强透水地层管沟开挖施工的排水技术研究.pdf

第 8期 2 0 1 2年 8月 广东水利水电 GUANGDONG W ATER RESOURCES AND HYDROPOW ER N0 8 Au g ,20 1 2 强透水地层管沟开挖施工的排水技术研究 彭栋善 ( 广东省源天工程公司，广 东 广州 5 1 1 3 4 0 ) 摘要 ：湛 江鉴 江供水枢纽 南三 岛段工程位 于沿海地 区，地质为粉 细砂 、地下水位较 高，且地 下水极丰 富，同时地下水 伴 随流砂 溢出，开挖 时如果地 下水 处理不好 ，容 易引起塌方 ，造成反复清挖 ，影响施 工进 度 ，加： kS x - 成 本。该文论述 了如何处理地下水的涌出伴随流砂塌方的管沟开挖技术，如何排清丰富地下水、进行基坑面干法施工问题。 关键词 ：强透水地层 ；管 沟开挖施工 ；排水技术研究 中图分 类号 ：T U 4 6 3 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 8 0 1 1 2 ( 2 0 1 2 ) 0 8 0 0 6 5 0 3 1 工程概 述 湛江市鉴江供水枢纽工程是为解决湛江钢铁基地 及外围东海岛 、坡头 区供水水源而兴建 的挡潮蓄淡兼 灌溉 、航运功能的水利枢纽工程。包括鉴江 口闸坝工 程、库 区排涝工程 、输水 管线工程 ( 包括湛江湾海底 盾构工程) 和东海岛红星水库扩建工程等 4部分 。 本单位施工的工程为南三 岛段输水管道工程 段 的双管项 目，长度为 7 7 5 6 m，主管材为 P C C P ，局部 为钢管或钢管外包砼 ，输水主管 内径为 2 0 0 0 m m。该 段工程主要的附属设施有 8个排气阀、5个排泥 阀、1 个连通阀、2个检修 阀和 1个调压池。整个工程总投 资约为 3 7亿元。本工程有 2个特点 ：一是位于沿海地 区 ，地下水位较高 ，粉细砂土质不稳定 ，容易塌方并 且重复施工清挖；二是基坑土质为粉细砂 ，不能近距 离排水 ，如果近距离排水会 回渗至基坑 。如何解决地 下水排水问题 ，正是本文论述的要点 。 2施工期强透水地层管沟开挖的降排水技术 2 1 采用管井井点降水结合明沟排水 ( 方案一) 由于地下水位较高 ，从开挖段揭露的地下水位实 测高程为 +8 2 7 9 m，地 面高程 为 +1 0 7 4 9 m，即地面 以下 2 4 7 m就有地下水。此 处开挖深度为 5 3 m，即 离地下水位以下 的土方还有 2 8 3 m，如此 高的地下水 位 ，一边开挖 ，地下水一边不 断渗 出，工作 面完全处 在有水的条件下进行 ，单纯采用明排显然不能保证管 沟基坑顺利开挖 ，经现场试验 ，明排无法满足开挖要 求。 采用管井井点降水 ，当开挖至接近地下水位高程 时 ，两边采用降水井降低地下水 的办法 ，同时在基坑 底部采取明排 ，即排水 沟与集水井相结合 ，用水泵抽 排至基坑外 ( 管线右侧 5 0 m外的林地低洼处) 。 1 )管井井点降水 根据试验段 已开挖 的地质 、地下水等情况可知本 段地下水位高 ，渗透系数 大。经试验段多种 降水方案 比较 ，井点降水与明排的具体做法如下 ： 图 1为南 三岛段 P C C P管线 1 1 0 m试验段 土方开 挖 、降水井平面布置图。首先在沟槽两侧各设 1排管 井井点 ，两侧井点梅花形布置 ，井点间距为 2 0 m，井 管采用 带小孔 的预制砼 管 ，外包 隔砂滤 网，管 径为 6 0 0 m m，井点深度大于开挖深度 2 3 m 以上 ，预抽 水 3 5 d将四周的地下水位降低到一定高程后 ，再进 行土方开挖 ， ， 抽水运行至管道安装和 回填完成。井点 降水施工的方法如下 ： 施工程序 地下水位 以上部 位土方 开挖一 冲孑 L 一 井管 下沉 ( 填粗砂封孔 口) 一水泵抽水。 井点管布置及降水要点 a井管的布置标高宜接近现有 地下水位 ，或高出 地下水位 5 0 c m( 事前要挖槽 ) ； b井管采用管径为 6 0 0 m m的预制砼管，四周带 有小孔 ，为防止砂土流人井 中，在砼管外要包 1 2层 滤 网 ； e井点沿管线纵 向两侧边坡马道上布置 ，间距 为 2 0 m，交错梅花形布置； d管井采用高压 冲水下沉法下沉 ； e每个管井中设 1台 1 2 i n污水泵抽水 ，排 向基 坑外侧附近水沟。 收稿 日期 ：2 0 1 2 0 51 4 ；修回 日期 ：2 0 1 2 0 6 0 l 作者简介：彭栋善( 1 9 6 4一) ，男，大专 ，工程师 ，从事水利水电技术和经济管理工作。 6 5 2 0 1 2年 8月第 8期 广 东水利水电 N o 8 A u g 2 0 1 2 2 )塑料排水管的制作方法 先把 定尺 6 m 的塑 料 管 截成 4段 ，每段 长 1 1 5 m，然后把塑料管一端长约 0 51 0 m，沿管径四 周相隔 8 0 m m 8 0 m m全部用电钻打密孔 ，钻头孔径为 81 0 mm，最后用密孔纤维布滤网包扎 1 2层 ，用铁 线绑扎 固定 。密孔纤维布滤网主要作用是 ：隔砂进水 ， 防止细沙土流进塑料管中堵塞塑料管 。 3 )P V C管施打方法 两边必须每隔 23 m，分上下 2排 ，用厚 5 0 mm 的模板顶着一端 ，用铁锤敲打模板顶着 的一端 ，将另 一 端包扎纤维布的塑料管打入粉细砂土中，入 土深度 约为 0 51 0 m，露出开挖边坡约 0 51 m，把横 向 地下水引至基坑边 的排水 明沟 中，地下水全部从 明沟 表面或纵 向的 P V C管流到两端，然后 由真空排水泵从 P V C管中或表面的排水明沟中抽于。 4 )边坡砌砖砂包 在打进横 向塑料排水管 的同时 ，在开挖边坡脚下 堆砌 3 4个砂包高度，基坑 的一边堆 1个砂包高度 ， 砌成明沟，砂包 的主要作用是 防止塌方，用以解决塌 方的难题 。由于密孔 P V C管除了起到排水作用外 ，还 起到固结和稳定土质 的作用 ，相当于锚入土 中的大锚 杆。因此原来容易塌方的坡 面，由于利用 了塑料排水 管排水后 ，再加上坡脚的砂包挡土作用 ，粉细砂坡面 再 未发 生塌 方 。 5 )远排地下水 由于地质是粉细砂土 ，必须把抽 出的地下水排至 离边坡 5 0 m以外的低洼地方 ，才不会重复回灌渗入基 坑 。方法一 ：采用开挖明沟，水沟两边砌体及 沟底打 砼垫层或批水泥砂的方法排水 ，这样 可以防止渗水 ， 但砌体和沟底砼垫层造成成本很大 ，施 工工期也长。 方法二 ：开挖 明沟 ，采用可 以重复使用 的七色帆布铺 在明沟中，这样水不会通过七色帆布渗人地下重新 回 灌到开挖 的基坑中，此方法优点是节省 了砌体及 沟底 砼垫层 、批荡等 ，而且工期也大大缩短 ，施 工非 常简 单 ，七色帆布排水完成 一段后 ，可 以收 回重复使用 ， 达到节约成本和提高效率的目的。 6 )防止雨天地表水 在管沟开挖顶 面上 的两边 ，要做成往外散水的坡 度及集水排水沟 ，防止雨天下雨时 ，地表雨水流进基 坑 ，造成塌方 的现象。后经实践证 明，方案二既经济 又简单实用 ，并且能顺利地完成地下水 的排水施工。 3 两种施工排水方案的经济比较 采用方案一需要井点抽水机每边 5台，基坑底每 边 2台，两边同时进行 ，共 1 4台，整段施工工期需要 5 0 d ，每天 3个 台班 ，2 4 h不 间断抽水 ，需要 费用见 表 1 。 表 1 方案一排水所需的设备材料概算费用 ( 单位 ：元 ) 序号 项 目名称 单位数量单价 合计 备注 方案二需要抽水机基坑底每边 2台，两边 同时进 行 ，共 4台，整段施工工期需要 3 0 d ，每天 3个台班 ， 2 4 h不问断抽水 ，需要费用见表 2 。 表2 方案二排水所需的设备材料概算费用( 单位：元) 4结语 经分析 比较 ，方案二的排水方法 ，具有如下优点 ： 有效地排干地下水 ；由于 P V C管的打进起到锚杆的作 用 ，有效防止边坡面塌方 ；能够排干地下水 ，使基坑 面能进行干法施工 ；每 1 1 0 m长度节约 1 1 2 7 1 0元 ；施 工投入设备少 、简单易行；缩短工期 、提高效率 ，由 5 0 d缩短至 3 0 d ，因此采用方案二排水 。采用 P V C管 加真空泵排水的施工方法是沿海地区、地质为粉细砂 、 地下水位较高 ，地下水丰富的管沟或其他基础工程施 工中简单而有效的排水施工技术方法 。 ( 本文责任编辑马克俊) 6 7