粉砂地层基坑降水技术

1、粉砂地层基坑降水技术高银河李鸿摘 要 贾鲁河大桥工程范围内含水层岩性为粉土和粉细砂，透水系数大、粘聚力小，工程 力学性质较差，降水和基坑支护难度大。根据工程实际情况，采用管井降水，附以钢板桩围堰 的施工方法。本文从管井的构造特点、管井的井点布置及基坑监测等方面阐述管井降水技术在 粉砂地层中的成功应用，确保深基坑土方开挖及大桥主体结构安全施工。关键词 贾鲁河大桥 钢板桩 粉砂地层 管井降水 深基坑1工程概况1.1工程概述人文路跨贾鲁河大桥位于郑州市中牟县人文路与贾鲁河相交处，桥梁全长526.0m，宽 55m,桥梁面积28930 E。其中主桥长190m,宽55m,主桥面积10450 E，南引桥长1

2、50.05m, 宽55m，北引桥长179.95m,宽55m，引桥面积18480 E。本文讨论贾鲁河大桥7#承台深基坑降水的施工技术，7#承台位于贾鲁河中，基坑开挖 深度为12.66m,属于深基坑开挖。根据建筑基坑技术规程(JGJ 120-2012)的规定和 结合周围环境的特点，基坑支护结构的安全等级为一级。基坑开挖参数见表1。表1基坑开挖参数基坑顶标高m基坑底标高m基坑深度m基坑宽度m基坑长度m支护结构安全等级备注80.5m67.8412.664753一级1.2含水层分布特征工程区域地下水按含水层性质及埋藏条件分为孔隙潜水和孔隙承压水两种类型。潜水 一般埋藏于地表下260m范围之内，潜水受大气

3、降水补给，东部水位变化主要受季节性降 水和灌溉的影响，水位变化幅度为1.01.5m。含水层岩性由粉土、粉细砂组成，粉土层 渗透系数K为0.54m/d，粉细砂层的渗透系数K为6.6m/d，水化学类型属低矿化度重碳酸 钙型水。承压水埋藏深度大于60m，承压水补给条件复杂，水化学类型属重碳酸型水。实测地下水稳定水位绝对标高为76.79m77.37m (水位埋深0.505.70m),本层地下 水类型属潜水，其补给来源主要来自大气降水，同时接受贾鲁河河水下渗补给，渗流蒸发 排泄。根据水文地质调查结果，本场地历史最高水位接近自然地面。根据地勘报告要求，在进行施工降排水方案设计时，渗透系数可按6.6m/d取

4、值。1.3地质条件降水范围主要土层分布及参数见表2。表2 土层参数表层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)1素填土2.5020.012.0020.002粉砂3.1519.02.0028.003粉土0.6020.07.0020.504粘性土4.0019.118.009.105粉土2.7520.310.08.1013.106粉砂21.0019.09.02降水方案2.1降水前围堰施工7#承台部分位于贾鲁河中，基坑开挖前需进行“筑岛”施工形成施工平台，施工平台 高程为EL80.5m，基坑与河道位置关系如图1。围堰图1 7#承台基坑与河道平面布置图为保

5、证堰体稳定性采取以下措施7#承台基坑围堰要满足一定的防渗要求，为此，在堰体中设置一道钢板桩芯墙，钢 板桩芯墙深度为9m。7#承台围堰邻水侧坡比为1:2,为保证围堰迎水面具备足够的抗冲刷能力，在临水 面一侧铺砌石笼，石笼采用镀锌铅丝，石笼尺寸为2mx1mx0.4m，石笼内填充的石料尺寸大 于 15cm，石料不得使用风化石。围堰施工工艺流程勘察测量一清除围堰范围内垃圾及淤泥一分层回填压实一钢板桩芯墙施工一石笼铺砌 一堰顶道路施工。2.2基坑外排水(1)在基坑顶部平台上距离钢板桩外侧0.5m处布置一道截水沟，截水沟深0.5m，宽 0.5m，采用砖砌结构，内侧抹灰，沟内坡度为2%。并设置集水井2个，集

6、水井长宽均1.5m，深1m,采用砖砌结构，内侧抹灰，根据集水量及时抽水。(2)建立基坑内的临时排水系统，距离钢板桩0.5m处布置排水沟，排水沟宽0.3m， 深0.3m，排水沟采用砖砌结构，内侧抹灰，沟内坡度2%。并设置集水井4个，集水井长宽 均为1.5m，深1m，采用砖砌结构，内侧抹灰，根据集水量及时抽水。2.3管井设计7#基坑位于河岸边，根据地勘报告，地下水位高程约EL77m，基坑底部高程为EL67.94m。 为减小基坑深度，采用先开挖放坡，后用钢板桩加锚索围护结构，如图2。原地面 857795粉砂钢板桩75441粉土 7485粉质粘土6795锚索2锚索粉砂60441粉土 7025由段7.原

7、地面 857795粉砂钢板桩75441粉土 7485粉质粘土6795锚索2锚索粉砂60441粉土 7025由段7.0mm+锚固T(自德.由段5.5m8冲/+锚固段1段18园：W 15基坑底图2基坑支护断面图距离基坑顶部平台坡脚处1m处布置降水井22 口，井深30m，直径0.4m，井间距平均 为12m，井管连接段采用滤网包裹。所有管井降水从基坑开挖前7天开始，过程中根据地 下水位变化适时调整，保证基坑干地施工，至回填至地下水位以上时停止降水。2.3.1基坑涌水量计算钢板桩内基坑底部位于含水层中，含水层顶部高程为EL67.95m，底部高程为EL46.95m， 含水层处于上下两层不透水层间，基坑涌水

8、量按均质含水层承压s潜水非完整井计算，计 算公式采用建筑基坑支护技术规范(JGJ120-2012)附录E。? / ? / 7 Z / /JWXyy /VV7/ZZ/ ZXZZ/-/ /ZX/ /Z /x / / /./T/ /Z/TX /图3基坑涌水量计算图7#轴基坑位于左岸，基坑涌水量按下式计算：式中：Q基坑涌水量，m3/d；k含水层渗透系数，6.6m/d；M承压水含水层厚度，21m；H0地下水位线至承压含水层底部距离，地下水位为EL77m，含水层底部为EL46.95m，H0 为 30.05m；h需降低水位至承压水含水层底部距离，需降低水位为EL67.44m，h为20.49m；r0沿基坑周边

9、均匀布置的降水井群所围面积等效圆的半径；可按, 计算， 此处，A为降水井群连线所围的面积；R降水影响半径，粉砂层，渗透系数k=520m/d时，R取80150m，本次计算按100m计算。等效圆半径的计算：rD=7CA/n)=j53X47/-n =28m由此，基坑涌水量为Q=5471m3/d。2.3.2井点降水计算单井出水能力按下式计算：qD =120nr；lk式中：q0单井出水能力，m3/d；rs深井井点半径，取0.2m；l过滤器进水部分长度，取2m；k含水层渗透系数，6.6m/d。带入数据可得q0=282.7m3 /d2.3.3井点数量：n=1.1Q/q=22即在基坑外侧布置22 口井方可满足

10、降水要求。2.3.4 水泵选择表3水泵扬程计算表H一水泵总扬程(m)H1水泵净扬程(m)h水头损失(m)V22g一泵出水口处的动能损失水头 (m)43.503753580.50375根据单井出水流量计算结果，水泵选用150QJ50-34/4型号，水泵的抽水流量为50m3 /h, 扬程为50m,功率9.2kW。2.3.5降水井结构降水井管采用中400mm无砂混凝土管，降水井由井壁管、过滤器和沉淀管组成井壁管 安装在非含水层处，起保护井壁稳定作用；过滤器安装在含水层处，起进水和滤水作用； 沉淀管位于管井最下端，以沉淀井中所含的泥沙。井壁管与过滤器连成管柱，垂直安装在井孔当中，在管柱和孔壁间的环状间

11、隙中填充38mm的砂砾混合料。具体结构见图4。 : - - - - - - - - - - - rl.lonl-JlololoDloclloloElA- : - - - - - - - - - - - rl.lonl-JlololoDloclloloElA-I- - - _ - - :- ;|?- -r-!-1-1 -!-II51-.1-A1100mm 粘土降水井横断面通长混凝土无砂管直径400mm降水井立面图4降水井结构图2.3.6施工工艺流程井点测量定位一挖井口、安护筒一钻机就位一钻孔一回填井底砂垫层一吊放井管一回 填井管与孔壁间的沙砾过滤层一洗井一井管内下设水泵、安装抽水控制电路-试抽水

12、一降水 井正常工作一降水完毕拔井管一封井。2.3.7 施工要点钻井：按布设的井位坐标放井位，采用钢筋做显著标志，对井位处的地面标高进行测 量。施工时埋设护筒，避免泥浆浸泡、冲刷导致孔口坍塌。换浆：井管下入前注入清水来稀释泥浆，水泵抽出沉渣并测定井深，使井内泥浆密度 保持在 1.151.25g/cm3。吊放井管：井管采用中400mm无砂混凝土管，分节下放，井管高出地面30cm。填滤料：井管下入后立即填入滤料。滤料沿井孔四周均匀填入，宜保持连续，将泥浆 挤出井孔。滤料必须符合级配要求，杂质含量不大于3%。洗井：成井后，借助空压机清除孔内泥浆，直至出清水为止，污水泵反复抽洗，抽洗 次数不得少于6次。

13、洗井后进行实验性抽水，确定井内出水量。下泵抽水：抽水前检查水泵运转是否正常，采用潜水泵连续抽水，经沉淀并检测满足 排放标准后排入贾鲁河。降水用电线路设套管，防止硬物砸伤后漏电。沿基坑四周布置的 用电设备线路可以沿基坑防护栏杆架空设置，做好防护栏杆的接地保护，防止触漏电发生。水位观测：抽水前进行静止水位观测，水位稳定后每天观测一次，用测绳测量井点水 位，降水连续观测5天，确定井点内水位降到基坑底以下1m后方可开始基坑开挖施工。封井：井口地面以下1m范围内用粘性土回填压实，井管要高出地面0.3m，并在周围立 显著标志，加井盖予以保护。承台施工结束后，封井，用砂石进行回填密实。3施工监测3.1监测目

14、的基坑及承台施工过程中，通过监控量测掌握地层、地下水、围护结构支撑体系的状态 以及施工对既有建筑物和地下管线的影响，及时反馈信息指导施工，保证工程顺利开展， 确保工程本体及基坑周边的安全。3.2监测项目主要监测项目为基坑围护结构监测及周边环境监测。基坑监测项目见表4。4结语基坑所处地层主要为砂性土，由于砂性土内摩擦角大，粘聚力小，渗透系数大，钢板 桩支护体系在控制整体变形的同时，还需要控制局部砂土的稳定，施工处理不当极易发生 坍塌。另外，基坑位于贾鲁河中，围堰施工后场地富含大量地下水，降水难度很大，因此 降水方案的选择也是工程施工的重点。根据工程实际情况，分析各项影响因素，采用管井 降水方法结

15、合深基坑钢板桩围堰施工技术，成功的将管井降水方法应用于粉砂地层深基坑 开挖中。降水效果良好，施工作业进行的十分顺利，既为工程施工提供了干地作业环境， 减少降水成本，同时保证了支护体系的安全稳定。由此成功的解决了粉砂地层基坑降水及 支护的技术难题，确保施工的安全顺利进行。表4基坑检测项目表序 号监测项目位置和监 测对象量测频率监测项目 警戒值监测项目控制值测点布置1地层及支护 情况观察随时进行2桩（墙）顶 水平位移围护结构 上端部开挖及回筑过程 中一天两次按80%控 制值0.2%基坑开挖深 度与30mm的较小 值围护结构的每个角点，短边 中点沿基坑长度方向间距 15m3桩（墙）体 变形围护结构

16、内开挖及回筑过程 中一天两次按80%控 制值0.2%基坑开挖深 度与30mm的较小 值短边中点沿基坑长度方向间 距30m序 号监测项目位置和监 测对象量测频率监测项目 警戒值监测项目控制值测点布置4桩（墙）顶沉降及地面沉降围护结构周围土体围护结构施工及 基坑开挖期间每 两天一次主体结 构施工期间每周 两次按80%控 制值0.15%基坑开挖深 度与20mm的较小 值短边中点，沿基坑长度方向 间距30m （一般地段）围护结构施工及 基坑开挖期间每 天一次主体结构 施工期间每周三 次按80%控 制值建筑物允许沉降 值与基坑开挖允 许的沉降值的较 小值短边中点，沿基坑长度方向 间距15m （临近建筑物处）5地下水位基坑周围降水期间每两天 一次降水不大 于 0.8m降水不大于1m短边中点沿基坑长度方向间 距30m6支撑轴力（含支撑变形）支撑端部 或中部开挖及回筑过程 中一天两次按80%设 计轴力值按