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        輕型井點(diǎn)與管井組合降水在深基坑工程中的應(yīng)用

        2020-07-25 09:07:20許俊朋張洪欣梁寧
        工程建設(shè)與設(shè)計(jì) 2020年12期
        關(guān)鍵詞:井管管井井點(diǎn)

        許俊朋,張洪欣,梁寧

        (1.河南省地礦局第三地質(zhì)勘查院,鄭州451464;2.河南省金屬礦產(chǎn)深孔鉆探工程技術(shù)研究中心,鄭州451464)

        1 工程概況

        康莊社區(qū)A 區(qū)項(xiàng)目基坑長(zhǎng)270m,寬210m,現(xiàn)場(chǎng)地面標(biāo)高83.00~84.00m,基坑開挖深度為10.00~11.40m,土釘墻+微型樁復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu),管井+輕型井點(diǎn)組合降水,結(jié)合周邊環(huán)境及工程水文地質(zhì)條件,屬于二級(jí)基坑,支護(hù)使用年限12 個(gè)月。

        2 場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件

        2.1 場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)

        根據(jù)鄭東新區(qū)康莊社區(qū)A 區(qū)項(xiàng)目巖土工程勘察報(bào)告顯示自上而下分層描述如下:(1)雜填土:雜色,稍密,夾有磚塊、混凝土塊等建筑垃圾,主要以粉土為主。厚0.7~2.4m。(2)粉土:褐黃色,稍濕,稍密,韌性低,局部夾有薄層粉質(zhì)黏土。厚度1.0~3.8m。(3)粉土:褐黃色,稍濕,稍密~中密,韌性低,局部夾有薄層粉質(zhì)黏土。厚度1.1~3.7m。(4)粉質(zhì)黏土:灰褐色,可塑,可塑,韌性中等,含有螺殼碎片,鐵質(zhì)銹斑。厚度0.6~2.9m。(5)粉土:褐黃色,濕,中密,韌性低,含有鐵質(zhì)銹斑。螺殼碎片。厚度1.1~3.6m。(6)粉土:灰褐色,濕,稍密~中密,含有鐵質(zhì)銹斑,局部夾有薄層細(xì)沙。厚度2.0~6.4m。(7)粉砂:褐黃色,飽和,密實(shí),局部夾有薄層粉土,厚度3.3~3.8m。(8)粉質(zhì)黏土:黃褐色,硬塑,干強(qiáng)度、韌性中等。含灰色斑點(diǎn),鐵質(zhì)銹斑。厚度2.3~14.3m。

        2.2 水文地質(zhì)條件

        場(chǎng)地內(nèi)地下水類型為第1 層上層滯水,水位埋深4.5~6.4m,第2 層為孔隙潛水,水位埋深6.8~8.5m。2 層水均影響基坑開挖和基礎(chǔ)施工,地下水主要來源是大氣降水和地下徑流補(bǔ)給及生活用水滲漏,地下水埋深淺,水量豐富,主要排泄方式為地下徑流和人工開采。根據(jù)區(qū)域資料,水位年變幅約在2.0~3.0m,近5 年歷史最高水位約在1.5m。

        3 施工難點(diǎn)

        根據(jù)場(chǎng)地地勘報(bào)告,第4 層為粉質(zhì)黏土層,埋深在6.5~7.6m,此層會(huì)形成隔水層,開挖過程中,第4 層上部滯水層會(huì)出現(xiàn)沿基坑坡面向外滲水涌砂問題,威脅基坑安全,如何快速有效地疏干基坑內(nèi)滯水及基坑坡面滲水是基坑施工的難點(diǎn)。

        4 降水方案及參數(shù)設(shè)定

        4.1 降水方案設(shè)計(jì)

        針對(duì)基坑降水施工難點(diǎn),應(yīng)對(duì)難點(diǎn)技術(shù)方案有:(1)在坡面滯水層合理設(shè)置泄水孔,及時(shí)引排土層中滯水;(2)基坑上部淺層滯水采用一級(jí)輕型井點(diǎn)降水,在基坑邊坡布置若干組;基坑下部潛水采用管井降水,沿基坑內(nèi)外合理布置;(3)坑內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的疏干井點(diǎn),加快基坑開挖土體的疏干速度;(4)基坑開挖至基坑下3m 時(shí),統(tǒng)一布設(shè)輕型井點(diǎn),與管井形成整體降水體系,全面降水。

        4.2 管井設(shè)計(jì)參數(shù)

        4.2.1 降水井?dāng)?shù)量確定

        第二層潛水區(qū)內(nèi),按無壓完整井計(jì)算基坑總涌水量計(jì)算:

        式中,Q為基坑涌水量;k為滲透系數(shù),m/d;H為含水層厚度,m;R為降水井影響半徑,m;r0為基坑等效半徑,m;S為基坑水位降深,m[1]。通過以上計(jì)算可得基坑總涌水量為Q=26 317.45m3/d。

        式中,q為單井允許最大進(jìn)水量,m3/d;rs為過濾器半徑,m;l為過濾器進(jìn)水部分長(zhǎng)度,m。通過計(jì)算單井出水量為265.6m3/d,管井布井?dāng)?shù)量109 口。

        4.2.2 管井構(gòu)造和布置

        井管采用內(nèi)徑400mm,長(zhǎng)0.9m,壁厚50mm 厚無砂混凝土管,成孔直徑600mm,井間距20~25m,井深自然地面下25m,基坑內(nèi)外均勻布置管井?dāng)?shù)量109 口,此外,在基坑中心處布置一口觀測(cè)井。距坡頂線外側(cè)1~1.5m 內(nèi)呈環(huán)線閉合布置,井間距20~25m,均勻合理布置在基坑內(nèi),通過測(cè)量觀測(cè)井水位符合降深要求后方能開挖,通過觀測(cè)井的水位變化情況及時(shí)增減降水井運(yùn)行數(shù)量,保證土方開挖和基坑支護(hù)安全施工。

        4.3 輕型井點(diǎn)布置及設(shè)計(jì)參數(shù)

        針對(duì)弱透水層第4 層上部滯水,采用輕型井點(diǎn)降水方案,在基坑向下開挖支護(hù)至3m 時(shí),作為輕型井點(diǎn)降水起始點(diǎn),抽水真空泵設(shè)置在基坑2 層臺(tái)階上,沿基坑周邊環(huán)型布置。

        輕型井點(diǎn)設(shè)計(jì)參數(shù):成孔直徑200mm,成孔深度大于濾管埋深0.5m,井點(diǎn)間距1.4m,每組20 眼,井點(diǎn)管采用φ32mm 的新型PP-R 管材,每根長(zhǎng)約3.5m,濾管長(zhǎng)0.8~1m,集水總管采用φ50mm 的新型PP-R 管材連接。

        5 組合降水施工工藝及方法

        管井降水工藝流程:井點(diǎn)放線定位→鉆孔→井管安裝→回填濾料→洗井→安裝抽水設(shè)備→抽水試驗(yàn)→鋪設(shè)排水總管及沉砂池→聯(lián)網(wǎng)抽水[2]。

        管井施工:采用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的正循環(huán)鉆機(jī)成孔,直徑600mm,自造泥漿護(hù)壁,鉆孔施工完成后,立即下入內(nèi)徑400mm 無砂水泥井管,下管要保證垂直居中。下管后,從井口四周均勻回填濾料,礫料規(guī)格3~5mm,礫料不應(yīng)含土和雜物。井管離地面2m 范圍內(nèi)四周用黏性土回填并封口。管井抽水前先用空壓機(jī)洗井,清除管內(nèi)泥沙,洗出清水為止,以保證出水順暢。成井后安裝抽水設(shè)備,進(jìn)行試抽水,鋪設(shè)排水總管及沉砂池,聯(lián)網(wǎng)抽水,做好水位觀測(cè)和抽水含沙量記錄。

        輕型井點(diǎn)降水工藝流程:井點(diǎn)放線定位→沖孔成孔→下設(shè)井點(diǎn)管→灌填濾料→鋪設(shè)集水管→連接集水管與井點(diǎn)管→安裝抽水設(shè)備→試抽→正式抽水。

        輕型井點(diǎn)施工:采用高壓水沖孔器成孔,孔徑200mm,孔深比濾管底0.5m。濾管部位采用在井管與孔壁之間及時(shí)用潔凈的中粗砂均勻密實(shí)填灌,在成井孔口下1m 范圍內(nèi)用黏性土封孔,降水設(shè)備連接檢查完畢后,洗井和試抽水,水泵一旦啟動(dòng),就要連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),不能中斷。

        6 取得的效果

        本工程采用管井與輕型井點(diǎn)相結(jié)合的降水方案,歷時(shí)35d,迅速疏干了基坑內(nèi)上層滯水和下層潛水,基坑挖至設(shè)計(jì)深度,槽底無積水,邊坡無滲水,為土方開挖和后續(xù)工程施工創(chuàng)造了條件。

        7 綜合評(píng)價(jià)

        實(shí)踐證明,采用管井與輕型井點(diǎn)結(jié)合方式進(jìn)行深基坑降水,輔以合理的施工工藝,能在短時(shí)間內(nèi)迅速疏干基坑內(nèi)上層滯水,并能有效封擋基坑外潛水滲流到基坑內(nèi),彌補(bǔ)了在深基坑降水中采用單一降水的不足,在工程施工中取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益、安全效益和社會(huì)效益,為鄭州東區(qū)類似工程施工提供了借鑒樣本。

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