(tǒng)的平面布置應(yīng)根據(jù)基坑的平面形狀、大小、要求降水深度、地下水流向和含水層滲透系數(shù)來確定。當(dāng)基坑或溝槽寬度小于6m,水位降低值不大于5 m時,可用單排線狀井點(diǎn),布置在地下水流的上游一側(cè),兩端延長一般不小于溝槽寬度,如溝槽寬度大于6m或土質(zhì)不良,宜用雙排井點(diǎn),面積較大的基礎(chǔ)宜用環(huán)狀井點(diǎn),有時也布置為U形,以利挖土機(jī)械和運(yùn)輸車輛的出入。

        環(huán)狀井點(diǎn)四角部分應(yīng)適當(dāng)加密立管,井點(diǎn)管距離基坑一般為1.5 m左右,土壤出口處應(yīng)用膠泥土堵嚴(yán),以防漏氣。井點(diǎn)管間距一般采用0.5~1.6 m或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。

        井點(diǎn)立管的濾管應(yīng)埋至抽吸深度以下0.5~1 m處,以防止進(jìn)氣,而且濾管要埋進(jìn)透水層。

        總管的布置標(biāo)高要和地下水位線持平,水泵軸心標(biāo)高以與總管平行或略低于總管為宜,總管應(yīng)具有0.25%~0.5%的坡度,各段總管與濾管最好分別設(shè)在同一水平面,高度不要差別太大。

        降水深度不小于5 m時,基坑施工處理可選取兩級或者多級輕型井點(diǎn)。

        3.2輕型井點(diǎn)的使用及設(shè)備安裝

        將井點(diǎn)立管埋設(shè)完畢,并和臥管以及抽水設(shè)施連接,然后通過試抽水檢驗(yàn)管道是否漏水、漏氣以及淤塞,確保運(yùn)行正常后才可以正式使用。

        要認(rèn)真及時觀測并記錄真空表讀數(shù),確保井點(diǎn)系統(tǒng)真空度不大于60 KPa。一旦真空度不滿足要求,要立刻檢驗(yàn)井點(diǎn)系統(tǒng)有無漏氣、離心泵葉輪是否出現(xiàn)故障等現(xiàn)象。

        在井點(diǎn)運(yùn)行過程中,要做到系統(tǒng)能持續(xù)抽水,一旦發(fā)生抽水無力或水混現(xiàn)象,要及時檢查故障原因并處理;一旦發(fā)生井點(diǎn)立管淤塞現(xiàn)象將導(dǎo)致降水效果下降,要及時用高壓水沖洗井點(diǎn)立管甚至重新埋設(shè)。

        往復(fù)式活塞真空泵是井點(diǎn)降水中獲得粗真空最主要設(shè)備,該設(shè)備從密閉容器中抽離氣體效果

        較好,但是不能用于抽離腐蝕性或混合硬顆粒的氣體,真空泵一般是整體配送,無需額外拆裝,以防在設(shè)備拆裝過程中混入灰砂等雜質(zhì),而且只能在接管時拆除進(jìn)排氣口的盲蓋。

        利用水平儀將真空泵在安裝階段調(diào)成水平狀態(tài),并擰緊隨真空泵供應(yīng)的基螺栓,在擰緊螺母時不要用力過大,以防真空泵發(fā)生扭曲變形。

        真空泵要用三通閥連接進(jìn)氣管,以便真空泵能和大氣或者被抽容器相通,為防止金屬碎屑、電焊珠以及其他雜質(zhì)混入,接管前要用錘子敲擊管路,或者將酸液灌入管路以清除。當(dāng)真空泵運(yùn)行時,在進(jìn)氣管路上要安裝細(xì)網(wǎng)過濾器過濾雜物,且細(xì)網(wǎng)過濾器孔徑應(yīng)小于0.5 mm。

        在拆除井點(diǎn)系統(tǒng)之前,要將地下部分進(jìn)行土方回填施工,并用砂或者土壤將空洞填實(shí)。

        3.3防止危害鄰近建筑物、道路的措施

        在布置井點(diǎn)時,要將降水井點(diǎn)立管布置于支護(hù)墻的內(nèi)邊,支護(hù)墻起到擋水的作用,并且立管深度要足夠大,不能小于支護(hù)墻深。支護(hù)墻將基本封閉起來,使得井點(diǎn)只抽基坑內(nèi)側(cè)水,對支護(hù)墻外側(cè)的水位基本上無影響。

        降水曲線的控制要通過科學(xué)設(shè)計立管深度來確定。如果基坑附近區(qū)域無建筑物、道路和管線時,降水僅滿足基坑干燥就可以了,并且基坑地下水位小于1 m即可滿足要求;如果基坑附近區(qū)域有建筑物、道路和管線時,要適當(dāng)減小立管埋深,只要不出現(xiàn)流砂就可以。

        將抽水量或離心泵真空度控制在合理范圍內(nèi),當(dāng)基坑開挖施工時,抽水量和離心泵真空度以最大功率運(yùn)行;當(dāng)墊層以及地下室底板施工完成后,將抽水量和離心泵真空度適當(dāng)減小,通過控制井點(diǎn)有效抽吸深度來達(dá)到控制基坑外降水曲面的效果,此時應(yīng)在基坑外側(cè)布置水位觀測井,以隨時觀測地下水位變化。

        4 結(jié)語

        大西海子水庫放水閘基礎(chǔ)工程采用“輕型井點(diǎn)”降水防止流砂的效果顯著,井點(diǎn)排水效果好,地下水水位明顯穩(wěn)定下降,基坑土壤始終保持干燥,有利于土方開挖和施工,縮小了開挖面積和施工工期;避免了地下水的涌動和地基層中的細(xì)砂顆粒吸出,防止流砂的發(fā)生,有效保護(hù)了地基土壤不受擾動和破壞,確保了基坑的安全。

        [1]高長歧,白曉軍,胡青. 利用輕型井點(diǎn)降水根治深基坑流砂的研究[J].山西建筑.2009,31:85-87.

        [2]宋福,周永昌. 輕型井點(diǎn)降水在蘇州工業(yè)園區(qū)流砂層施工中的應(yīng)用[J]. 華北地質(zhì)礦產(chǎn)雜志.1997,03:98-99.

        [3]曹瑞峰,朱國強(qiáng). 輕型井點(diǎn)降水在姜各莊橡膠壩工程施工中的應(yīng)用[J]. 河北水利水電技術(shù).2002,03:30-31.

        [4]昝江明,季鐵軍,何世鳴,等. 超輕型井點(diǎn)專利技術(shù)在北京大學(xué)第三醫(yī)院基坑工程中的應(yīng)用[J]. 探礦工程(巖土鉆掘工程).2008,12:38-41.

        [5]徐海龍,張勇峰. 輕型井點(diǎn)在粉細(xì)砂含水基坑集水坑開挖中應(yīng)用[J].山西建筑.2012,35:86-87.

        2016-03-08

        孫展杰(1983-),男,河南鄲城人,工程師,主要從事水利建設(shè)與管理方面的研究。

        TV223.2

        B

        1004-1184(2016)04-0204-01

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