井点降水在禹门口黄河大桥中的应用

梁建军+李凯

摘 要：基坑开挖前要保持基坑干燥及边坡稳定，创造有利的施工环境，为防止流砂、管涌等不利因素的影响，就井点降水在G108禹门口黄河公路大桥施工中的实际应用，介绍黄河河道深基坑开挖中井点降水的施工。

关键词：深基坑；井点降水；应用

中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.19.095

1 引言

常见的基坑开挖分为两种，一种为放坡开挖，一种为支护垂直开挖，若地下水位较高，开挖过程中地下水被阻断，地下水便会从基坑四周或坑底不断渗入基坑内，使基坑四周土体强度降低。从支护结构的安全性方面考虑，地下水的阻断致使支护结构外土体强度降低，支护结构将承受较大的压力；对于放坡开挖来讲，也增加了边坡失稳和产生流砂的可能性。从现场施工角度出发，水下开挖难度大，结构基底土体强度的降低，影响结构整体受力的稳定，因此，为保证深基坑工程开挖施工的顺利进行，需采取降低地下水位的措施，减少支护结构承受的巨大压力，同时也可使基坑处于干燥的状态，便于基坑开挖和结构施工。本文以G108禹门口黄河公路大桥项目12#索塔基坑开挖为例，阐述井点降水工艺在深基坑开挖过程中的应用。

2 工程概况

拟建禹門口黄河公路大桥位于晋陕峡谷出口，旧桥下游420m处。主桥为主跨565m双塔双索面半漂浮体系的钢混结合梁斜拉桥，跨径组成为245m+565m+245m，桥面宽30.25m。东塔11号墩位于黄河主河道上方，基础采用钻孔灌注桩群桩基础方案，共设60根桩，桩长65m，桩径2m，承台尺寸为49×29m×6m（横桥向×顺桥向×高度），桩基沿顺桥向布设6排，每排10根桩，承台下设2m厚封底混凝土。西塔12号墩位于河滩上，基础共设50根桩，桩长58m，桩径2m，承台尺寸为49×24m×6m（横桥向×顺桥向×高度），桩基沿顺桥向布设5排，每排10根桩，承台下设2m厚封底混凝土。索塔桩基均按摩擦桩设计，顺桥向和横桥向桩中心间距均为5m，桩身采用C30水下混凝土。承台高度为6m，下设2m厚封底混凝土。施工过程中，基坑采用拉森Ⅳw型钢板桩围堰支护，内设3层钢支撑结构，基坑开挖深度约为10m，地下水位在原地面以下2m位置。

3 类似工程基坑开挖优缺点

本工程工期紧，任务中，对于类似工程中超大基坑开挖，一般采用水下开挖方式，并进行水下封底，其优点在于基坑开挖过程中，基坑内水压可平衡基坑外水压力（本工程基坑外水压力约为126kN/m2，土压力为28kN/m2），减小钢板桩因取土开挖所承受的巨大压力，其缺点是，基坑开挖效率较低，开挖所需设备需自行设计研究，市场无成品购买，各种配套设备需自行采购，投入较大，同时需进行水下封底，封底前需潜水查看基底开挖质量，清理钢板桩、钢护筒四周淤泥，搭设封底平台，设置至少可覆盖三分之一基坑范围的布料点，投入较大，封底难度大，封底混凝土顶面平整度难以控制，需采用混凝土二次封底进行处理。

4 井点降水的应用

主桥11#主塔位于黄河主河道内，12#主塔位于黄河滩涂位置，地下水较为丰富，位于原地面以下2m左右位置，承台基坑开挖深度较大，常规施工工艺为水下开挖，保持内外水压力平衡，基坑开挖过程中钢板桩仅受外部土压力左右，其基坑开挖施工工期长，水下混凝土封底，操作难度大，风险较高，为解决这一难以，根据计算，钢板桩压力分为两种，1种为土压力，每平方米压力约为26kN，1种为水压力，每平米压力约为126kN，基坑外水压力是土压力的4.8倍，为了减少承台内的渗水量及钢板桩所承受的水压力，确保钢板桩的整体稳定性，在钢围堰四周布置降水井，降低地下水位至承台封底混凝土底面，将水下开挖方式，改为干开挖方式，将水下封底改为干封底施工，提高了围堰安全性和施工进度，保证了封底混凝土质量。

5 井点降水工艺

5.1 工艺原理

井点降水就是在基坑开挖前，按照计算的间距、位置、深度沿基坑四周打设一定数量的降水井。在基坑开挖前和开挖过程中，利用抽水设备不断抽水，使地下水位降低到坑底以下，使所挖土体始终保持干燥状态。

5.2 工艺流程

井点测量定位→挖井口→安装护筒→钻机就位→钻孔→吊放过滤管→清洗管井→下放大功率抽水设备→试抽水→降水井正常工作→降水完毕拔井管→封井。

6 井点降水设计

桥位区域内地下水为赋存于第四系全新统松散层中的孔隙潜水，埋深0～3.5m，水量较大，水位变化较小，主要受大气降水及黄河河水补给。根据12#承台底标高和地下水位，采用大口径井点降水进行基坑施工。

12#承台基坑考虑为无压非完整井井点系统。

6.1 基坑总涌水量计算

6.5 布置形式

井点布置根据基坑的平面形状及所需的降水深度决定。12#承台基坑开挖面积为51m×27m，降水深度11m，采用环形布置。

6.6 井点降水评估

经过模拟计算，12号基坑集水井周边设置20口降水井（长边各8口，短边各2口）降水后，围护桩外围长边一侧水位埋深为8.7m，短边一侧水位埋深为6.2m，无法满足降水深度要求，故对降水井数量进行调整，将长边由8口调整为10口，短边由2口调整为4口，供给设置28口降水井。

6.7 主要设备材料

井点管采用直径400mm，长度1m、壁厚15cm的无砂混凝土管，管道所采用的碎石粒径不大于1cm，在预制井管时，控制好无砂混凝土配合比，尽可能减少胶凝材料的使用，保证管道具有较强的渗漏性，同时在管道外侧缠绕直径3mm铜线，铜线间距为6cm，缠绕时保证铜线绷紧，然后在铜线外侧包裹两层尼龙布，作为最外层的过滤层，缠绕时保证尼龙布紧绷，不能使其与混凝土管接触，管道安装完成后，在每个井管内放置一台功率3kW的抽水泵。

6.8 控制要点

6.8.1 钻孔埋管

测量放线后确定井位，以定好的井位点为中心，用打井机向下钻孔，按钻孔桩施工方法进行施工，成孔后，用钻机卷扬机提升架安井管，将直径为400mm井管下放入孔内。井管接头采用焊接工艺。安装完井管后，在无砂滤水井管外侧与井壁之间填砾料，接近井口0.5m处，用粘土封严，以防地面水、雨水流入。成井完毕后，立即用空压机洗井。

6.8.2 管路安装

每处井管内配置一台抽水泵，水经软管排出至黄河。在正式运转抽水之前必须进行试抽，以检查抽水设备运转是否正常，检查各个接头在试抽水时是否有漏气现象，发现漏气应重新连接，直至不漏气为止。

6.8.3 抽水

管井安装完毕，试抽稳定后进行正式降水施工，降水操作中应经常检查电机、传动机械、电流电压等，并对管井内水位下降和流量等进行观测记录，按照降水方案曲线控制标高，确保工程施工正常进行。因基坑四周为透水性较强的粉细砂，故在施工基坑开挖前，需提前抽水，本工程井点降水抽水时间为35天。

7 结语

采用井点进行大面积降水，改变水下开挖方式为干开挖方式，改变水下封底为干封底施工，从禹门口黄河公路大桥12号墩基坑开挖结果来看，是可行而且成功的，基坑开挖至基底后，基坑底基本干燥，人工清理整平后，直接浇筑混凝土，插入振捣棒振捣，封底混凝土质量较好，标高、平整度、接缝严密性均满足要求。本工程基坑施工时井点降水工艺的成功应用，保证了承台施工顺利进行，降低了工程费用，加快了施工进度，提高了施工质量，为11号墩承台的基坑降水设计和施工及以后类似工程施工积累了宝贵的经验。

参考文献

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