不同降水技术对施工工期的影响分析.pdf

2023.11梁录，王艳明，刘铮（山东省水利工程建设监理有限公司，山东 济南 250013）揖摘要铱 水利工程建筑物（构筑物）基础在开挖过程中常会遇到液化地层和流砂现象，尤其是在地下水丰富地区，施工降排水就成为建筑物（构筑物）施工的关键工作。文章以齐河县老赵牛河综合治理（引调水）工程中前王泵站和康庄泵站为例，对仅采用管井降水方式和采用管井井点降水与真空轻型井点降水组合的方式，对施工进度进行分析比较，得出行之有效的降水方法，为其他类似项目实施提供参考。揖关键词铱 齐河县；老赵牛河；基坑开挖；组合式井点降水揖中图分类号铱 TV551.4揖文献标志码铱 A揖文章编号铱 1009-6159渊2023冤-11-0067-031工程概况齐河县老赵牛河综合治理（引调水）工程位于德州市齐河县，河道沿线揭露地层主要为新生界第四系全新统冲积堆积层（Q4al），堆积的主要为淤泥、壤土、黏土、砂壤土、粉细砂。老赵牛河河槽底部 0.2耀0.8 m 主要堆积的为淤泥质土，淤泥质土呈灰黑色、黑色，呈流塑耀软塑状态。0.8耀13 m 主要为壤土、黏土、砂壤土、粉细砂，主要为褐黄色、灰黄色、灰褐色，呈可塑、松散状态；粉细砂为灰褐色、黄褐色、呈松散耀稍密状态。老赵牛河施工区地下水按埋藏条件和含水层岩性分类为第四系孔隙潜水，主要接受大气降水和地表水补给，渗透系数为 3.0伊10-4耀8.8伊10-3cm/s，具中等透水性，且含水层厚度较厚，局部具有承压性，枯水期地下水位埋深为 1.5耀4 m，年变幅 1耀3 m，因距离黄河河床仅约 20 km，地下水位较高。前王泵站、康庄泵站均采用天然地基，设计地基承载力不小于 100 kPa，泵站建基面高程分别为 11.71 m、11.78 m，而地下水位高程在 16.96耀17.17 m，地下水位均位于建基面之上，需采用合理的降水措施，将地下水位降低至建基面高程以下不小于 0.5 m，以满足设计地基承载力要求。根据现场勘探情况并结合地质成果报告，前王泵站10.69耀11.86 m 为塑性黏土，局部存在流沙层；10.06耀10.25 m 为砂壤土；8.26耀8.35 m 为壤土。康庄泵站 11.93耀12.11 m 为砂壤土，局部存在流沙层；10.63耀10.81 m 为塑性黏土；9.83耀9.91 m为壤土。圆降水方案齐河县老赵牛河综合治理（引调水）工程于2023 年 3 月 7 日开工，根据施工图设计关于安全度汛要求及经监理单位批复的节点目标计划，定于 5 月底前完成建筑物工程水下部分，时间紧、任务重。为准确得到不同降水方式满足施工条件所需要的时间，加快施工进度，确保汛前节点目标顺利实现，考虑到两座构筑物基础浅部均存在流砂层，经各参建单位人员共同研究，决定对康庄泵站仅采用管井降水方式，前王泵站采用管井井点降水与轻型井点降水组合的方式，通过将不同降水方式的降水效果进行对比，确定后续建筑物（构筑物）施工的最佳降水方案。1）沿基坑四周对称布置 4 眼管井，两管井间距为 12 m，井深为 20 m，管井直径 40 cm，管井内设置 2.2 kW 潜水泵。管井布置如图 1 所示。2）钻孔采用一种拖拉机改装的轻型钻机，该轻型钻机施工速度快，操作方便，能有效降低施工成本，加快降水井施工进度。该类轻型钻机示意图如图 2 所示。收稿日期：2023-09-22作者简介：梁录（1992），男，助理工程师山东水利67窑窑2023.11图 2 轻型钻机示意图图 1 管井平面布置图3）管井成井后及时下放无砂混凝土滤水管，若采用吊车等大型设备吊放，施工成本较高，且场地受限，特别是围堰上方无法架设吊车等大型设备。现采用一种特制的装置，由人工搬运滤管，控制滑轮下放，既能降低施工成本，又能加快滤管下放速度。特制装置俯视图如图 3 所示：中间为滤管吊放区，两侧为人工控制定滑轮下放滤管。真空轻型井点降水设置在基坑底部，在建基面四周设置，将建基面向外扩挖约 50 cm。真空井点井管采用 椎32 的 PVC 管，总管采用 椎75 的PVC 管，总管和井管采用三通连接，真空井点管间距为 1 m，井深为 5 m，在总管外设置 1 台 7.5 kW真空泵，将地下水抽至基坑以外。3降水井施工及控制要点1）钻孔设备、潜水泵及无砂管、粗砂、土工布等材料进场后由监理工程师验收，验收合格后方可投入使用。2）测量放样出位置后，报监理工程师复核。钻孔前进行场地平整，将钻机基座安放牢固并保持水平，钻杆保持垂直。然后埋设护筒，护筒采用钢护筒，直径大于井径 10耀20 cm，护筒露出地面高度 30 cm，护筒主要起到定位和防止孔口塌陷作用。3）在降水井合适位置设置泥浆池，泥浆池为3 m伊3 m，深度为 1.5 m，泥浆采用自然土造浆，泥浆比重控制在 1.10耀1.15 之间，泥浆制作完成后用泥浆比重计对泥浆比重进行检测，确保钻孔过程中泥浆护壁的效果，防止孔壁塌孔，从而保证成孔质量。4）钻孔过程中用钻杆内小口径测斜仪检测垂直度，垂直度偏差不得超过 1%，否则应及时进行修正。钻孔完成后由人工操作机械滑轮下入无砂管，管井外四周均匀填入粗砂砾料，然后采用“井底泵吸法”由上到下分段洗井，即下入深井潜水泵至井内抽水，直至井水无色透明，水泵洗井时应自上而下逐层清洗，不得一次下至孔底，防止被泥砂淤埋。5）潜水泵安装于井底 1.0耀1.5 m 处，安装完成后由监理人员检查水泵设备是否按照“一机一箱一闸一漏”临时用电原则进行配置，确保用电安全。抽水过程中要有专人看护且连续不间断，开始抽水后，要定时检查排水管是否畅通，有无渗漏等。6）降水井施工完成后，由监理单位、跟踪审计单位对降水井数量、管井深度进行验收，每天检查潜水泵工作台班，作为后期工程款支付依据。1）真空轻型井点降水井深度为 5 m，根据现场土质情况，井点管埋设采用导杆冲枪式水冲法成孔，即将冲枪枪口端略插入地面，开启冲枪水泵，枪口喷出高压水流冲击土体成孔，枪体跟进枪头下沉，直至达到孔深。2）根据确定的施工方案，施工单位准确放出真空井点降水井位置，并做好标记，报监理人员复核。井点位置必须在构筑物基础 0.5 m 以外，以免影响构筑物基础施工。3）真空井点井管、总管、三通、真空泵等进图 3 滤管下放装置俯视图梁录，王艳明，刘铮：不同降水技术对施工工期的影响分析68窑窑2023.11场后必须经监理人员验收，满足要求后方可投入使用。4）真空管必须密封连接，在安装前需经密封测试，测试合格后才能使用。5）当钻孔达到设计深度后，立即插入土工布包裹的真孔井点管，采用 1.5 kW 水泵向真孔井点管内泵送清水，将孔内土块和泥浆冲洗出孔口，孔内含泥量控制在 5%以内，井点管高出地面0.5 m。6）真空井点降水井井管安装完成，并洗井完成后回填粗砂砾，采用铁锹均匀低抛填在井管四周，保证填砾均匀、密实。填砾采用边向孔内送水边投砾料的方法，以防填入的砾料被泥砂堵塞。填砂砾至滤管顶部 1 m 时，改用黏土回填至地面，并压实封闭孔口。7）洗井采用封闭反压洗井（水泵加压注水洗井）和活塞洗井联合、交替进行洗井，要求破坏壁泥皮，洗通井周的渗透层。活塞洗井时提升、下降的速度控制在 0.6耀1.2 m/s 内，洗井结束后立即抽水，同时接通水源补充清水，直至洗清。8）洗井完成安装水泵进行单井试抽，抽水水位和水量应稳定，并延缓时间为 8耀16 h。9）单井试抽合格后安装总管和水泵，总管采用 椎75 的 PVC 管，水泵采用 7.5 kW 真空泵，安装完成并检查合格后进行全面抽水阶段，降水过程中设置专人看护且连续抽水，避免出现回流或倒灌现象，抽水前进行联网，铺设好抽水管路，安置好真空泵的摆放位置。降水井在工作中由专人保护井口，防止井口被破坏、堵塞。抽水过程中定时测定抽水量、井管内真空度等并做好记录。4降水效果在连续降水 4 d 后，施工单位对建基面进行轻型动力触探试验，前王泵站建基面地基承载力达到 120 kPa，满足设计地基承载力要求；康庄泵站建基面地基承载力仅为 75 kPa，不能满足设计地基承载力要求。前王泵站、康庄泵站在建基面高程基本一致、地下水位基本一致、土质情况基本一致的情况下，对两个泵站建基面降水效果进行对比，发现在局部存在流砂层的砂壤土地层基坑开挖中，前王泵站采用管井井点降水和轻型真空井点降水组合的方式，能快速、有效地降低地下水位，加快施工进度，而仅靠管井井点降水方式，虽然也能达到降水效果，但所需时间较长，短时间内降水效果不太理想。采用管井井点降水与轻型真空井点降水组合的方式，降水效果更好，与仅采用管井井点降水方案相比较，降水时间提前 5 d 即能满足基础验收条件，此关键工作可将施工工期压缩 5 d，缩短工期的同时降低施工成本。5结 语河道工程施工一般会避过汛期，防止影响行洪，这样就会导致工期紧张。若建筑物基础不进行加固处理，仅依靠天然地基作为持力层，则对新建基面的承载力要求就相对较高，降水效果太差就会影响施工进度，进而影响总工期。由此可见，在存在流砂层地质中，采用管井井点降水与轻型真空井点降水组合的方式，能快速、有效降低地下水位，短时间内满足施工条件，压缩施工工期，对工期紧张的建筑物工程施工进度产生较大影响。需要注意的是，在降水井施工前需要根据现场勘探结果并结合地勘报告对该建筑物地质情况做出明确的判断，制定科学、合理的降水实施方案，管井施工过程中重点控制好砾料回填和洗井工序质量。无论是管井降水还是真空轻型井点降水，在降水过程中都要有专人看护，避免抽水中断，导致地下水回流，影响降水效果。另外，对水泵的功率及排水管的管径也是影响降水效果的因素，在方案制定时也需要慎重考虑。该方案已在德州市齐河县老赵牛河综合治理（引调水）工程构筑物基础施工中得到成功应用，可在后期类似项目施工中进行推广应用。参考文献1毛建伟，马信，王龙.管井井点降水在粉土质砂地层高水位深基坑施工中的应用J.西部探矿工程，2019（11）：21-24.2黄志林，邹毅松，吕延晖.轻型井点降水在深基坑开挖中的应用J.山西建筑，2009，35（13）.（责任编辑 崔春梅）梁录，王艳明，刘铮：不同降水技术对施工工期的影响分析69窑窑