徐海兵 劉依 郭生昌
【摘要】由于臨水駁岸的基礎(chǔ)底板經(jīng)常位于地下水位之下,并且擋水側(cè)需要面臨河水的水壓作用,在其建設(shè)過程中,經(jīng)常需要采取一些特殊的止水、降水措施,以保證正常的干地施工條件,確保駁岸施工順利進(jìn)行;本文結(jié)合實際項目,在施工過程中對設(shè)計單位提出的井點降水方案, 經(jīng)過深入思考,并調(diào)整井點降水設(shè)置方案,成功解決了施工中碰到的問題,經(jīng)過實踐檢驗,證明采取的調(diào)整方案效果良好。
【關(guān)鍵詞】臨水駁岸;井點降水;圍堰;基槽開挖
1、引言
井點降水作為降低水位、減少水壓,防止管涌形成、形成干地施工條件的重要措施之一,在市政、水運、民建等基礎(chǔ)建設(shè)工程中有著悠久的歷史和廣泛的應(yīng)用;尤其在臨水駁岸的建設(shè)中,有其獨特的優(yōu)勢。
井點降水的原理是沿開挖基坑四周或一側(cè),每隔一定距離插入井點管(常用直徑38~51mm的鋼管),把井點管官底埋至深于坑底的主要透水層內(nèi),井點管上部與總管連接,總管與抽水設(shè)備(真空泵)連接,利用抽水設(shè)備將地下水從井點管內(nèi)不停抽出,使原有地下水降至井點管底以下。使施工作業(yè)面能夠保持干地施工的條件。
對臨水駁岸來說,一方面基礎(chǔ)底板的設(shè)置標(biāo)高比較低,經(jīng)常性位于地下水位之下,另一方面,作為臨水駁岸,不可避免,面臨河道水壓的作用,因此,臨水駁岸在施工過程中也會涉及河道的止水、降壓過程;臨水駁岸在基槽開挖過程中的降水、止水、減壓穩(wěn)定等措施密不可分。通常情況下,對臨水工程,第一道防線是設(shè)置臨時擋水圍堰,初步形成干地施工的作業(yè)條件。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合工程的實際條件,因地制宜的設(shè)置降水、止水、減壓的措施,以滿足整個施工過程中干地施工的條件,但往往由于客觀條件的限制,比如場地狹窄、地質(zhì)條件的限制;施工條件和施工工藝的制約,施工成本控制等因素,需要把兩者結(jié)合起來考慮。
本文結(jié)合“大蘆線(閔行段)2標(biāo)航道整治工程”,在施工過程中對設(shè)計單位提出的井點降水方案, 經(jīng)過深入思考,并調(diào)整井點降水設(shè)置方案,具有降水、止水效果良好、施工工藝占有空間小、施工成本低、工期短、施工便利等優(yōu)點,成功解決了施工中碰到的問題,通過實踐檢驗,證明施工中采取的井點降水方案效果良好?,F(xiàn)把有關(guān)思考介紹如下,旨在為類似項目的設(shè)計與施工提供參考和借鑒。
2、工程概況
2.1 設(shè)計概要
“大蘆線(閔行段)2標(biāo)航道整治工程”的航道按III級航道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),屬于閘控水位,航道底寬64米,航道布置順直,航道面寬102米,航道底標(biāo)高-2.0m,泊位底標(biāo)高-1.5m,航道陸域控制線寬度15.0米,航道疏浚邊坡1:3。駁岸采用低樁承臺結(jié)構(gòu)。
2.2 主要設(shè)計條件
1).水文條件
設(shè)計水深:4.00m;
最高通航水位:+3.20m(基準(zhǔn)面為佘山吳淞零點,下同);
設(shè)計最低通航水位:+2.00m;
平均水位:+2.80m
2).地質(zhì)條件
根據(jù)建設(shè)單位提供的大治河沿線地質(zhì)勘探資料,該駁岸區(qū)域的地質(zhì)分層如下,典型的地質(zhì)參數(shù)指標(biāo)見表一。
(1) ①層:填土;
(2) ③1層:淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土;
(3) ③2層:砂質(zhì)粉土;
(4) ③3層:淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土
2.3 駁岸結(jié)構(gòu)設(shè)計
設(shè)計駁岸采用鋼筋混凝土低樁承臺結(jié)構(gòu)方案,其中駁岸擋墻頂面標(biāo)高+3.80m,駁岸底板底標(biāo)高+0.50,底板前沿設(shè)置防沖刷趾坎,底標(biāo)高+0.00m;考慮到地下水位比較高,在駁岸擋墻的后沿設(shè)置單排輕型井點降水(按60m設(shè)置一套,井點管長度為7.00m,間距1.20m,井點管底標(biāo)高-3.00m)以降低施工期間的地下水位。設(shè)計提供的“設(shè)計駁岸結(jié)構(gòu)及井點降水剖面圖”詳見下圖。
3、施工條件分析
根據(jù)設(shè)計單位提供的駁岸斷面施工圖,結(jié)合現(xiàn)場的水文條件,可以看出本駁岸臨水側(cè)面臨大治河,駁岸的基礎(chǔ)底板底標(biāo)高+0.50m,底板前沿設(shè)置防沖刷趾坎,底標(biāo)高+0.00m;遠(yuǎn)在大治河常水位(+2.80m)之下,因此,要形成駁岸的干地施工條件,設(shè)置臨時擋水圍堰是必要的,本工程在駁岸施工時采用了圓木樁填土臨時擋水圍堰進(jìn)行止水,具體設(shè)置詳見圖二。
同時,由于上海地區(qū)地下水位比較高,根據(jù)地質(zhì)勘查資料,本工程地下水位常年位于+2.85m左右,因此,設(shè)計單位考慮在駁岸后岸側(cè)設(shè)置井點降水方案,以減低地下水位至駁岸底板以下,形成干地施工條件。但本工程的特殊性在于駁岸基礎(chǔ)底板要形成干地施工條件,不僅要考慮地下水位的影響,還要考慮大治河水位和地質(zhì)條件的影響,因為在駁岸的基礎(chǔ)底板以下有一層③2層砂質(zhì)粉土的較強透水層穩(wěn)定存在,臨時擋水圍堰基本能夠隔斷大治河的水不進(jìn)入開挖基槽,但由于水壓的作用,不排除大治河的水通過③2層砂質(zhì)粉土滲漏,甚至發(fā)生管涌的問題,在本工程的其他標(biāo)段,也確實發(fā)生過基槽透水和管涌的情況,因此,從現(xiàn)實的條件考慮,為有效減低施工過程中滲漏的風(fēng)險,對設(shè)計單位提供的井點降水方案,確實有值得思考和商榷的地方。
4、施工過程中對井點降水方案的幾點思考和建議
4.1 對井點降水布設(shè)位置的思考
井點降水布設(shè)的位置是本工程施工能否順利完成的關(guān)鍵因素之一,設(shè)計單位把井點降水布設(shè)在駁岸岸側(cè),主要的目標(biāo)是降低墻后的地下水位,而大治河水的防滲漏問題主要依靠施工臨時擋水圍堰來解決,這樣的井點降水布設(shè)位置有值得思考的地方。井點降水布置在駁岸岸側(cè)可以實現(xiàn)減低地下水位至基礎(chǔ)底板以下,但由于井點管位置離圍堰擋水側(cè)的距離較大,無法實現(xiàn)在大治河水壓作用下,地基土水壓的釋放和滲漏問題,需要擋水圍堰有足夠強大的止水功能,比如采用鋼板樁圍堰的方案,穿透③2層砂質(zhì)粉土的強透水層進(jìn)行有效止水;但從施工的角度來看,需要的成本代價是昂貴的;如若把井點降水位置前移至駁岸前沿,結(jié)合臨水擋水圍堰進(jìn)行布設(shè),則不僅可以有效降低地下水位,而且可以實現(xiàn)在河道水壓作用下,地基土水壓的釋放和滲漏問題,形成干地施工條件,減少施工中地基土的滲漏風(fēng)險。
4.2 對井點降水管底標(biāo)高設(shè)置的思考
井點降水管底標(biāo)高的設(shè)置是本工程施工能否順利完成的又關(guān)鍵因素之一,設(shè)計單位提供的井點降水管底標(biāo)高位于-3.00m,在基礎(chǔ)底板以下3.50m,位于③3層:淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層內(nèi),該層滲透系數(shù)不大,由于井點管底標(biāo)高比較低,已經(jīng)穿透了土層中滲透系數(shù)比較大的③2層:砂質(zhì)粉土,降水效果不能充分發(fā)揮,不盡合理。從規(guī)范要求的角度考慮,只要能把地下水位降低至基礎(chǔ)底板以下0.5m,就可形成干地施工條件,沒有必要把井點管管底設(shè)置在基礎(chǔ)底板以下3.50m的位置;從現(xiàn)場的地質(zhì)條件來看,土層中滲透系數(shù)比較大的③2層:砂質(zhì)粉土正好位于基礎(chǔ)底板以下,厚度有1.60m,因此,把井點管管底標(biāo)高設(shè)置在該層內(nèi)合適的位置,可以有效降低地下水位,同時又能滿足規(guī)范規(guī)定的要求,因此,在實際的施工過程中,把井點管管底標(biāo)高設(shè)置在③2層:砂質(zhì)粉土內(nèi),標(biāo)高位于-1.50m~-1.00m之間還是比較合適的,能比較充分發(fā)揮井點管的降水要求效果,達(dá)到干地施工的要求。
4.3 對井點降水施工工藝的思考
基于上述兩點的思考,考慮到河道水壓對地基土的作用和地基土承載力的問題,為進(jìn)一步確保施工過程中尤其是河道中水的防滲漏的安全、形成穩(wěn)定的干地施工條件,對井點降水在施工工藝上也做了一些深入的思考,一般來說,井點降水是通過井點管管底抽水,為了增大井點管的抽水力度,在井點管的側(cè)面也開孔透水,并用紗布隔離,防止土顆粒雜質(zhì)進(jìn)入井點管堵管;減少單套井點管的管井?dāng)?shù)量和布置間距,增大抽水真空泵的功率,達(dá)到有效抽水、釋壓的目的;同時,在每套井點管的中間位置設(shè)置觀測井點管,隨時通過觀測井規(guī)則地下水位的情況,確保施工中的滲漏情況的出現(xiàn)。
5、對井點降水方案的調(diào)整和優(yōu)化
基于上述對設(shè)計單位提出的井點降水方案的思考,結(jié)合現(xiàn)場的自然條件和實際施工條件,經(jīng)過與設(shè)計單位、監(jiān)理單位的深入溝通、征得同意后,決定對井點降水方案進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化,調(diào)整優(yōu)化后的井點降水方案布置剖面圖詳見圖三。
主要的調(diào)整和優(yōu)化內(nèi)容簡述如下:
1)對設(shè)計單位推薦的井點管位置進(jìn)行調(diào)整,由駁岸擋墻的后沿移到前沿,有兩個目的,其一是解決施工作業(yè)面的干擾問題;其二是解決駁岸擋墻臨水側(cè)的降水、減壓問題。
2)對降水井點管的間距進(jìn)行調(diào)整(由原來的1.20m調(diào)整為1.50m),同時減少單套井點降水管的布設(shè)長度(由一般的單套長度60m調(diào)整為45m),加大抽水真空泵得功率,以提高單套降水井點管的降水、減壓能力。
3)對降水井點管采取降低管頂標(biāo)高(由原來的+4.0m標(biāo)高降低到+2.50~3.00m),同時對降水井點管采取提高管底標(biāo)高(由原來的-3.00m標(biāo)高抬高到-1.00~-1.50m),減少井點管的長度,節(jié)約井點管的材料用量;避免井點管標(biāo)高過高對施工的干擾,造成施工不便;避免井點管穿透滲透系數(shù)比較大的③2層砂質(zhì)粉土層,充分發(fā)揮井點降水管的降水、減壓作用。
4)對降水井點管的材質(zhì)進(jìn)行調(diào)整,由一般的鋼管調(diào)整為PVC塑料管,以便于現(xiàn)場制作和節(jié)約成本;把降水井點管單一的管底降水方式調(diào)整為管底和管壁四周開小孔同時降水的方式降水,充分發(fā)揮井點降水管的降水能力、減壓作用。
5)在每套井點降水管中間部位設(shè)置井點管水位監(jiān)測井,以便于動態(tài)監(jiān)測基槽開挖過程中的地下水位情況,并判斷是否滿足基槽開挖的條件。
6、結(jié)語
在對設(shè)計提出的井點降水方案進(jìn)行深入思考分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合項目的實際情況,果斷對井點降水方案進(jìn)行優(yōu)化、調(diào)整、改進(jìn),并在征得設(shè)計單位和監(jiān)理單位同意后,按照優(yōu)化調(diào)整后的井點降水方案付諸實施,從根本上消除了駁岸基槽開挖引起滲漏問題的隱患;為確保后續(xù)干地施工創(chuàng)造了有利的條件、為施工的順利進(jìn)行,提供了有力的保障;目前本工程施工已經(jīng)完成,從始至終基本沒有出現(xiàn)透水滲漏問題,從實踐上證明了本工程采取的井點降水調(diào)整優(yōu)化方案是合理、恰當(dāng)?shù)模辉诮档褪┕こ杀?,保障工期等方面起到了重要的作用,因此,在施工過程中,如何結(jié)合項目的實際情況,通過深入思考,采取合理、有效的解決措施,是值得令人深思的問題。希望本文能夠為解決類似工程問題提供借鑒和參考。
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