在含泥夾卵石透鏡體地層中施工的降水設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間：2010-01-14 共1頁(yè)
摘要：施工降水設(shè)計(jì)主要依據(jù)的是含水層的滲透系數(shù)。而在含水層滲透性不均一的情況下，如何進(jìn)行施工降水設(shè)計(jì)？總結(jié)了邛崍市區(qū)含泥夾卵石透鏡體地層中兩個(gè)施工降水工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)在不均勻滲透性含水層中施工降水設(shè)計(jì)具有普遍意義。
關(guān)鍵詞：施工降水設(shè)計(jì)；滲透系數(shù)；含泥夾卵石透鏡體地層；護(hù)壁
口徑降水井在成都地區(qū)基坑開(kāi)挖和人工挖孔樁的施工中應(yīng)用的非常普遍，我院在多年的施工中也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。而在邛崍市區(qū)含泥夾卵石透鏡體地層中所進(jìn)行的施工降水工作，是近年來(lái)施工難度最的工程。
1．場(chǎng)地工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件
場(chǎng)地地層上部2～5.5 m為雜填土、素填土、粘土，其下為第四系全新統(tǒng)沖積形成的卵石及中細(xì)砂、圓礫層。卵石層為主要含水層，含水層厚度于17.5 m，其中含有厚度為0～2.1 m，分布不均、埋深不一的泥夾卵石不透水層。
地下水屬孔隙潛水，主要補(bǔ)給源為氣降水和岷江河流補(bǔ)給。地下水埋深：雨季1.6～2.3 m，枯季為3.9～4.3 m，滲透系數(shù)K=65～85 m/d。
2．降水方案設(shè)計(jì)
在成都地區(qū)基坑降水的施工中，我院均按照環(huán)形、無(wú)壓非完整井點(diǎn)設(shè)計(jì)理論進(jìn)行降水井的設(shè)計(jì)和布置，都能滿足基坑開(kāi)挖對(duì)降水的要求。但在邛崍市區(qū)實(shí)施的降水施工中，由于受局部泥夾卵石層的影響，給施工降水帶來(lái)極地困難。
2.1工程實(shí)例一
邛崍某廈，主樓18層，裙樓5層，地下室1層，框架筒體結(jié)構(gòu)，樁基礎(chǔ)，占地面積約為1 400 m2。根據(jù)勘察報(bào)告及設(shè)計(jì)要求，基坑開(kāi)挖6 m，人工挖孔樁深度在基坑底面以下6.5～7.5 m，即地下水位要求降至地面以下13.5 m，降深達(dá)10～12 m。
施工期為枯水季節(jié)，根據(jù)勘察報(bào)告所提供的滲透系數(shù)K=37 m/d及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，共布置了8口降水井，井深20 m，井徑650 mm，]井管內(nèi)徑300 mm，濾管長(zhǎng)度10 m（位于井深在10～20 m的位置），擬采用6臺(tái)40 t/h，2臺(tái)60 t/h，揚(yáng)程為20 m的潛水泵進(jìn)行施工降水。
由于對(duì)降水設(shè)計(jì)的過(guò)分自信，在第一口降水井施工結(jié)束，未做抽水試驗(yàn)以獲取參數(shù)對(duì)原降水井的設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)證。在8口降水井都施工完成后，按設(shè)計(jì)下入8臺(tái)潛水泵進(jìn)行施工降水，通過(guò)幾天降水觀測(cè)后，發(fā)現(xiàn)除東北方向2口降水井（SJ-1、SJ-8）井內(nèi)水位降深較，約為10.5～11 m，即井內(nèi)水位距地面約為14.5 m左右，其余6口降水井井內(nèi)水位降深只有2.8～3 m，即水位距地面約7 m左右。針對(duì)這一異常現(xiàn)象，經(jīng)分析計(jì)算，得出卵石層的系透系數(shù)K＝82～85 m/d，基坑涌水量達(dá)2萬(wàn)多m3。對(duì)SJ-1、SJ-8兩口降水井井內(nèi)水位降深過(guò)的原因被認(rèn)為是因?yàn)楹笃诓捎脵C(jī)械成孔施工的護(hù)壁樁之水泥漿堵住來(lái)水通道所至，而未能查明和意識(shí)到泥夾卵石的影響，從而直接導(dǎo)致第一次補(bǔ)救措施未能達(dá)到目的。
補(bǔ)救措施及效果：(1)對(duì)SJ-1、SJ-8兩口降水井進(jìn)行清洗，但未產(chǎn)生效果；(2)將其余6口井的潛水泵更換為125 t/h，揚(yáng)程20 m的潛水泵；(3)在北東主要來(lái)水方向增補(bǔ)降水井4口，井深20 m。其中2口增補(bǔ)降水井距原SJ-1、SJ-8井分別為4 m、6 m。所增補(bǔ)的4口井除SJ12下入125 t/h，揚(yáng)程16 m的潛水泵外，其余3口降水井因受泥夾卵石層的影響，出水量只有約40 t/h左右。
這些補(bǔ)救措施從理論計(jì)算上是完全能滿足基礎(chǔ)施工對(duì)降水的要求，井內(nèi)水位實(shí)測(cè)均在14.5～15 m以下。但在基坑開(kāi)挖后進(jìn)行人工挖樁的施工中，在場(chǎng)地的東北、西北角方向挖至9.5 m后，隨著泥夾卵石層出現(xiàn)，挖孔樁內(nèi)陸續(xù)出現(xiàn)涌水，且越深水量越，單樁最涌水量達(dá)8t/h左右，致使人工挖孔樁無(wú)法施工。至此，根據(jù)各人工挖孔樁挖出的含泥量、粘性強(qiáng)的泥夾卵石層，我們才意識(shí)到SJ-1、SJ-8、SJ-10、SJ-11這4口降水井出水量小的原因，是地層中含有多層透鏡體狀泥夾卵石層所致。
由于此時(shí)基坑已開(kāi)挖完畢，而在基坑周邊所補(bǔ)4口降水井效果也不明顯，為此我們又采取了第二次補(bǔ)救措施：(1)根據(jù)人工挖孔樁中涌水的方向，在基坑中主要來(lái)水方向布置了3口沉井，井深8～8.5 m，以截住來(lái)水；(2)購(gòu)買(mǎi)了8～10 t/h，220 V的小型潛水泵，在人工挖孔中直接抽排水；(3)將地層的實(shí)際情況反饋給設(shè)計(jì)單位，設(shè)計(jì)人員通過(guò)計(jì)算，布置在周邊的裙樓基礎(chǔ)人工挖孔樁基礎(chǔ)的深度減少了1～1.5 m；(4)與施工、監(jiān)理人員密切配合，對(duì)已挖到位的樁及時(shí)檢驗(yàn)、及時(shí)澆筑混凝土。
在采取了以上措施后，人工挖孔樁的施工基本順利完成，但在基坑西北角兩處挖孔樁的施工時(shí)卻遇到了極的困難。由于涌水量，當(dāng)挖到預(yù)定深度，關(guān)閉孔內(nèi)潛水泵后，水就會(huì)很快涌上來(lái)，引起孔壁垮塌。最后制作了一高約0.6 m的木盒，將潛水泵保護(hù)起來(lái)，待混凝土澆注到0.4～0.5 m后，再將水泵提出，從而保證了人工挖樁的澆注質(zhì)量。
該降水工程從2002年3月初開(kāi)始至8月底結(jié)束，經(jīng)歷了雨季，特別是7～8月份暴雨的考驗(yàn)，投入了量的人力和物力，人員最多時(shí)達(dá)13人，發(fā)電機(jī)兩臺(tái)（75 kW和150 kW），8～10 t/h潛水泵12臺(tái)，40～125 t/h潛水泵21臺(tái)，才使工程得以完成，造成了工期的貽誤及經(jīng)濟(jì)的損失，皆因?qū)κ┕ぶ腥〉玫馁Y料分析不夠、準(zhǔn)備不充分所致。
2.2工程實(shí)例二
邛崍某中心樓，主樓13層，半地下室層，樁基礎(chǔ)，占地面積約為860 m2。本工程地質(zhì)勘察及施工降水工作均由我院承擔(dān)。我們總結(jié)了上次在該地區(qū)的降水經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，在勘察階段注重收集和采集有關(guān)降水方面的水文資料，在鉆探過(guò)程中著重查明泥夾卵石層的厚度、組成成分和分布情況。根據(jù)勘察揭示，該場(chǎng)地泥夾卵石層呈透鏡體狀，分布不均，厚度為1.5～3.5 m，最厚達(dá)6.8 m，埋深在6.5～21.3 m范圍內(nèi)，最多為3層，整個(gè)場(chǎng)地都存在此透鏡體。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，基坑開(kāi)挖4 m，人工挖孔樁深度在基坑底面以下5.5～6.5 m。即地下水位要求降至地面以下10.5 m，降深達(dá)6～7 m。根據(jù)抽水試驗(yàn)成果算得滲透系數(shù)K＝65 m/d及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，共需布置8口降水井，井深17.5 m，井徑650 mm，井管內(nèi)徑300 mm，濾管長(zhǎng)度10 m（位于7.5～17.5 m的位置），考慮到泥夾卵石層的影響，降水設(shè)計(jì)方案分兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段，在基坑周邊布置4口降水井，井深17.5 m，濾管長(zhǎng)度10 m（位于井深7.5～17.5 m的位置），做好單井和群井的抽水試驗(yàn)，為下一步降水井的布置提供可靠的依據(jù)；第二階段，在基坑開(kāi)挖完畢后，依據(jù)單井和群井的抽水試驗(yàn)成果，在基坑內(nèi)布置4口降水井，井深12.5 m，濾管長(zhǎng)度7.5 m（位于井深5～12.5 m的位置）。布井原則：(1)地下水來(lái)水方向；(2)主要基礎(chǔ)樁、較深基礎(chǔ)樁附近；(3)基礎(chǔ)樁較集中的位置；(4)泥夾卵石層較多的位置。據(jù)此原則綜合考慮布置二級(jí)降水井。
在人工挖孔樁施工過(guò)程中，我們著重與施工單位配合，合理的安排施工秩序，遵循先施工來(lái)水方向的挖孔樁及由外到里的原則。這是因?yàn)樵谑┕ね鈬耐诳讟稌r(shí)，如遇到挖孔樁內(nèi)涌水量較，可先將此孔暫作為降水孔使用，以增加降水的效果，利于基坑內(nèi)部挖孔樁的施工。待內(nèi)部挖孔樁施工完畢后，再用小潛水泵以直接抽排的方式突擊這些挖孔樁。如遇挖孔樁內(nèi)涌水過(guò)而無(wú)法施工時(shí)，可在主要來(lái)水方向施工沉井，以截住來(lái)水，該工程施工沉井2口，井深7～7.5 m，確保人工挖孔樁的順利進(jìn)行。由于吸取了上次施工降水的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，本次降水工程準(zhǔn)備充分、措施得當(dāng)，從而達(dá)到了較為理想的效果，為基礎(chǔ)施工的順利進(jìn)行提供了保障。
3．體會(huì)
在含泥夾卵石透鏡體的地層中進(jìn)行施工降水，應(yīng)重視以下幾個(gè)方面：
(1)勘察時(shí)應(yīng)盡量查明泥夾卵石透鏡體范圍、埋藏深度、含泥量的小，或?qū)辈靾?bào)告認(rèn)真分析，對(duì)泥夾卵石透鏡體要有充分的認(rèn)識(shí)和了解；
(2)由于受泥夾卵石透鏡體的影響，勘察報(bào)告中所提供的滲透系數(shù)有很的局限性，不足以代表整個(gè)場(chǎng)地地層的透水性，要慎重對(duì)待；
(3)降水井的設(shè)計(jì)應(yīng)分兩個(gè)階段進(jìn)行：
第一個(gè)階段，先依據(jù)已有參數(shù)做出初步設(shè)計(jì)計(jì)算，確定降水井的數(shù)量、深度、濾水管的長(zhǎng)度等，在第一口降水井施工完畢后，及時(shí)做抽水試驗(yàn)，用所獲得參數(shù)校驗(yàn)初步設(shè)計(jì)結(jié)果，做出相應(yīng)的調(diào)整，然后在基坑周?chē)炔贾谜伎倲?shù)為50%～70％的降水井。在施工降水井的過(guò)程中，要做好各單井和群井的抽水試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)對(duì)降水井的設(shè)計(jì)方案做出調(diào)整；
第二個(gè)階段，根據(jù)第一階段所獲水文資料，在基坑內(nèi)設(shè)計(jì)布置二級(jí)降水井，在施工的過(guò)程中，要注意觀測(cè)，隨時(shí)校對(duì)降水井的設(shè)計(jì)方案；
(4)兩個(gè)十分有效的措施：如遇挖孔樁內(nèi)涌水，首先，可采取220 V、8～10 t/h的小潛水泵直接抽排，但要注意防止漏電傷人；其次，可采取在來(lái)水方向布置一定深度的沉井，作為降水井，以攔截來(lái)水，達(dá)到降水的目的；
(5)合理的安排挖孔樁的施工次序：先施工外部來(lái)水方向的挖孔樁，再施工內(nèi)部的挖孔樁。如此可充分利用挖孔樁作為臨時(shí)降水孔，提高降水效果，從而確保挖孔樁的順利實(shí)施。
