谈城市排水雨水方涵施工降水井布置

郝红心

(太原市市政公用工程质量监督站，山西太原 030012)

1 工程概况

太原市小店区人民南路，起止通达街至10号线南街，其中从通达街到化章街为现状路，长1.36 km，现状路分为两段，通达街至育才小学段为城市道路，三块板断面，总宽50 m，长约434 m;育才小学至化章街现状为公路，宽约13.5 m，长约929 m。该段雨水属规划大村雨水泵站系统，服务范围北起电子街，南到规划十号路，西起汾河，东到真武路，并转输经济区大昌路雨水汇水范围。总汇水面积约为2 154 hm2。设计雨水管方涵BH=3.0 m×2.0 m;双孔2BH=2×3.4 m×2.0 m，管线由北向南敷设至十号线，接入十号线设计雨水方涵，再由东向西最终入规划大村雨水泵站，抽排入汾河。

2 水文情况

根据2011年9月由太原市市政工程设计研究院完成的《工程地质勘察报告》显示:本施工段K0+000～K1+363，地下水类型为孔隙潜水，地下水静止水位埋深介于3.6 m～5 m之间，静止水位标高介于768.75～769.62之间;K1+363～终点，地下水类型为孔隙潜水，地下水静止水位埋深介于0.9 m～2.5 m之间，静止水位标高介于769.00～770.42之间，土壤液化程度严重，为了保证施工的正常进行，防止出现流沙、边坡失稳和沟槽的承载力下降，必须做好沟槽的降水工作。

3 地质情况

根据2011年9月由太原市市政工程设计研究院完成的《工程地质勘察报告》显示:施工段落属于冲洪积倾斜平原，属于太原盆地次稳定工程地质亚区，地势整体呈北高南低。K0+000～K0+550段旧路结构层以下分别为填土(厚度介于0.8 m～0.9 m)，粉质粘土(厚度介于2.3 m ～3 m)，粉土(厚度介于8.2 m ～8.9 m);K0+550～K1+363段原地面以下分别为填土(厚度介于0.7 m～2.6 m)，粉土(厚度介于 2.4 m ～4 m)，粉土(厚度介于 6.2 m ～8.3 m);K1+363～终点段原地面以下分别为填土(厚度介于0.7 m ～1.6 m)，粉质粘土(厚度 4.5 m)，粉土(厚度介于 5.7 m ～6.2 m)，粉质粘土(厚度介于1.8 m ～3.8 m);根据设计图纸中雨污水管道的埋深得知，管道埋设在粉土层，而地基承载力在120 kPa，故设计采用换填干插片石、碎石等方式进行改变地基承载力。

4 工程的难点与特点

1)该项目旧路改造施工区域(通达街至化章街)场地狭窄，红线紧邻建筑物，沟槽左右两边靠近居民小区楼房，降水时考虑降水对建筑物的影响，需加强沉降观测。

2)工期紧，后续工序工程量大。

3)对红线相邻浅基础建筑物易造成地基扰动、墙体裂缝甚至倒塌等事故。

4)降水深度大，雨水方涵深度在地下水位以下5 m～10 m左右，降水线路长，雨水方涵施工降水长度达3 380 m。

5)部分地段属市区施工，环境保护要求高。

5 降水井排水沟设计

根据现场实际情况，旧路改造段(通达街至化章街)，采用水管将抽出的地下水排入就近现有雨污水管道，化章街往南农田段，拟采用在原地面下挖排水明沟，沟深为0.8 m，沟底宽为0.8 m，沟内坡度为1∶1，沟底铺设塑料膜，将抽出的地下水通过排水明沟分别排入全线已有三段沟渠中。如施工范围附近无条件开挖明沟，则可通过水管将水抽入灌溉沟渠。

6 降水方案的选择

根据本工程现场水位情况，拟采用深井井点降水，具体由滤水井管、吸水管和抽水设备等组成。该降水方法具有井距大，易于布置，排水量大，降水深(＞15 m)，降水设备和操作工艺简单，可代替多组轻型井点作用、施工速度快等特点，适用于地下水丰富、降水深、面积大、时间长的降水工程。本降水工程采用孔径800 mm，无砂滤水管外径400 mm，内径300 mm，每节长度0.95 m，壁厚5 cm，在滤水管与井壁的环形空间内填5 mm～10 mm碎石作为过滤层。

7 降水井设计计算

选取其中100 m长线路，开挖上口宽21 m，挖深7 m为例，计算井间距和井个数，保证降低后的地下水位与槽底的最小深度大于1 m。

1)井点管埋置深度:

其中，H为井点管的埋设深度，m;H1为井点埋设面至基坑底面距离，取该段最大值7 m;h为沟槽最深挖掘面至降水曲线点的安全距离，取2 m;i为降水曲线坡度，与土的渗透系数、地下水流量等因素有关，根据实验确定，查表可知双排井点降水可取0.1;L为井点管中心至基坑中心水平距离，根据施工需开挖情况，取12.5 m;l为滤管每节长度，取 0.95 m。

则 H=14.2 m。

K0+000～K1+360段降水井剖面图见图1。

图1 K0+000～K1+360段降水井剖面图

其中，Q为总涌水量，m3/d;K为渗透系数，暂根据设计院地质报告，按中砂层取15 m/d;S为水位降低值，取8.5 m，为静止水位线至沟槽底部加降水安全距离;R为抽水影响半径，R=1.95S×为假想半径25.86 m;A为基坑井点管所包围的面积:21×100=2 100。

将以上数据代入公式求得:

总涌水量 Q=2 632.942 m3/d=0.030 5 m3/s。

3)深井过滤器进水部分每米井的单位进水量:

4)深井过滤器进水部分需要的总长度:

5)假定深井数进行试算确定深井井点数量，当井数为14个时，取 H2=H －S=2.7 m。

2)沟槽总涌水量计算。因地质勘察报告中未给出透水层厚度，按无压完整井考虑。

其中，H2为抽水影响半径为R的一点水位，m;n为深井数，个;r为深井半径，m。

此数值符合 nh0=14×1.087=15.214 m，Q/q≈15 m 条件。

6)深井井点的布置需要考虑工程的平面尺寸，经过多次试排后，确定的14个深井井点距离该沟槽降水曲线最高点的距离如下:

则:log(x1·x2·x3·x4·x5·x6·x7·x8·x9·x10·x11·x12·x13·x14)=20.237。

再根据下式计算涌水量:Q=1.366K×［(2H －S)·S］/［logR－log(x1·x2·x3·x4·x5·x6·x7·x8·x9·x10·x11·x12·x13·x14)/n］=2 730.464 m3/d=0.031 6 m3/s。

图2 K0+000～K1+360段100 m×21 m平面井点布置图

8 结语

降水井布置计算的总涌水量与前式计算的总涌水量相近，故总涌水量、深井井点数和布置距离满足本工程降水要求。结合该雨污水主线设计在市内旧路段，综合考虑单孔雨水方涵开挖深度，工期紧，需要快速降水，拟在K0+000～K1+360雨水方涵施工段设置双排深井降水井降水，降水井点布置如下:将降水井布置在雨污水沟槽之间、雨水两侧，距离雨水沟槽上口边2 m处，井间距15 m，井深20 m，两侧降水井交错布置。

K0+000～K1+360段100 m×21 m平面井点布置图见图2。

［1］GB 50268-2008，给水排水管道工程施工及验收规范［S］.

［2］太原市南部新区人民路道排工程地质勘察报告［R］.2011.

［3］JGJ/T 111-98，建筑与市政降水工程技术规范［S］.

［4］CECS 246∶2008，给水排水工程顶管技术规程［S］.

［5］GB 50268-2008，给排水管道工程施工及验收规范［S］.