压力回灌井施工技术.doc

压力回灌井施工技术措施摘 要：苏州体育运动学校游泳馆基坑工程，地质复杂，地下水位高，局部地表下4m为流塑型黏土回填，与邻近建筑物较近。为减小在降水过程中对邻近建筑物的影响，采用压力回灌设备进行回灌，操作简单，效果较好。关键词：压力回灌 注水 回灌设备 施工方法1.工程概况1.1建筑概况苏州市体育运动学校配套工程（二期），由苏州城市建设投资发展有限公司投资兴建，苏州市建筑设计研究院有限责任公司设计。本工程位于苏州相城区生态园北侧，苏虞张公路西侧，已建的苏州市体育运动学校内。建筑面积12034.1，建筑基地面积5749.66，地下一层，地上4层，建筑高度16.75m。地下部分包括水处理机械室和泳池（跳水池、训练池、设备通道和标准池），其中水处理机械室挖深5.15m，跳水池挖深5.9m。地下水位于地表下1.5-1.7m。1.2场地工程地质、水文地质条件本次勘察查明：场地自然地面以下40.45m以内的土层按其沉积环境、成因类型以及土的工程地质性质，自上而下分为9个工程地质层，其中第（4）层分为2个亚层,并包含一个透镜体层，第（3）层分为3个亚层，游泳馆基底开挖土层主要位于第（3-1）层和第（3-2）层。主要层次分层描述如下：第（3-1）层：粘土，灰黄色，可塑，含铁锰结核，夹灰色条纹，干强度高，韧性高，摇震反应无，切面光滑，土质均匀，中等压缩性。层厚1.903.10m，层底标高-4.08-2.98m。该层仅在游泳馆南侧及射击馆的东南角有分布。第（3-2）层：粉土夹粉质粘土，灰黄色，饱和，松散，夹可塑状粉质粘土，干强度低，韧性低，摇震反应中等，切面无光泽，土质不均，中等压缩性。层厚2.404.00m，层底标高-8.20-5.71m。该层仅在游泳馆南侧及射击馆的东南角有分布。第（4-1）层：粉砂夹粉土，黄灰色，饱和，松散稍密状态，由石英、长石组成，扁圆状，粒度较均匀，含少量云母片，土质尚均匀，中等压缩性。层厚1.407.70m，层底标高-14.75 -10.18m。本层在第（2）层埋深较深位置缺失。2.回灌施工技术2.1回灌井施工参数根据本工程工勘报告提供的资料2层粉土夹粉质粘土层为粉砂夹粉土，透水性较好渗透系数分别为6.1410-4和5.710-3，回灌主要是针对这两层土体。回灌机系利用压力井点使用的射流泵机组注水，并在原机具上另增加一闸阀和一水表，以控制水流量。注水总管采用直径 100 钢管，分节连接，每节长6m。 注水支管为直径 48 钢管，滤管长度 1.5m，支管总长为9m。间距1400mm，钻孔深度地表向下9米，总延米约65m。2.2回灌井措施根据本工程围护结构特征和拟建场地水文地质特征，对基坑外小型运动馆与田径馆之间进行回灌措施。1) 回灌区域位于坑外地下水下降明显部位，即坑外小型运动馆与田径馆之间潜水水位监测孔SW08、和SW09周边区域，沿小型运动馆向北约2米布置一排回灌井点；2）所有回灌井过滤管位置处于第-2粉土夹粉质粘土和4-1粉砂夹粉土之间，属深层回灌井；3) 坑外回灌时，减缓此区域潜水水位下降趋势；2.3回灌系统及回灌系统示意图本工程地下水人工回灌的目的层为第-2粉土夹粉质粘土和4-1粉砂夹粉土之间，回灌水由抽水井或自来水供给。在回灌过程中，回灌井上安装水表、止水阀、回水阀、压力表。图1 回灌系统示意图2.4回灌系统管理要求1）回灌井上安装压力表及流量表，灌水量与压力要由小到大，逐步调节到适宜压力；2）回灌井口要求密封，确保回灌时不漏水，同时回灌压力不宜过大，当回灌流量不明显增加时，回灌压力最好不要增加，否则回灌井周围易产生突涌，从而破坏回灌井结构；3）回灌水体必须干净，不能是污染水体，否则会污染地下水；4）回灌水体内不能有固体物质（如砂，土及其它杂质等），否则会影响回灌效果。2.5回灌井作用原理将水注入回灌井里，井周围的地下水位Hc就会不断地上升，上升后的水位称之为回灌水位hc，由于回灌井中的回灌水位与地下水位之间形成一个水头差，注入回灌井里的水才有可能向含水层里渗流。当渗流量与注入量保持平衡时，回灌水位就不再继续上升而稳定下来，此时在回灌井周围形成一个水位的上升锥，其形状与抽水的下降漏斗十分相似，只是方向正好相反。回灌井内的回灌水位最高，向四周回灌水位逐渐降低，直至与地下水位相重合，由重合点到回灌井中心轴线的距离称为回灌影响半径Rc。回灌水位hc与地下水位H之差，称为水位升幅Sc，如图所示。图2 回灌水位示意图回灌井的回灌量与含水层的渗透性有密切关系，在不同渗透性能的含水层中，井的回灌量差别很大。在保持一定的回灌量与满足回灌效果的前提下，渗透性好的含水层中，回灌井中所需的回灌水位较小；反之渗透性愈差，回灌井中所需的回灌井压力越大水位就愈高。图3 施工平面图3.压力回灌井施工3.1施工工艺1）钻孔：钻孔采用钻机成孔，孔径钻孔深度9米，钻孔间距.4米，钻孔深度应比滤管底深0.5m,以利沉砂。及时用干净粗砂将孔壁与井点管之间填实，然后冲洗井点（用自来水或空压机）直至清水。将井点管沉至要求的深度后,在孔壁与井点管之间填入粗砂不低于5米，冲洗干净后回填粘土球，并分层压实压实厚度2米，地表向下2米用1:2水泥砂浆将其密封。如图所示： 2）连接：用连接管将井点管与集水总管和水泵连接，形成完整系统。抽水时，应先开真空泵抽出管路中的空气，使之形成真空，这时地下水和土中的空气在真空的吸力作用下被吸入集水箱，空气经真空泵排出，当集水管存了相当多水时，再开动离心泵抽水。3）使用注意事项：回灌系统接通以后，试带水加压，若无漏水、漏气和淤塞等现象，即可正式使用；应控制真空度。在系统中装真空表，一般真空不低于1mpa。图4 回灌井结构图3.2 注水方法及水位观测布置3.2.1 水位观测井布设 为及时了解已建小型运动项目馆的地下水位变化的情况，及时调整回灌井点的注水量，分别在两处共设了 2 眼井（详见施工平面图）。用以观测工程附近自然水位的变化情况。3.2.2 注水方法 在回灌前，通过观测井对苏州体育运动学校二期场地地下水位进行首次观测，注水后每天观测 2次，当水位变化基本稳定后，每天观测 1 次。在观测水位的同时并对机组的注水压力及注水流量作好记录。根据观测水位变化及时调整注水量，以保持水位相对稳定。通常水泵出水口工作压力约 1-5Mpa。3.3压力回灌井运行图5 压力回灌井运行示意图回灌井的启动：当稳定的水位监测报告出来之后，如现水位低于本场地的原始数据后即启动回灌。回灌井停止运行条件：基坑停止降水后观测一段时间，若水位恢复正常，即可停止回灌。回灌水源：回灌水源主要以基坑内抽水井的地下水作为回灌水，如地下水位供应不上采用自来水作为回灌水源。回灌压力：先期采用小压力回灌，当潜水水位无法满足目标要求时，或回灌量难以增加时可适当加压回灌，回灌压力不能过大，过大后会影响回灌井周边地层结构，回灌压力以小到大，实注水压力以监测报告索取数值控制，如监测报告水位过高将减少注水压力。回灌井的监控：回灌过程中对基坑内观测井和基坑外观测井水位密切监控，要求水位观测每12小时一次。回灌井实施回灌的同时，基坑内抽水井正常继续运行，为了节约地下水资源可以采用抽出来的地下水进行回灌。4.沉降控制为准确测定在降水与回灌注水期间小型运动馆和室内田径馆的沉降情况，在墙面布置了9个沉降观测点，进行精密水准观测，初期每天观测一次，待地下水位基本稳定后，每3天观测一次。5.现场实际效果5.1现场水位效果根据苏州市建筑勘察研究院有限责任提供游泳馆基坑监测报表60期65期报告显示：水位孔sw08、sw09初始水位高层黄海-2.17米、-1.83米，压力回灌井运行之后水位高层黄海2.13米、2.14米，回灌水位控制高差在10cm左右，根据江苏省纺织工业研究院有限公司苏州市体育运动学校二期工程岩土勘察报告其现场地表潜水位最高水位为2.50米，压力回灌井回灌效果已达到地勘报告的潜水水位标高。5.2对于周围建筑物的影响效果根据苏州市建筑勘察研究院有限责任提供游泳馆基坑监测报表60期65期报告建筑物室内监测报表显示：地坪最大下沉累计变化量4.6mm，墙体裂缝监测最大累计开裂量2mm，从监测报告连续观测数据分析，在回灌井回灌作业时，开裂墙体呈稳定趋势，未出现继续下沉，部分开裂墙体呈上升趋势。6.总结6.1在工程造价方面1）如在基坑北侧设置三轴搅拌桩，对基坑进行止水，其工程造价约在70万左右。2）在管井四周用双轴搅拌桩加长双轴搅拌桩桩长，让其穿透渗透系数较高的粉砂土层，其工程造价约在20万左右。3）采用压力回灌井，造价在6万左右，比三轴搅拌桩节省60万左右，比双轴搅拌桩节省15万左右。6.2在工程技术方面1）如采用轻型井点反置法进行压力回灌，其压力不好控制，如压力控制不好，回灌水会对已有建筑的地坪造成影响，甚至地坪会出现开裂。2）如采用自渗型回灌井，水的自重压力，及土的渗透效果自渗型回灌井不到原始的水位高程，其效果微乎其微。3）压力力回灌井采用挡位控制，回灌时先用小挡位进