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        污水管道深基坑單側(cè)降水計(jì)算方法的探索

        2018-12-26 07:04:00李存亞
        建材與裝飾 2018年47期
        關(guān)鍵詞:層底管井滲透系數(shù)

        李存亞

        (江蘇美華交通工程有限公司 225500)

        1 工程概況

        廣州路南延工程為姜堰經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)規(guī)劃的南北向城市主干路之一,本項(xiàng)目北起陳莊路,南止于新G328國(guó)道,全長(zhǎng)為2.707km(包括沿線橋梁)。路線主要控制點(diǎn)為路線起點(diǎn)、路線終點(diǎn)、老通揚(yáng)運(yùn)河航道水位。本次實(shí)施路基、橋梁、排水工程,根據(jù)規(guī)劃方案要求,本次實(shí)施半幅工程量。合同編號(hào)為GZLNY-SG標(biāo)。

        本項(xiàng)目按二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),設(shè)計(jì)速度60km/h。本次實(shí)施半幅工程量。標(biāo)準(zhǔn)段路基寬20m,其各部分組成為6.25m綠化帶+3.5m硬路肩+7m行車(chē)道+3.25m中間帶,橋梁設(shè)計(jì)荷載為公路I級(jí)。技術(shù)指標(biāo)按交通部頒《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTGB01-2014)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。由于按半幅施工,全線雨水管、污水管各計(jì)一道,位于道路綠化帶下,雨水管道埋深較淺。污水管道距道路中心線16.75m處,管徑為DN400-DN800,其中DN800鋼筋混凝土二級(jí)污水管(承插口)約1517m,由于有設(shè)計(jì)縱坡,污水管道埋深5.23~5.9m,各種型號(hào)的污水檢查井97座。

        2 地質(zhì)情況

        根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆探、室內(nèi)土試驗(yàn)資料及靜力觸探分析,擬建工程勘察深度范圍內(nèi),地基土自上而下分為9層,自上而下描述如下:

        (1)表土:褐灰色,上部含植物根莖,下部以粘性土為主,該層層底標(biāo)高一般3.96~4.07m,層厚一般0.90~1.00m;河道中心部位水深約3.20~3.50m,河底臭淤泥厚約0.10~0.20m。該層土欠均質(zhì),結(jié)構(gòu)松散,低強(qiáng)度。

        (2)粉土:黃褐色~淺灰色,濕~很濕,中密,含鐵錳氧化物及浸染物,具水平微層理。搖振反應(yīng)中等,土面無(wú)光澤,干強(qiáng)度及韌性低。層底標(biāo)高1.47~1.96m,厚度2.00~2.60m。該層土河道部位大部缺失,屬中壓縮性中等強(qiáng)度地基土。

        (3)粉砂:灰~青灰色,飽和,中密,單粒結(jié)構(gòu),以石英、長(zhǎng)石、云母等為主要礦物成分,粘粒含量為1.4~2.2%,顆粒均勻,級(jí)配不良。層底標(biāo)高-3.04~-2.83m,厚度4.30~5.00m。該層土場(chǎng)區(qū)均有分布,較穩(wěn)定,屬中壓縮性、中等強(qiáng)度地基土。

        (4)粉質(zhì)粘土:黃褐色,可塑,水平層理,含鐵錳斑漬,粘粒集合體呈絮狀結(jié)構(gòu)。無(wú)搖振反應(yīng),有光澤,中等高干強(qiáng)度及韌性。層底標(biāo)高-9.14~-8.23m,厚度5.40~6.10m。該層土屬中壓縮性地基土,工程地質(zhì)條件較好。

        (5)粉質(zhì)粘土夾粉土:淺灰色~灰黃,飽水,軟塑~可塑,局部含有機(jī)質(zhì),無(wú)搖振反應(yīng),稍有光澤,中等干強(qiáng)度及韌性;夾層粉土呈稍密狀態(tài),水平微層理。該層土欠均質(zhì),兩者厚度比約5:1。層底標(biāo)高-12.64~-12.33m,厚度3.50~4.10m。該層土場(chǎng)區(qū)普遍分布,屬中壓縮性地基土,工程地質(zhì)條件一般。

        (6)粉土:灰黃色~淺灰色,濕~很濕,中密,含云母碎片,具水平微層理。搖振反應(yīng)迅速,土面無(wú)光澤,干強(qiáng)度及韌性低。層底標(biāo)高-15.34~-15.13m,厚度2.70~2.80m。該層土全場(chǎng)分布,屬中等壓縮性地基土。

        7層以下略,施工期間地下水埋深約2.0m。

        3 初步設(shè)想

        由于表土中含腐植物較多,穩(wěn)定性差,層厚僅1.05m左右,所以將表土整體揭除,這樣既能方便施工,又能降低基坑總體深度,邊坡更穩(wěn)定安全。因?yàn)槿€距離較長(zhǎng),基坑呈長(zhǎng)條狀,周邊水系發(fā)達(dá),基坑開(kāi)挖前需降水一星期左右,故計(jì)劃采用管井降水方案,為方便施工,沿施工段面單側(cè)(路基外側(cè))布置管井。

        因降水范圍內(nèi)底層為粉質(zhì)粘土,透水性差,水平滲透系數(shù)為0.05m/d,故本基坑降水為潛水完整井。

        施工計(jì)劃每次開(kāi)挖長(zhǎng)度最長(zhǎng)不超過(guò)100m,基坑底寬度考慮可操作性,采用3m底寬,計(jì)劃采用二級(jí)放坡開(kāi)挖,先將表層填土1.05m挖除,則最大基坑深度4.85m,考慮過(guò)濾器長(zhǎng)度,則基坑降水深度Sw=5.43m,含水層厚度取最大H=6.05m。由于現(xiàn)場(chǎng)條件限制,降水井沿基坑一側(cè)布置,管井間距計(jì)劃為10m。

        圖1 管井平面布置示意圖

        表1 水文地質(zhì)資料

        根據(jù)地質(zhì)情況和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),平均滲透系數(shù)取k=2.52m/d。

        計(jì)算過(guò)程:

        (1)基坑總涌水量計(jì)算:

        現(xiàn)場(chǎng)管井降水?dāng)嗝娌贾檬疽鈭D如下,該地層為均質(zhì)潛水含水層按照按《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-2012)中公式7.3.7-1進(jìn)行計(jì)算降水影響半徑。

        圖2 基坑降水示意圖

        Sw=5.43m,按《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-2012)中,第7.3.7條。

        因現(xiàn)場(chǎng)條件限制,降水井僅一側(cè)排列,故r0取6.3m。

        根據(jù)基坑邊界條件選用以下公式計(jì)算:

        Q為基坑涌水量;

        k為滲透系數(shù)(2.52m/d);

        H為含水層厚度(6.05m);

        R為降水井影響半徑(42.4m);

        r0為基坑等效半徑(6.3m);

        Sd為基坑水位降深(4.85+0.5-0.95=4.4m)。

        Sd=(D-dw)+S

        D為基坑開(kāi)挖深度(4.85m);

        dw為地下靜水位埋深(0.95m);

        S為基坑中心處水位與基坑設(shè)計(jì)開(kāi)挖面的距離(0.5m)。

        通過(guò)以上計(jì)算可得基坑總涌水量為131.2m3。

        (2)降水井?dāng)?shù)量確定:

        單井出水量計(jì)算:

        q0=120πrslk1/3=120×3.1416×0.085×1×2.521/3=43.61m3/d

        降水井?dāng)?shù)量計(jì)算:

        n=1.1Q/q0

        q0為單井出水能力(m3/d);

        rs為過(guò)濾器半徑(0.085m);

        l為過(guò)濾器進(jìn)水部分長(zhǎng)度(1m);

        k為含水層滲透系數(shù)(2.52m/d)。

        通過(guò)計(jì)算得井點(diǎn)管數(shù)量為2個(gè)。

        圖3

        如圖3所示,距兩個(gè)井管8.04m處降水深度能代表基坑內(nèi)地下水位深度,因此計(jì)算該點(diǎn)降水深度,如能滿足設(shè)計(jì)降水深度4.4m,即可。

        (3)基坑在管井對(duì)側(cè)邊緣(距管井中心距離6.3m處)水位降深計(jì)算:

        故該井點(diǎn)布置方案滿足施工降水要求。

        4 施工效果

        該項(xiàng)目污水管道在2018年10~11月之間施工,實(shí)際地下水位與設(shè)計(jì)相符,在管井連續(xù)降水大約7d左右進(jìn)行基坑開(kāi)挖,當(dāng)開(kāi)挖至基坑底時(shí),發(fā)現(xiàn)基坑邊坡有少量滲水現(xiàn)象,造成下級(jí)邊坡有少量滑塌的現(xiàn)象,經(jīng)繼續(xù)降水效果不佳,其實(shí)際降水深度未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求,后來(lái)采取局部設(shè)置井點(diǎn)降水進(jìn)行補(bǔ)救。

        分析其成因,我方認(rèn)為有以下幾個(gè)方面的因素:

        (1)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-2012)中,一般假定均采用封閉基坑,所提供的計(jì)算公式,均為管井在基坑周?chē)贾瞄]合狀,按干擾群井為基礎(chǔ)的計(jì)算。對(duì)于單側(cè)降水計(jì)算沒(méi)有現(xiàn)成計(jì)算公式,而項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)采用了單側(cè)管井,無(wú)法形成閉合效果,所以其計(jì)算公式有所偏差。

        (2)土層地質(zhì)不均勻,其滲透系數(shù)需要現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),經(jīng)取三個(gè)單井抽水試驗(yàn),其單井實(shí)際出水量為36.9m3/d、38.5m3/d和42.1m3/d。

        (3)根據(jù)《建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范》(JGJ/T111-98)中,對(duì)于條狀基坑,潛水完整井按公式6.5.2-5進(jìn)行計(jì)算。

        其降水深度與現(xiàn)場(chǎng)相近。

        5 結(jié)論

        因試驗(yàn)數(shù)據(jù)不完善,建議在實(shí)際施工過(guò)程中,先打幾口試驗(yàn)井,進(jìn)行滲透系數(shù)測(cè)定。另外,對(duì)于條狀基坑盡量采用《建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范》(JGJ/T111-98)進(jìn)行計(jì)算。以上淺見(jiàn)僅為個(gè)人意見(jiàn),供同行們進(jìn)行參考。

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