排涝站施工基坑管井井点降水措施的应用探析

2020-03-30黄用兵安徽水利开发有限公司安徽蚌埠233000

安徽建筑 2020年2期

关键词：管井潜水泵滤料

黄用兵（安徽水利开发有限公司，安徽蚌埠 233000）

1 工程概况

1.1 工程概况

某排涝站规划流量为45m3/s，工程等别为Ⅲ等，主要建筑物为3级建筑物，其中穿堤涵洞位于长江堤防上，堤防等级为2级。经实地测量，站身处原地面高程为7.4m，设计站身底板底高程为-0.8m。

1.2 土层地质分布

站址所处地貌为河漫滩，地貌单元上属长江漫滩沉积地层。

根据地质钻探揭露，站址位置各地层分层描述如下。

①层重粉质壤土（填土）：灰色、褐灰色、黄色等。稍密，坝底部分含碎石、有机质、草根等。其中坝体部分为软可塑中粉质壤土。该层厚度0.5～7.0m，层顶高程5.67～14.53m。

①-1层淤泥：灰黑色，饱和，流塑，微有臭味，含有大量腐殖质，该层层厚1.0～6.2m，层顶高程5.08m～6.51 m。

②层中粉质壤土（粉质黏土夹粉土）：灰黄色，湿，软塑状态，干强度较低，夹薄层粉土粉砂层。该层层厚0.8～2.0m，层顶高程6.10m～7.53m。

③层淤泥质中粉质壤土（淤泥质粉质粘土）：灰色、青灰色，软流塑，含少量腐殖质，土切面粗糙，微具臭味，摇震反应迅速，韧性低，干强度低。夹有大量薄层状粉土，局部夹少量薄层状粉砂。水平层理发育。该层厚5.3～10.0m，层顶高程0.31～6.41m。

④层粉细砂：灰色，呈饱和，稍密～中密状态。成分以石英、长石为主，含大量云母片。该层层厚5.8～10.9m，层顶高程-5.99～-1.47m。该层分布普遍。

⑤层粉细砂：灰色、灰黄色，呈饱和，中密状态，主要矿物成分为岩屑、石英、长石等，含云母碎片，粘粒含量较低，磨圆度一般，均匀性一般。该层为揭穿，最大揭露厚度为15.5m。

1.3 地下水描述

在场区内，潜水主要接受河水及大气降水补给，通过地面蒸发和地表径流排泄，受季节或枯水期、丰水期的影响，并与河流水有一定的水力联系，在勘探期间内，在勘察期间钻孔中观测到，地下水位埋深：0.20～1.00m，地下水高程：7.35～7.58 m。

2 降水措施选择、验算及布设

2.1 降水措施选择

因排涝站周边均为空地，结合现场地质、地下水位情况，比降水方案比选，拟定采用管井井点降水措施。基坑按1∶2边坡开挖并在3m处设置一道宽2m平台，在平台处布设环状管井井点，可减小管井净深度并缩小降水范围，基坑中心处设水位观测井。

2.2 深井井点降水设计验算

①含水层厚度（H）和水位降深（S）:根据岩土工程勘察勘察报告提供的资料和基础埋深、最高水位考虑确定，H=11.8m，S=8m。

②综合渗透系数（k）：降水影响深度内的地层的综合渗透系数K值宜为10.0m/d。

③环形降水范围的等效半径（r0）：根据基坑范围尺寸按公式计算，A取值1650㎡，环形降水范围的等效半径（r0）为23m。

④井点系统的影响半径（R0）:根据公式R0=R+r0计算，R0为 197 m 其中 R=1.95S（Hk）1/2。

根据上述参数分别计算相关指标如下，基坑总涌水量：

基坑设计参数建议值表

深井过滤管进水部分每米井单位进水量：

深井进水过滤部分需要总长度L：L=Q/q≈13m

架设井管数量为15口时，H=11.8-8=3.8则

此数值符合 nh0=1×15≥Q/q（=Q/q≈13m）条件。

井的深度 H=H1+h0+iL+L=17m（H1基坑深度取7.6m，L管井中心至基坑中心的水平距离取30m，i为降水曲线坡度，取1∶4；沉砂管长度L取1）

2.3 管井井点布设

经上述验算，降水井数初步布置15口，井点间距采用15m左右布置，初步井深设计18m（详见下图管井井点布置示意图）。并在基坑中心布设水位观测井，用于监控地下水位及降水效果，为基坑开挖及结构施工提供保证。

管井井点布置示意图

3 管井井点施工

3.1 管井井点布设

按前文方案，先行对基坑开挖3m，形成马道平台，在平台上打设管井，呈封闭环状布设，井点间距采用15m，降水井数量为18口，井深设计18m；按建筑施工计算手册查阅计算公式，经验算可满足降水强度要求，可以保证地下水位降到建基面以下至少0.5m。

3.2 管井的构造

管井顶部高出场地300mm，底部入粉细砂层深6m左右，成孔直径φ700mm，采用混凝土深井管及无砂混凝土滤管，管外径φ500mm，管外包80目（1024孔/cm2）滤布一层。管外回填100厚的滤料，滤料规格依据粉细砂层确定并满足D50=（6～8）d50，不均匀系数小于2。滤料高出滤管1m，粉细砂层顶至潜水含水层底之间用粘土球封堵。潜水含水层部分使用米石子滤料回填便于潜水流入，上部1m使用粘土回填夯实。

3.3 管井井点的施工

①管井成孔工艺流程

场地平整→井位放线→开挖浆池、浆沟→护筒埋设→桩机就位、孔位校正→回旋钻孔、泥浆循环、清除废浆、泥渣→终孔验收→下滤水井管和填充滤料→机械洗井→下入潜水泵抽水降水。

②洗井

成孔采用回旋钻原浆护壁成孔，井管下沉及滤料安装完成后，立即进行充分洗井。先对孔壁泥皮冲洗，达到清除孔壁泥皮，疏通滤水管，恢复其原来孔隙率。保持滤网的畅通，采用分级自上而下和抽停相间的程序抽水洗井。

③水泵的选型

水泵吸水口保持在动水位以下，选用深井潜水泵排水能力大于1.3倍单井涌水量。

④排水系统布设

将每口井出水口集中排到基坑顶排水沟内，排入基坑外水塘。

4 管井运行管理及封井

4.1 管井运行管理

①安排专人负责，组建降排水小组；现场安排专人巡查、记录，有相对固定的人员对存在的问题及时报告并解决。

②电源保证，多台潜水泵同时连续抽水，负荷大，对供电网络要求高，并需持续供电。为保证基坑安全，防止系统停电，需根据泵总功率配备恰当的发电机，并备足油料，确保系统停电后，短时间内能及时启动，保证降排水连续，地下水位稳定低于建基面。同时需备有一定数量的同规格的潜水泵、出水管、接头配件等，以备出现故障及时更换、维修。

③井点抽水期间，在基坑中心位置打设水位观测管，应定时观测水位，并做好记录，以为基坑开挖及结构施工提供依据。对出现水位上升等异常情况，及时报告、分析原因、采用有效处理措施。

④水泵工作采用自动液位控制系统，与本台泵开关联动控制，防止水泵干烧损坏，并在每口井安装指示灯，便于人员巡查及时发现异常。

⑤经常巡查、监测出水水质情况，若发现水质浑浊、含砂量增大等，应及时分析原因并及时处理，必要时，该井废除，在两侧增设新井。

⑥加强基坑边坡渗水点观察，若大量渗水出露，则需及时分析原因，同时可采用袋装中粗砂压坡，避免坡面泥土流失，造成滑坡或塌方。