浅谈粉砂土地区轻型井点降水施工方法.pdf

浅谈粉砂土地区轻型井点降水施工方法 杨 书海 ( 江苏省睢宁县水利工程处2 2 1 2 0 0 ) 【 摘要】 本文针对水利工程施工中遇粉砂土地基时， 基坑开挖过程中易形成流沙塌方现象而采取的轻型井点降 水措施， 根据笔者 自身工程实践， 举例说明轻型井点降水在设计、 施工、 设备选型、 应用等各环节的具体方法和注意 事项， 并简介其优缺点， 以期在水利工程施工中推广应用。 【 关键词】 水利工程 粉砂土地基 轻型井点降水 施工与应用 徐沙 河是 江苏 省 睢宁县 一 条东 西 向 主要灌 排 河 道 ， 其上游段贯 穿 睢宁县西北 部 ， 紧邻 废黄 河 ， 与 废黄 河走向基本平 行 ， 所处地段均 为废黄河 冲积 区 ， 土质为 粉砂土 ， 由于多年未 治理 ， 河 道淤积 严重 ， 影 响行 洪 和 排涝。2 0 0 4年冬 ， 睢宁县 对徐沙 河进行 清淤 、 疏 浚 、 拓 宽， 对配套建筑物进行拆除重建。由于该地区土质均 为粉砂土， 建筑物基础施工基坑开挖困难， 塌方、 流沙 现象严重， 必须采取有效降水措施 ， 才能保证工程J Jb , N 实施。为此， 施工项目部反复研究 ， 针对建筑物规模大 小和基础埋置深度， 采取不同降水方案， 在魏头穿路涵 洞和焦营穿路涵洞施工 中采用轻型井点降水方案 ， 改 明排大开挖为暗排， 有效地解决了施工中发生的塌方、 流沙等问题 ， 同时优化 了施工作业面环境 ， 节省了经 费 ， 缩短 了工期 ， 保证 了工程质量 。 魏头涵洞和焦营涵洞是徐沙河上游段穿徐 淮公路 涵洞 ， 设计洞身为钢筋混凝土圆型管涵， 直径 2 m， 上下 游连接段为浆砌石护坡 ， 混凝土消力池及护底， 施工是 在河道开挖完成后进行的， 现以下游连接段为例， 介绍 轻型井点降水应用。 I 轻型井点降水设计与计算 1 1 降水参数确定 轻型井点降水影响参数主要有土层渗透系数 K， 施工要求降低的地下水位深度日和基坑开挖需要降低 2 2 水位的控制面积 F 。 渗透系数 K取值， 按照钻探试验报告提供数值选 用 ， 无专门钻探资料时， 参考其他试验资料或根据经验 确定 ， 如工程规模较大可现场做实验确定。如果砂层 变化不大 ， 取统一值 ， 如砂层变化较大可取 砂层厚度 的 加权平均值。本工程规模小没有专门钻探资料且土质 较均匀 ， 参 照 附 近 工 程 钻 探 数 据 ， 本 地 地 下 水 位 为 2 6 0 m左右( 废黄河高程系) ， 不透水层高程平均在 1 5 0 m左右， 土壤渗透系数 K值为 5 r n 天。 降水深度 日根据设计图纸基础所在高程确定， 一 般控制降低后 的地下水位在基础开挖 面以下 0 5 1 0 m， H值为原地下水位降低 后的地下水位 。 1 2井点平面布置 根据基坑开挖形 状 和尺寸 布置井 点 管 ， 尽量 布 置 成环状封 闭， 不 留漏洞 。 由于护 底护 坡是 在开挖 好 的 河道 内施工 ， 河 道断 面较大 ， 如井 点管布 置在 河 口， 宽 度会太大， 降水达不到设计要求。根据以往经验 ， 将井 点管布置在河坡上， 顶部高程与地下水位同高位置， 为 保证降水效果 ， 采用分部施工方法， 先施工底部受地下 水影响部分( 2 5 5 m高程以下) ， 上部先不施工， 保证井 点管距坑壁至少 1 m， 以防止漏气。( 布置见图 1图 2 ) 总管长度为2 5 X 2+ 3 0 2= 1 1 0 m。 一水利建设与管理 2 0 1 3 年 第 3 期 按照布置 S ： 4 8 m， L=I O m， S (S + L )= 0 8 3 月 = 1 8 5( S + L ) =1 8 5 6 3=1 0 7 3 m； 。 环 状 轻 型 井 点 假 想 半 径 ， 。 = ，F 为 井 点 包 圈 面 积 ， F =2 53 0=7 5 0 m ， X =1 5 4 5 m ； R 环 状 轻 型 井 点 影 响 半 径， R =1 9 5 S 脒 ， R= 1 9 5 3 5, 1 1 5= 5 0 6 m； s 水位降低值 ， S= 2 6 2 2 5= 3 5 m Q 3 6 6 3 6 6 5 ： 8 3 3 4 m3 天 l g 5 0 6 一 l g 1 5 4 5 1 5 井点数量与井距确定 井距和井点管数量由总涌水量和单根井点管出水 量决定 ， 单根井管出水量计算公式为 q = 6 5 盯d L 式中d 滤管直径 5 0 m m， 滤管长度 L= 1 0 0 0 ra m g=6 5 1 T d L 沤 = 6 5 3 1 4 0 0 5 l 5 - =1 7 4 5 m 天 井点管根数 计算 ： =1 1 Q q ， 1 1为备用系数。 N=1 1 8 3 3 4 1 7 4 5= 5 2 5 3根 ， 取 5 4根。 根数确定后， 即可根据平面尺寸来确定井点间距 D。D =1 1 0 5 4=2 0m 根据使用经验， 转角处降水速度较慢， 实际施工布 置时 ， 在总管转角处井点管适当加密。实 际安装井点管 6 2根 ， 采用两台套抽水设备 ， 每台控制 3 1 根井点管。 1 6 抽水设备选配 本工程总管较长 ， 为保证降水效果 ， 决定采用两台 套抽水设备同时降水， 本工程总管长为 1 1 0 m， 每台真 空泵负担 5 5 m， 选用 w 型干式真空泵。 最低真空度 h = 1 0( 5 0+ 1 5 ) = 6 5 k P a 抽水泵选用指标为水泵流量和扬程 ， 选择 的水泵 流量要比基坑涌水量大 1 0 2 0 ， 由于本基坑尺寸 较大， 为保证抽水效果， 采用 2套抽水设备 ， 每套负责 2 7根井点管( 总管长 5 5 m) 。选择的水泵扬程要大于 2 4 或等于井点处降水深度加上各项水头损失， 其中水头 损失数值， 取 11 5 m， 由以上两个 指标选 用抽水 设备 。 水泵所需的流量 Q 1 =1 1 8 3 3 4 2： 4 5 8 3 7 m 天 ：1 9 1 m。 h 水泵的吸水扬程 - s = 5 0+1 = 6 m 根据扬程和流量选用 2 B 1 9型离心泵 ， 其流量 为 1 1 2 5 m h ， 吸水扬程 为 8 m， 满足需要 。 2施工与使用 2 1 施工程序 挖井 点沟槽一 冲孔一沉设 井点管一 灌填砂 滤料一 敷设总管一 用弯管 连接一安装 设备一 试抽一 密封 井 口。 2 2 施工方法及注意事项 在粉砂土层 中， 井点管 的埋设采用 冲孔 法较容易 ， 冲水管直径为 5 0 m m， 长度 比井点管长 11 5 m， 下端 装有圆锥冲嘴 ， 在冲嘴圆锥面上钻 3个喷水水孔 ， 各孔 之 间焊三角形立翼 ， 以辅 助水 冲时扰动土体 ， 便 于冲管 快速下沉 ， 冲管上端用胶皮管与高压水泵连接。冲孔 前 先在孔位 开挖水 坑 ， 并用 沟槽将 小坑连 接起来 以便 泄水 。冲孔时， 先将冲管吊起并插在井点坑内， 然后开 高压水泵冲土边冲边沉， 冲孑 L 时应保证孔洞垂直度， 上 下孔径一致， 冲孔直径为 2 0 3 0 cm， 以保证管壁与土 层之间有一定砂滤层厚度， 冲孔深度一般比滤管底低 5 0 e m左右 ， 井孔 成型后 ， 拔出冲管立 即安放井 点管 ， 在 井管壁与孔 壁 间填 灌砂 滤层 ， 滤层 采 用 粗砂 ， 厚 度 为 1 0 cm， 充填高度达到滤管顶以上 11 5 m。需要提醒 的是 砂滤料 的填筑 质量非 常重要 ， 它 决定 了今 后井 点 管的出水量的多少 ， 直接影响降水效果。 井点管沉设就位后应先检验透水性能， 井点管与 孔壁之间填砂滤料时管 口应有泥浆冒出方为合格， 否 则 ， 应重新下管 。 井点管安装完毕即可接通总管和抽水设备， 做完接 头检查后试抽， 试抽时主要检查出水情况和机械运转情 况， 观察压力表压力， 正常后对井点管口进行密封处理， 在孔 口地面下 0 5 l m范 围内， 用黏土塞实 以防漏气 。 杨书海 浅谈粉砂 土地 区轻型井点降水施工方法 2 3 使用维 护 做完密封后即可 投入使 用 ， 使 用前应 做 好充 分准 备 ， 保证各设备有备用机械， 性能可靠 ， 提供的动力应 有保证 ， 能保持机械连续运转。 降水过程中安排专人看管维护， 随时检查真空度， 如发现真空度不足( 小于4 0 0 m m汞柱) ， 则应立即检查 是否漏气 ， 及时采取措施封堵 ， 避免中断运行。 及 时调节好 离心泵 的出水 阀 ， 做 到细水 长流。 2 4应注意 的问题 a 同一组 内运行 的井 点管 长度应相 同 ， 且滤水 管 段应在同一降水高度， 如基坑面积过大或涌水量大采用 多组井点时， 不同组滤水管段也应设在同一降水高度。 b 转角处容易产生集中渗流， 应加大转角处井点 管密度， 靠近河流处也应加密。 c如距离明水较近， 为截住渗流应分阶梯设置井 点管， 阶梯间距和高差视渗透系数和水位差大小确定 ， 每一阶段内井点管为一降水组。 d 一旦投入 使用 就 应连 续抽 水 ， 不 能抽 抽停 停 ， 这样容易造成滤 网堵塞 。 e 运行期 间应派专人值班检查井电管和各连接 管之间的气密性 ， 发现漏气及时封堵， 否则影响排水 效果 。 f 此方法适用于中小工程 ， 降水深度在 6 m以内， 如降水深度大涌水量多可采用管井井点。 3降水效果 采用此方法降低地下水位后， 给施工带来很大便 利 ， 水位降低后， 人工机械能在干地进行施工 ， 工效提 高。显著 改善了施工 条件 ， 能按照 图纸设计 的坡 度 和 高程进行施工， 保证了质量。施工工期缩短， 避免了土 方 大开挖 带来 的麻烦 ， 节约资源。 4结语 该方 法施工 简单 、 造 价低 ， 不 需 大型设 备 、 排 水速 度快 ， 可降低开 挖 基坑 边 坡坡 度 ， 减少 基 坑开 挖 土方 量 ， 采用此方法 能够 降低 的水位深度最大达 6 m。 ( 上接第2 7页) 浆结束后 ， 扫孔 、 冲洗 ， 继续钻孔灌浆。 水率很小， 采用 5 ： 1 浆液灌注， 当注入率大于 3 0 L m in b 若灌浆因故 中断， 应及早恢复灌浆 ， 否则立即 时， 可据情况越级变换。 冲洗钻孔、 恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效 ， 则重新4 帷幕灌浆效果 扫孔灌浆， 恢复灌浆时， 用开灌 比级的水泥浆进行灌 a 主坝帷幕灌浆。主坝帷幕灌浆生产孔 1 1 3个 ， 浆。如注入率比中断前相近， 即可改用 中断前的相同 检查孔 1 1 个， 注水试验 9段次， 渗透系数8 3 5 X 1 0 比级浆液继续灌注， 如注入率比中断前减少较多， 则浆 1 2 8 X 1 0 cm s ， 五点法压水试验 4 8段 次， 透水率 液应逐级加浓继 续灌 注。恢复灌 浆后 ， 如注 入率较 中 2 4 8 O L u 。 断前减少很多， 且在短时间内停止吸浆 ， 扫孔重灌。 b 副坝帷幕灌浆。副坝帷幕灌浆生产孔 1 4 3个， c出现涌水的灌浆孔段， 灌浆前须测涌水压力和 检查孔 1 5 个， 注水试验 1 3 段次， 渗透系数 8 3 5 X 1 0 涌水量， 据涌水情况选择以下处理方案： 自上而下分段 1 01 0 cm s ， 五点法压水试验 8 4段次， 透水率0 4 灌浆、 缩小灌浆段 、 较高的灌浆压力、 浓浆灌注、 屏浆、 6 O L u 。 闭浆、 纯压式灌浆、 浆液中掺速凝剂、 待凝、 压力灌浆封 孔等方法 。 参考文献 d 、灌 浆 段 注 入 量 大 ，难 于 结 束 日 寸 采 用 下 列 措 施 ： 水 池 舡研 究