管井降水在唐河地下涵工程中的应用

2014-02-27王刚晴王五星

治淮 2014年2期

关键词：唐河井管管井

王刚晴王五星

管井降水在唐河地下涵工程中的应用

王刚晴王五星

一、基本资料

1.工程概况

唐河地下涵工程位于唐河与新汴河交汇处，呈倒虹吸布置，共12孔，每孔宽5.0m，高度5.6m。地下涵涵身总长304m，涵身宽度70.6m；新汴河主河槽以下洞身段底高程7.27～7.07m，每节长度均为25m，共200m，进出口斜坡段长度各36m，每节18m。该工程混凝土约7万m3。

2.工程地质

根据勘探孔揭露情况，将地层自上而下分述如下：

第①层（Qs4）：素填土，粉质粘土，棕黄色，灰黄色，可塑，含砂礓，中等压缩性。层厚3.60～4.10 m，层底高程20.45～20.80m。

第②层（Qal3）：粉质粘土，棕黄色，灰黄色，可塑或硬塑，含砂礓，中等压缩性。层厚3.00～6.20 m，层底高程14.25～17.80 m。

第③层（Qal3）：粉质粘土、粘土、重粉质壤土夹砂壤土、轻粉质壤土、粉土，灰黄色，棕黄色，可塑或硬塑，含砂礓、铁锰结核和螺壳，中等压缩性。层厚8.00～13.70m，层底高程2.05～6.40m。

第④层（Qal3）：粘土、粉质粘土，下部夹粉土，棕黄色，浅黄色，硬塑或坚硬，含砂礓及铁锰结核，中等压缩性。勘察层厚21.80～27.00 m，层底高程-20.60～-19.75 m。

涵洞洞身、上游控制闸、上下游翼墙等均位于第③层粉质粘土夹重、轻粉质壤土上，地基强度满足对天然地基的要求，无可液化地层，工程地质条件较好，但第③层中的轻粉质壤土具中等透水性，应当采取适当的降排水措施。

二、基坑降排水的总体布署

为在基坑开挖过程中，保证基坑开挖安全和开挖效率，确保地下涵施工基坑的稳定，采用管井井点降水与汇水明沟和集水井排水相结合的方案。

1.管井布置及排水方案

唐河地下涵基坑底高程6.27m，包箍处高程5.57m，新汴河河底最大下挖深度11.93m，基坑开挖底宽86.60m，新汴河河底开挖宽度158m，属于大面积深基坑。为保证土方开挖、老涵拆除、新建涵洞施工均处于干地作业，其降水方案是成功的关键。根据上述地质补钻资料和生活用井钻孔观察情况，采用深水管井降水方案。深水管井为环形布置，分布在地下涵四周，管井中心距地下涵结构物四周边线4.5m，两端进出口涵洞端部外横向各布置一排，井间距为20m，沿新建地下涵周围形成一环形封闭降水群井，设置管井32眼，新汴河河底水平段两侧24眼井井底高程-5.00m，其余井底高程+0.00m。单井井口内径为400mm，井内正常水位控制在井底高程以上3.00m以内，井管分节安装，随基坑开挖逐节拆除至开挖面以上30cm，以保证土体地下水位低于基坑底最低开挖面0.5m。各井水泵出水管顺排井以河道中心线为界，分别引向新汴河两岸滩地设置的集水井，通过设在滩地的砖砌排水沟排向新汴河上下游围堰外河道内。

2.管井验算

根据基坑平面计算假想半径xo为：

采用无压完整井计算总涌水量，影响半径R为：

管井滤水管进水部分每米井的单位进水量q为：

布置管井32个，群井抽水单个深井过滤器浸入水中部分长度h0为：

三、施工程序

井位放样→做井口、安护筒→钻机就位、钻孔→回填井底砂垫层→吊放井管→回填管壁与孔壁间的过滤层→安装抽水控制电路→试抽→降水井正常工作。

1.成孔

采用STT－1500型钻探设备钻探成孔。孔径按设计要求选用直径600mm三叶或四锥形钻头，一次成孔。配套水泵为BWT450/12泥浆泵，最大工作压力不低于1.2MPa，输浆量不低于5L/S，可钻性控制在2.5～4m/h，在粘土层可自造浆，进入

砂性土层采用泥浆池合格泥浆护壁。严格控制泥浆比重1.1～1.2，泥浆粘度18～20s，含砂量小于5.0%，一般自钻孔流出的比重在1.2～1.3，经高位池沉淀滤后入低位池，经检测合格方可泵送到钻孔循环。

图1 管井平面布置图

2.管井系统设备

滤水管：采用无砂混凝土井管，井管内径φ400mm，管壁厚度50mm，其下部为1.0m的沉淀管，上部为无砂混凝土滤管。

水泵：每口管井内配置1台QY15-36-3C型管井潜水泵，扬程36m，流量15m3/h，配套功率3kW，每台水泵配置一个控制开关箱。

3.吊放井管、滤料回填及粘土止水

为保持钻孔与井管同心，井外壁绑扎导向木块，钻架不移动，用原钻架吊装混凝土管，确认复量孔底高程无误后，填写记录。底端先配置一节混凝土盲管，用硬木托盘用钢丝绳揽吊，徐徐下落孔内，直至预定深度。盲管上接滤管，对好企口，外壁包一层80目尼龙滤布，两管接头200mm，用无纺布包扎，其外再用3～4根毛竹片竖向固定，用10#镀锌铁丝箍紧，管外用导管法回填中粗砂。

4.洗孔、抽水

井管安装好后，应立即进行洗孔，不可拖延。洗井后，出水量达到设计标准，即开始正式抽水，并且通过观测孔测记地下水位。边成井、边测量、边分析、边改进、边加井，直到基坑水位降到设计标准水位。

此外还定期监测出水的浑浊度，常期出水不清，应作预处理或报废重设。

管井结构形式见图2。

图2 管井柱状结构图

四、管井使用与管理

（1）配备2名工程技术人员，从管井施工开始至投入运行使用结束，全面负责掌握管理工作，并做好相关记录，以备分析。

（2）成立抽水班，下设若干排水小组，专门负责排水工作。安排排水人员8～10人，以满足施工进度要求，确保工程施工需要。

（3）管井管理期间每日要记录天气和河水位变化情况，所布设的测压管水位及相应的沉降观测点的数值，管井排水的水中含砂量及管井系统的日总排水量。每日要将数值整理成图表（如图3），发现有异情要及时汇报。

（4）为使管井水位稳定在与基坑承压水位设计下降值相匹配的一个波动范围内，各管井内均需安装上、下限水位控制触点，并与控制井泵开停的电子自动控制系统相连，从而使水泵在管井水位达到设定上限时即启动，在达到设定下限即停机。管理人员随时根据自控记录，掌握管井水位和相应的测压管水位，及时调整管井水位自动控制触点高程，以随时保证基坑地下水位不超限。

（5）降水管井使用结束，应根据造井记录地质柱状图，提前制订井孔分层回填封堵方案，书面呈报监理工程师和建设单位批准后实施。封堵材料和工艺必须保证基本恢复地基有关地质地层造井前的水文地质特性。

（6）封井。工程在施工完成以后，并经监理工程师批准，开始有序地停抽封井，确保质量，不留隐患。封井从靠近上游涵洞进口向下游方向开始逐个进行，为了保证封堵安全，在封井前先用砂砾回填至高程16.5m，上部1.0m填粘土夯实再按要求护砌至高程17.5m河底平直段（进出口段降水井封堵根据进出口管井井口高程控制）。