在含泥夾卵石透鏡體地層中施工的降水設計
發布時間：2010-01-14 共1頁
摘要：施工降水設計主要依據的是含水層的滲透系數。而在含水層滲透性不均一的情況下，如何進行施工降水設計？總結了邛崍市區含泥夾卵石透鏡體地層中兩個施工降水工程的實踐經驗，對在不均勻滲透性含水層中施工降水設計具有普遍意義。
關鍵詞：施工降水設計；滲透系數；含泥夾卵石透鏡體地層；護壁
口徑降水井在成都地區基坑開挖和人工挖孔樁的施工中應用的非常普遍，我院在多年的施工中也積累了豐富的經驗。而在邛崍市區含泥夾卵石透鏡體地層中所進行的施工降水工作，是近年來施工難度最的工程。
1．場地工程地質與水文地質條件
場地地層上部2～5.5 m為雜填土、素填土、粘土，其下為第四系全新統沖積形成的卵石及中細砂、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，主要補給源為氣降水和岷江河流補給。地下水埋深：雨季1.6～2.3 m，枯季為3.9～4.3 m，滲透系數K=65～85 m/d。
2．降水方案設計
在成都地區基坑降水的施工中，我院均按照環形、無壓非完整井點設計理論進行降水井的設計和布置，都能滿足基坑開挖對降水的要求。但在邛崍市區實施的降水施工中，由于受局部泥夾卵石層的影響，給施工降水帶來極地困難。
2.1工程實例一
邛崍某廈，主樓18層，裙樓5層，地下室1層，框架筒體結構，樁基礎，占地面積約為1 400 m2。根據勘察報告及設計要求，基坑開挖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10～12 m。
施工期為枯水季節，根據勘察報告所提供的滲透系數K=37 m/d及相關參數進行設計計算，共布置了8口降水井，井深20 m，井徑650 mm，]井管內徑300 mm，濾管長度10 m（位于井深在10～20 m的位置），擬采用6臺40 t/h，2臺60 t/h，揚程為20 m的潛水泵進行施工降水。
由于對降水設計的過分自信，在第一口降水井施工結束，未做抽水試驗以獲取參數對原降水井的設計計算進行驗證。在8口降水井都施工完成后，按設計下入8臺潛水泵進行施工降水，通過幾天降水觀測后，發現除東北方向2口降水井（SJ-1、SJ-8）井內水位降深較，約為10.5～11 m，即井內水位距地面約為14.5 m左右，其余6口降水井井內水位降深只有2.8～3 m，即水位距地面約7 m左右。針對這一異常現象，經分析計算，得出卵石層的系透系數K＝82～85 m/d，基坑涌水量達2萬多m3。對SJ-1、SJ-8兩口降水井井內水位降深過的原因被認為是因為后期采用機械成孔施工的護壁樁之水泥漿堵住來水通道所至，而未能查明和意識到泥夾卵石的影響，從而直接導致第一次補救措施未能達到目的。
補救措施及效果：(1)對SJ-1、SJ-8兩口降水井進行清洗，但未產生效果；(2)將其余6口井的潛水泵更換為125 t/h，揚程20 m的潛水泵；(3)在北東主要來水方向增補降水井4口，井深20 m。其中2口增補降水井距原SJ-1、SJ-8井分別為4 m、6 m。所增補的4口井除SJ12下入125 t/h，揚程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。
這些補救措施從理論計算上是完全能滿足基礎施工對降水的要求，井內水位實測均在14.5～15 m以下。但在基坑開挖后進行人工挖樁的施工中，在場地的東北、西北角方向挖至9.5 m后，隨著泥夾卵石層出現，挖孔樁內陸續出現涌水，且越深水量越，單樁最涌水量達8t/h左右，致使人工挖孔樁無法施工。至此，根據各人工挖孔樁挖出的含泥量、粘性強的泥夾卵石層，我們才意識到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。
由于此時基坑已開挖完畢，而在基坑周邊所補4口降水井效果也不明顯，為此我們又采取了第二次補救措施：(1)根據人工挖孔樁中涌水的方向，在基坑中主要來水方向布置了3口沉井，井深8～8.5 m，以截住來水；(2)購買了8～10 t/h，220 V的小型潛水泵，在人工挖孔中直接抽排水；(3)將地層的實際情況反饋給設計單位，設計人員通過計算，布置在周邊的裙樓基礎人工挖孔樁基礎的深度減少了1～1.5 m；(4)與施工、監理人員密切配合，對已挖到位的樁及時檢驗、及時澆筑混凝土。
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卻遇到了極的困難。由于涌水量，當挖到預定深度，關閉孔內潛水泵后，水就會很快涌上來，引起孔壁垮塌。最后制作了一高約0.6 m的木盒，將潛水泵保護起來，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量。
該降水工程從2002年3月初開始至8月底結束，經歷了雨季，特別是7～8月份暴雨的考驗，投入了量的人力和物力，人員最多時達13人，發電機兩臺（75 kW和150 kW），8～10 t/h潛水泵12臺，40～125 t/h潛水泵21臺，才使工程得以完成，造成了工期的貽誤及經濟的損失，皆因對施工中取得的資料分析不夠、準備不充分所致。
2.2工程實例二
邛崍某中心樓，主樓13層，半地下室層，樁基礎，占地面積約為860 m2。本工程地質勘察及施工降水工作均由我院承擔。我們總結了上次在該地區的降水經驗和教訓，在勘察階段注重收集和采集有關降水方面的水文資料，在鉆探過程中著重查明泥夾卵石層的厚度、組成成分和分布情況。根據勘察揭示，該場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6.8 m，埋深在6.5～21.3 m范圍內，最多為3層，整個場地都存在此透鏡體。
根據設計要求，基坑開挖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6～7 m。根據抽水試驗成果算得滲透系數K＝65 m/d及相關參數進行設計計算，共需布置8口降水井，井深17.5 m，井徑650 mm，井管內徑300 mm，濾管長度10 m（位于7.5～17.5 m的位置），考慮到泥夾卵石層的影響，降水設計方案分兩個階段進行。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，為下一步降水井的布置提供可靠的依據；第二階段，在基坑開挖完畢后，依據單井和群井的抽水試驗成果，在基坑內布置4口降水井，井深12.5 m，濾管長度7.5 m（位于井深5～12.5 m的位置）。布井原則：(1)地下水來水方向；(2)主要基礎樁、較深基礎樁附近；(3)基礎樁較集中的位置；(4)泥夾卵石層較多的位置。據此原則綜合考慮布置二級降水井。
在人工挖孔樁施工過程中，我們著重與施工單位配合，合理的安排施工秩序，遵循先施工來水方向的挖孔樁及由外到里的原則。這是因為在施工外圍的挖孔樁時，如遇到挖孔樁內涌水量較，可先將此孔暫作為降水孔使用，以增加降水的效果，利于基坑內部挖孔樁的施工。待內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。如遇挖孔樁內涌水過而無法施工時，可在主要來水方向施工沉井，以截住來水，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行。由于吸取了上次施工降水的經驗教訓，本次降水工程準備充分、措施得當，從而達到了較為理想的效果，為基礎施工的順利進行提供了保障。
3．體會
在含泥夾卵石透鏡體的地層中進行施工降水，應重視以下幾個方面：
(1)勘察時應盡量查明泥夾卵石透鏡體范圍、埋藏深度、含泥量的小，或對勘察報告認真分析，對泥夾卵石透鏡體要有充分的認識和了解；
(2)由于受泥夾卵石透鏡體的影響，勘察報告中所提供的滲透系數有很的局限性，不足以代表整個場地地層的透水性，要慎重對待；
(3)降水井的設計應分兩個階段進行：
第一個階段，先依據已有參數做出初步設計計算，確定降水井的數量、深度、濾水管的長度等，在第一口降水井施工完畢后，及時做抽水試驗，用所獲得參數校驗初步設計結果，做出相應的調整，然后在基坑周圍先布置占總數為50%～70％的降水井。在施工降水井的過程中，要做好各單井和群井的抽水試驗，發現異常及時對降水井的設計方案做出調整；
第二個階段，根據第一階段所獲水文資料，在基坑內設計布置二級降水井，在施工的過程中，要注意觀測，隨時校對降水井的設計方案；
(4)兩個十分有效的措施：如遇挖孔樁內涌水，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，可采取在來水方向布置一定深度的沉井，作為降水井，以攔截來水，達到降水的目的；
(5)合理的安排挖孔樁的施工次序：先施工外部來水方向的挖孔樁，再施工內部的挖孔樁。如此可充分利用挖孔樁作為臨時降水孔，提高降水效果，從而確保挖孔樁的順利實施。
