真空深井分层降水技术研究

真空深井分层降水技术研究

1快速疏干坑内土体开挖对于渗透性低的粘土和粘土，由于其渗透能力的不足，经常使用轻井和电井降水。但对于此类土质的大面积深基坑,采用上述方法降水,不仅施工设施和工艺较为复杂,而且疏干土体水分还需要较长的时间,从而直接影响基坑开挖施工的进度,同时,开挖基坑的暴露时间增长也会带来安全隐患。因此,对于弱透水黏性土土层较厚、工期较紧的基坑施工,如何快速疏干坑内土体对基坑开挖显得尤其重要。采用真空深井分层降水就可根据土方开挖进度,利用深井采用真空泵分层聚水,而后采用潜水泵抽水达到基坑降水的目的。在基坑内施打真空深井进行坑内降水,可以在较短的时间内达到疏干弱渗透性土体的坑内水,为挖土创造有利条件。真空深井结构图见图1。2地下水开采量不足无锡恒隆广场综合发展项目位于江苏省无锡市,场地面积37324m2。本基坑工程开挖深度约为25m,场区内潜水地下水位在-1.5m,由于本工程地处无锡市市中心,基坑周边建筑物密集,基坑周围皆为无锡市主要道路,地下管线较多,不适宜采用大面积降水方式处理地下水问题。根据现场岩土工程条件,本工程周边采用深层搅拌桩止水帷幕隔断基坑上部潜水的内外水力联系,基坑内设疏干井疏干开挖面以上的基坑内地下水。根据勘察报告,在基坑开挖面以上主要含水层有(1)层表土、(3)-1层粉土、其中,第(1)层表土属上层滞水-潜水,(3)-1层粉土属微承压水,这两层潜水含水层位于基坑底标高以上,可以统一作为一个大的潜水含水层考虑,外围通过设置深度为30m的φ850@600mm三轴深搅桩帷幕止水隔断(3)-1层的外部补给来源,在基坑内设真空深井降水井疏干开挖过程中坑内土体水。3真空深水工程3.1中心位置和标记根据设计的井位和现场实际情况,准确定出各井的中心位置,并做好标记。井位施工放样时应通过位置调整以避开工程桩、立柱桩、承台、地梁、支撑、立柱桩等结构,以免将来影响地下结构施工。3.2孔口的冲洗施工采用正循环回转钻机成孔(回转钻机可选GPS-10型、GPS-15型等)。成孔直径和降水井深度需根据设计要求进行施工。成孔直径一般为600mm～800mm。用泥浆护壁,孔口设置护筒,以防孔口塌方,并在一侧设排泥沟、泥浆循环系统。施工过程中,当钻进到设计深度后,应立即采用水泵冲洗清孔,将孔内土块及泥浆冲洗出孔口,使孔内水的含泥量不大于5%。成孔的垂直度偏差不大于1%,成孔的深度偏差不大于200mm。3.3井管生产和安装(1)井壁开孔、孔隙间距小,地层间距大,管道安装规范,井壁开孔长,地层间距小,土壤总开孔长,地层间距大,土壤总封装确保了空井管采用钢管,规格φ300mm×5mm,井管长度大于井深0.5m,其中滤管部分井壁开孔、孔隙间距为@50mm×50mm,并用40目不锈钢滤网包裹并绑扎可靠。(2)卷扬机吊起井管冲孔换浆完成后,首先采用粗砂回填井底形成砂垫层,回填厚度约30cm,然后采用钻机上的卷扬机吊起井管,人工扶正安装进孔内。井管安放应力求垂直并位于井孔中间,井管顶部应比自然地面高0.5m。井管安装的垂直度偏差不大于1%,安装的深度偏差不大于200mm。垂直度偏差<1%,井底沉淀<300mm,出水含砂率<0.001。3.4填砾和封闭井管安装完毕后,孔壁与井管外壁间的空隙采用φ0.5mm～φ2mm粗砂砾回填,采用铁锹均匀地抛填在井管四周,保证填砾均匀、密实,严禁整车倾倒;填砾时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。填砾前应彻底换浆,然后向井管四周填砾,开始时速度不宜过快,待井管内出水后再适当加快填砾速度。井口返水随着填砾的进行由大变小,当井口返水突然变小时,说明滤水管已被淹没。继续填砾至滤管顶部标高以上2m,改用黏土填至地面,并压实封闭孔口,以防地面水渗水。砾料总投量与理论量的偏差不大于5%。3.5疏干井的洗井洗井的目的是清除井壁上的泥皮并把进入含水层中的泥浆及一部分细颗粒抽吸出来,恢复并扩大含水层中的孔隙,所以疏干井成井后要认真洗井,充分发挥疏干井的作用。洗井时采用封闭反压洗井(水泵加压注水洗井)和活塞洗井联合、交替进行洗井,要求破坏井壁泥皮,洗通井周的渗透层。活塞洗井时提升、下降的速度应控制在0.6m/s～1.2m/s内,不得硬拉猛蹬。洗井结束后,应立即抽水,同时接通水源补充清水,直至洗清。3.6设置试泵泵洗清后应安装水泵进行单井试抽,抽水试验的水位和水量稳定延缓时间为8h～16h,单井出水量要求不得小于计算值的85%。3.7封锁水井单井式抽完毕后进行封井。井口采用法兰封口。在井口焊接法兰,法兰片之间用密封胶封闭并拧紧法兰,见图2。3.8降水井的管理(1)单井抽水试抽完成后,即进入全面抽水阶段,降水过程中不得出现回流或倒灌现象;(2)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;(3)降水井在工作中应注意保护井口,防止井口被破坏、填塞;(4)抽水过程中定时应测定抽水量、井管内真空度等并做好记录;(5)土方开挖时,在挖至降水井附近时应设专人指挥挖掘机开挖降水井周边土方,必要时换小型挖掘机进行降水井附近土体的开挖。降水井周边土体开挖后,应对井管外抽水管路进行固定保护。3.9土方开挖面封井和实土开挖面的封井并技术创新配合土方开挖进行分层降水。第一层土方开挖前,在现有地面封井进行抽水(见下图A)。待第一层土方开挖完成后,在第一层土方开挖面位置进行封井并抽水(见下图B),然后进行第二层土方开挖,在第二层土方开挖面位置进行封井并抽水(见下图C),接着进行第三层土方开挖,在第三层土方开挖面位置进行封井并抽水(见下图D),随后开挖至基坑底(图3)。3.10出水口现有真空压力监测在降水过程中随时监测现场真空泵的真空度和出水量,使现场真空压力始终保持在60kPa以上,必要情况可在出水口安装水表来测量出水量,当地下水位下降到设计规定要求时,即可停止抽水。4施工方案可行性比选通过精心设计、精心施工,降水与土方开挖同步进行,边开挖降水,分层开挖分层降水,打破了传统的先降水后开挖的施工思路。水位监测结果表明:水位降深值最大时达6.5m,满足现场的挖土要求。满足设计要求的降水深度;基坑最大排水量为1044m3/d。坑外上部潜水和上层承压含水层的天然水位无较大变化,波动幅值0.3m以内,基本未受降水影响;综合地面沉降量最大值为25mm(因降水引起的沉降值甚微),坑四周建(构)筑物安然无恙。很显然,我们在基坑开挖中采用止水帷幕截渗配合基坑内真空深井分层疏干降水这一施工方案是可行的。我们有效地抢回了工程进度,保障了整个工程的顺利进行。5采用基于深入基层的降水工艺(1)法由于本工程工期紧,桩基施工、围护结构施工同时进行,止水帷幕未封闭前,不宜