葉國強

（福建省水利水電工程局有限公司，福建 泉州362000）

1 選取試驗段

選取的試驗段為主線K0+000～K0+800段，地下水主要分布有第四系孔隙潛水為主，受大氣降水補給，水位埋深0.40 m～3.10 m，水位標高1140.51 m～1219.30 m。不良地質(zhì)與特殊巖土，地表主要出露地層為〈1-1-1〉細砂（Q4eol）和〈1-1-2〉細砂（Q4eol），承載力為80 kPa～90 kPa，厚度約2.00 m～4.00 m。

本試驗段管道位置原地面為1220.40 m～1224.96 m，平均標高為1222.68 m，槽底標高為1218.09 m～1218.79 m，平均標高為1218.44 m，平均開挖深度4.24 m，經(jīng)實地探測平均地下水位1219.74 m，平均降水深度1.30+1.00=2.30 m。管道基礎完全處于〈1-1-1〉細砂（Q4eol）和〈1-1-2〉細砂（Q4eol）中，存在發(fā)生管涌的可能性。

2 降水程序、方法和內(nèi)容

2.1 整體施工順序

實地開挖探測（確定是否降水）→定位放線→確定井位→射水成孔→安裝井管→下濾料→安裝主管→開始降水→管道安裝完畢后停止降水。

2.2 降水方案實施

根據(jù)實地現(xiàn)場每隔200 m進行實地開挖測量，測量出實際水位及需要的降水深度，如果實際水位底于設計管底標高可不進行降水。試驗段現(xiàn)場進行探測共五個點，每個點的水位都高于基底標高，整段需要進行降水。水位相對比較平均，需要進行降水2.30 m。

依據(jù)地質(zhì)報告及現(xiàn)場勘測結(jié)合施工經(jīng)驗，試驗段計劃采用輕型井點降水方法。

受真空泵吸力的限制，采用輕型井點降水其水位降低在4.00 m～5.00 m。為保證降水達到設計高程要求，對高于降水高度的采用明挖降低地面高程，根據(jù)測量數(shù)據(jù)，本試驗段將布設井點管位置于原地面下挖1.00 m～2.00 m處。在下挖過程中不宜開挖過深，過深會導致施工工作面無法開展不利施工、在不知水位情況開挖過深至水位線，會導致邊坡不穩(wěn)定安全系數(shù)降低，容易出現(xiàn)安全事故。

本試驗段（K0+00～K0+800）經(jīng)原地面測量平均開挖深度4.24 m，經(jīng)實地探測平均地下水埋深2.94 m，平均降水深度1.30+1.00=2.30 m。管道基礎完全處于〈1-1-1〉細砂（Q4eol）和〈1-1-2〉細砂（Q4eol）中，存在發(fā)生管涌的可能性，滲透系數(shù)取值在8.00 m/d～12.00 m/d范圍。

2.2.1 真空井點結(jié)構(gòu)布置

（1）機具設備

機具設備系統(tǒng)由井點管、管下端有濾管、連接管、集水總管、抽水設備等組成。井點管，采用直徑40 mmPVC塑料柔性管做為井點管，長度8.00 m（包含下端1.50 m濾管）。在管壁上鉆打梅花狀滲水孔，孔徑12.00 mm，孔隙率控制在15.00%～18.00%；管壁外設兩層濾網(wǎng)，濾網(wǎng)采用30～80目的尼龍網(wǎng)。井點管上端直接引至集水總管，長度根據(jù)距抽水設備確定。集水總管，集水總管用直徑110 mm的鋼管分并設連接井點管接口，每臺抬水泵設一總管，總管連接16個井點管。抽水機共設8臺，其中一臺為17.60 kW用于射水成孔，7臺16.20 kW用于排水。每臺獨立進行抽水。

（2）井點布置

降水實施中為保證不影響基坑開挖、管道安裝、閥門安裝等作業(yè)，考慮水位降低后基坑上口寬度可控制在6.00 m以內(nèi)，我們采用單排（單側(cè)）井點，布置在地下水上游一側(cè)。井點間距為1.50 m（詳見如下計算），單排井點布置圖見圖1。本次試驗段按平均數(shù)值進行計算。

降水井計算：溝槽長度暫按20.00 m計算，降水井采用機井成孔。取單個井段作為計算單位，井段按長20.00 m，寬6.00 m，打井眼直徑為300.00 mm，內(nèi)裝40.00 mm直徑的塑料，單井深度：7.00 m。

土層滲透系數(shù)：K＝10 m/d（取中間值）

水位降深：S=2.30 m

基坑面積：A＝20×6=120 m2

基坑等效半徑：r0=η（L+B）/4=1.06（20+6）/4=6.89 m

基坑涌水量計算：

單口管井極限出水能力：

設計降水井數(shù)：1.10×Q÷q＝1.10×448.83÷40.47=12.20≈13口

考慮部份有中砂層滲透系數(shù)較大等因素，井口數(shù)量取14口。

井間距為20/（14-1）=1.53 m，故取1.50 m。

圖1 單排井點布置圖

2.3 降水井施工

成孔：井點管的埋設可用射水法、鉆孔法和沖孔法成孔，根據(jù)《巖土工程勘察報告》本工程的基本土層在①層細砂和②層中砂層段；根據(jù)工程施工線路較長等特點；同時參照當?shù)氐慕邓煽坠に嚪椒ê徒?jīng)驗；我們采用射水法進行成孔。在成孔時孔壁循環(huán)水加入粘土進行護壁，井孔直徑110.00 mm，孔度標高底于濾管底標高0.50 m～1.00 m。采用中粗砂做為濾料回填井管與孔壁間隙并在距地面1m處用粘土封孔，中粗砂濾料回填數(shù)量應大于計算數(shù)量的85%。

下管：成孔后泥漿清孔檢驗合格后，迅速進行井點管的埋設，井點管為內(nèi)徑40.00 mm的塑料管，濾管長度為1.50 m水管，出地面管直接接至排水總管，長度根據(jù)實際情況進行預留。

填濾料：井管安裝固定后，及時填濾料，濾料采用現(xiàn)場已有的中砂，填料時由孔口直接填入，填料均勻連續(xù)，并隨時測量填料深度，濾料填后及時封孔。

降水：進行降水工作，即開起抽水設備，抽水設備應有備用，發(fā)現(xiàn)設備損壞及時維修更換，確保正常降水。配有相應功率的發(fā)電機組［1］。

降水主要設備選用：①水泵：水泵選用砂泵；生產(chǎn)率220 m3/h，揚程22 m，抽吸真空高度7.00 m，吸口直徑50 mm，電動機功率5.50 kW，轉(zhuǎn)速1450 r/min，共8臺；②柴油發(fā)電機：17.60 kW共1臺，16.20 kW共7臺；挖掘機：220（斗容積1 m3）1臺；裝載機：龍工50共1臺。

3 井點排水方案實施

現(xiàn)場依據(jù)溝槽開挖進度每400 m間距選擇一低洼處進行排放并遠離溝槽250.00 m，排水工序主要有水泵總管接出排水軟管→排水溝槽→排水場地。

排水軟管：為保證排水水泵的移動及地形影響，水泵排水時用軟管連接水泵總管送出40m后連接排水溝槽。

排水溝槽：排水溝槽從排水始點至排水終點距離250.00 m，排水溝槽為滿足4臺水泵同時排水的水量要求，本排水溝槽設計底寬50 cm，高50 cm，放坡按1∶1，溝槽表面用塑料模布鋪設防止?jié)B水，溝槽沿抽水水流方向有0.30%的坡度［2］。

排水場地：為避免水淹沒村民農(nóng)田、村民民房、地面上建（構(gòu)）筑物和道路，排放處設在相對低洼處，排水場周邊用土進行圍擋，圍擋底寬2.00 m，頂寬1.00 m，高1.00 m。排水處為保證排水量能低于滲透量保證排水的集中滲透，根據(jù)現(xiàn)場實際情況大概每400m段設一排水處，每處排水面積841.60 m2，現(xiàn)場取1.50 hm2。排水處面積計算：

式中：VP為設計滲透量=（33690÷2）=16845 m3；K為滲透系數(shù)=10 m/d=0.41 m/s；J為水力坡降，取0.80；A為有效滲透面積。

由上式可知：A=VP/（KJA）

經(jīng)計算A=841.60 m2。

根據(jù)《巖土工程勘察報告》和試驗段實際管線周邊進行勘察，因本工程的地形、地貌特征主要有固定沙丘、半固定沙丘、流動沙丘，為保證排水溝的流水坡度，必需對沙丘進行開挖清理，在排水溝沿線進行大致的整平后再進行排水溝開挖。另外因排水溝及臨時排水場地涉及當?shù)卮迕竦耐恋貑栴}，在實施中為保證試驗段順利進行，跟當?shù)卮迕穹e極溝通后，對排水涉及到的土地進行臨時征用［3］。

根據(jù)方案進行排水所產(chǎn)生的工程量數(shù)據(jù)如下（試驗段共設兩處排水場地，每400m一個）：

排水溝槽土方開挖：（0.50+1.50）÷2×0.50×250×2=250 m3；排水溝槽土方回填：（0.50+1.50）÷2×0.50×250×2=250 m3；排水場地臨時征：1.50×2=3 hm2；塑料膜布鋪設：（0.50＋0.71×2＋0.20×2）×250=580 m2。

4 明水排水方案

由于地勢相對低平，便于降水匯集，且排泄條件差。根據(jù)施工現(xiàn)場實地勘察，本標段有碟形洼地2處。

本標段碟形洼地位置處于主線K0+100和K0+1300兩處，兩處的位置比較接近并有小徑溝接連，水系相通并有外部支流地表水補充。經(jīng)實地測量洼地地表水面積為1052.00 m2和955.00 m2，平均水深為1.20 m。

為保證地下水降水要求必需先排除地表水，根據(jù)地下水計算出的影響半徑（45.38 m）及本地表水與管線中心位置，本段的洼地地表水的排水范圍要全部排除。排水步驟如下：①用粘性土截流外部支流地表水的補充，粘生土在回填第一層時用機械盡可能把粘性土擠壓到原砂性土以下以保證補充水量盡可能的被隔斷，回真粘性土高于地表水30.00 cm［4］。②用粘性土把兩處洼地地表水隔斷，做法同上。③用5.50 kW離心泵進行排水，水排放至降水方案預先施工好的排水溝然后排至排水場地。④地表水排放完后進行地表清理并進行地下水降排實施。洼地地表水排水工程量：

粘性土回填（包括材料費）：（3+1）÷2×1.50×22×3=198.00 m3

5.5 kW離心泵臺班：（1052+955）×1.20÷60÷8=5.02=6臺班

地表清理：1052+955=2007.00 m2

5 效果評價

5.1 降水效果

試驗段（K0+00～K0+800）從3月14日開始施工至4月10日完成，排水井點從3月14日至3月21日基本完成，井間距1.50 m，降水從3月22日至4月10日完成并已進行管道安裝及土方回填工作。經(jīng)試驗后證實本次井點采用射水法成孔速度較快、成孔質(zhì)量高，符合本工程特點；經(jīng)降水試驗證實我們選定的降水方案能滿足施工要求、降水水位都控制在基坑底以下1.20 m范圍、降水時間周期較短、效果比較理想，降水成本較底。

降水統(tǒng)計如下（井點全部完成，降水完成200 m）：井點數(shù)量484井，降水量33690.00 m3，降水深度2.30 m。

降水數(shù)據(jù)分析：本方案按20 m長進行基坑涌水量計算與實際管道施工完成所發(fā)生的降水量，兩者進行對比：Q實=37530 m3÷10（從3月22日至3月31日降水天數(shù)）÷（200（完成管道）÷20（試驗計算段））=336.90 m3≤Q計算=448.83 m3，所以本降水方案可行。

5.2 排水效果

經(jīng)試驗段排水后，排水效果滿足方案進度要求。受地形、地貌和當?shù)丨h(huán)境影響排水只能設置排水溝槽和排水場地。每400 m段設置一個排水場地，在施工時基本保持在四個總管同時排水，進度循環(huán)進行，所以排水溝槽及排水坑斷面尺寸滿足排水要求。

根據(jù)主管線及支線現(xiàn)場實地勘察，地形、地貌及地下水位情況，進行降、排水的實際情況與試驗段基本一致，所以降、排水方案可按試驗段方法實施［5］。

6 結(jié)語

根據(jù)試驗段的井點降排水效果看，在沙地高水位地下施工中，通過將剛性井點管改成柔性井點管不僅移動方便、重量輕、成孔率高、邊坡開挖安全穩(wěn)定且工程成本并未有明顯的增加?？稍诠こ毯笃谌嫱菩斜臼┕し桨?。