深井井點(diǎn)降水在沿海電站施工中的應(yīng)用

李軍鋒/LI Jun-feng

（山東電力建設(shè)第三工程公司，山東 青島 266100）

1 工程概況

我公司于2009年中標(biāo)沙特拉比格2×660MW燃油電廠EPC總承包工程，該工程業(yè)主為沙特國家電力公司（SEC），由山東電力建設(shè)第三工程公司和東方電氣集團(tuán)的聯(lián)合體為EPC總承包，中國電力工程顧問集團(tuán)西北電力設(shè)計(jì)院為總設(shè)計(jì)單位。電站西臨著名的紅海海岸，為沿海平原地貌，表面是由砂土和珊瑚碎片組成，厚度大約在5～6m，地下水位線在3.5～4.5m之間變化。其中主廠房A列地下水位到自然地面標(biāo)高4.49～3.93m,B-C列地下水位到自然地面標(biāo)高4.47～3.96m。C-17號(hào)鉆孔地下水位到自然地面標(biāo)高4.28m，抽水試驗(yàn)鉆孔深度為12m，滲透系數(shù)為K=1.03×10-3m/s=89m/d。

2 降水方案設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)方案，主廠房基礎(chǔ)埋深為7m。根據(jù)現(xiàn)場的水位情況，主廠房區(qū)域基礎(chǔ)施工的降水深度將為3.5m左右。查閱施工手冊(cè)及相關(guān)資料，深井井點(diǎn)具有排水量大、降水深(15～50m)、不受土質(zhì)限制、技術(shù)可靠等特點(diǎn)，適用于地下水豐富，基坑深，基坑占地面積大的工程地下降水。結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況，確定采用深井井點(diǎn)進(jìn)行大面積深層降低地下水位的降水方案。各類井點(diǎn)的適用范圍見表1。

表1 各類井點(diǎn)的適用范圍

降水方案應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)：合理選擇基坑降水井井位與降水量，使坑內(nèi)水壓力至少低于開挖底板；合理選擇抽水井?dāng)?shù)量使施工成本最低；合理制定運(yùn)行方案使開挖期間以最少的抽水量保證基坑與環(huán)境最大限度的安全。

根據(jù)現(xiàn)場的布置情況，井點(diǎn)埋設(shè)在距基坑開挖邊線外3m處比較合適。根據(jù)本項(xiàng)目總平面圖確定井點(diǎn)降水區(qū)域?yàn)?37m×173m（a×b）的不規(guī)則范圍內(nèi)，實(shí)際降水面積大約34 600m2。

2.1 基坑總涌水量計(jì)算

2.1.1 總涌水量按照完整井計(jì)算

式中 H— 含水層的厚度，測量取14.36m；

S— 抽水井的水位降深，根據(jù)C17號(hào)孔來算，取S=2.7m；

K—土的滲透系數(shù)，取K=89m/d。

R0— 降水影響半徑，R0= =193m;— 基坑等效半徑，r0=0.29(a+b)=118.9m。

根據(jù)上述公式及取值，計(jì)算基坑總涌水量Q1=20 394m3/d。

2.1.2 基坑總涌水量按照非完整井(圖1)計(jì)算

式中 L—井點(diǎn)過濾器長度，L=6m；

圖1 潛水不完整井

S與H0的關(guān)系如表2所示。

表2 S與H0的關(guān)系表

根據(jù)上述表格關(guān)系，運(yùn)用插入法，

計(jì)算可得基坑總涌水量Q′=13 960m3/d。

兩者取大值Q=20394m3/d。

2.2 單井抽水量計(jì)算

根據(jù)阿布拉莫夫公式

式中 r——過濾器半徑，r=0.15m;

計(jì)算可得q=1041m3/d。

2.3 降水井的數(shù)量

n=1.25Q/q=24.49,取整數(shù)，n=25口。

2.4 降水井的井距

a1=L1/n=787.4/25=31.5m。（考慮如果水量過大，間距一般控制在25～28m以內(nèi)，可適當(dāng)增加井的數(shù)量,取井距為25m。）

L1為周長，經(jīng)測量取787.4m。

2.5 井點(diǎn)埋設(shè)深度計(jì)算

f——井點(diǎn)管總長度，m；

h—— 露出地面的高度，一般按安裝方便原則取0.3m；

H——地面至基底的深度，H=7m；

i—— 水力坡度，在降水井分布范圍內(nèi)宜為

1/10～1/15,本工程取0.1；

2.6 抽水泵的選用

依據(jù)單井抽水量計(jì)算得q=1 041m3/d=43.38m3/h。

群井抽水單井干擾抽水量要遠(yuǎn)小于單井抽水能力，經(jīng)驗(yàn)上干擾抽水量為單井出水能力的1/2左右，取單井干擾抽水量為q1=25m3/h。

水泵抽水量的選擇一般為理論抽水量的一倍以上，擬選用抽水量大于50m3/h，揚(yáng)程大于20m的潛水泵。

3 方案施工

3.1 工藝流程

井點(diǎn)測量定位→挖井口→鉆機(jī)就位一鉆孔→回填井底砂墊層→吊放井管→回填井管與孔壁間的礫石過濾層→洗井→井管內(nèi)下設(shè)水泵、安裝抽水控制電路→試抽水降水井正常工作→降水完畢拔井管→封井。

3.2 鉆 孔

鉆孔方法采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，鉆孔過程中應(yīng)注意下列事項(xiàng)：①孔口上部土層如果不穩(wěn)定或易坍塌時(shí)，須在孔口安裝合乎要求的保護(hù)口管；②鉆口保持垂直，傾斜度應(yīng)不大于孔深5‰，鉆孔直徑應(yīng)考慮濾水管直徑D和濾砂層的厚度；依據(jù)抽水期間的沉淀物可能沉積的厚度，適當(dāng)加深鉆孔深度；③鉆孔過程中根據(jù)地質(zhì)情況控制泥漿的比重、含砂量和粘度，井孔內(nèi)的泥漿應(yīng)經(jīng)常灌滿，不低于孔口的套管頂面，當(dāng)孔內(nèi)發(fā)生故障時(shí)（如坍塌）應(yīng)根據(jù)具體情況適當(dāng)調(diào)整泥漿指標(biāo)。鉆進(jìn)過程中應(yīng)取樣并記錄有關(guān)水文地質(zhì)資料；④鉆孔至設(shè)計(jì)要求深度后，應(yīng)檢驗(yàn)井深及深井直徑，以便為放入濾水管創(chuàng)造條件。

3.2.1 埋設(shè)濾水管及施工濾砂層（圖2）

圖2 管井剖面圖

1）濾水管按設(shè)計(jì)要求逐根沉入鉆孔內(nèi)，最低一根管子應(yīng)安裝井管找中器一個(gè)，外徑比鉆孔直徑小2～5cm。濾水管下沉完畢后，井管露出地面約30cm高度，用水平儀檢查校正管口位置。濾水管之間可用焊接的方式對(duì)接，破損、彎曲的不宜使用。

2）濾水管全部下沉完畢后再次調(diào)整泥漿比重，并立即在井管周圍均勻灌填砂濾料至井管頂口以下2～2.5m。該深度待抽水后再用一般粘性土封口填實(shí)。在填砂之前將濾水管口封住，防止雜物掉進(jìn)管內(nèi)。

3）濾水管埋設(shè)完畢后將鉆孔及安裝全過程中有關(guān)地質(zhì)情況，濾水管的種類、規(guī)格、數(shù)量、位置及安裝情況，實(shí)際濾砂層顆粒級(jí)配及回填數(shù)量等分別做好記錄并資料存檔。

3.2.2 洗 井

清洗的目的主要是破壞泥漿護(hù)壁，達(dá)到恢復(fù)原土的滲透性，使地下水容易進(jìn)入濾水管。采用泥漿泵將井管內(nèi)泥漿水抽出來，使井管內(nèi)泥漿含量不得超過5‰，否則會(huì)因泥砂沉淀太厚而使井管抽水深度減少，與降水不利。

3.3 操作要點(diǎn)

1）定位準(zhǔn)確，根據(jù)設(shè)計(jì)的井位，準(zhǔn)確定出各井位置并做好標(biāo)記。

2）井管鉆孔直徑為500mm，鉆孔深度20m，濾水管采用直徑為300mm鑄鐵管。用泥漿護(hù)壁，孔口設(shè)置護(hù)筒，并在一側(cè)設(shè)泥漿池，泥漿的比重要求達(dá)到1.05～1.25。

3）成孔后立即清孔并安裝濾水管，濾管部分應(yīng)放置在含水層內(nèi)，并在井管與孔壁間填充礫石濾料。

4）水泵安裝后做一次全面細(xì)致的檢查，合格后進(jìn)行試抽水，滿足要求后轉(zhuǎn)入正常工作。每天觀測井中地下水位變化，作好詳細(xì)記錄。

3.4 安全與環(huán)保要求

1）基坑周圍井點(diǎn)應(yīng)對(duì)稱布置、同時(shí)抽水，不可隨意關(guān)停水泵，現(xiàn)場專職人員24小時(shí)值班。

2）每臺(tái)水泵應(yīng)配置一個(gè)獨(dú)立的控制開關(guān)，主電源線路沿排水管路敷設(shè)。定期檢查電纜密封的可靠性，不得有接頭、破損，以防漏電?，F(xiàn)場準(zhǔn)備備用柴油發(fā)電機(jī)一部，備用水泵1臺(tái)，確保出線故障時(shí)及時(shí)更換。

3）加強(qiáng)水位觀測，使靠近建筑物的深井水位與附近水位之差保持不大于1.0m，防止建筑物出現(xiàn)不均勻沉降。

4）泥漿必須排入泥漿車及時(shí)運(yùn)出場外，嚴(yán)禁隨地排放。

5）抽出的水不可直排入海，以免污染海水和海岸?，F(xiàn)場需有沉淀池，抽出的水要先排到沉淀池，經(jīng)沉淀并到指定實(shí)驗(yàn)室檢測合格后才可排入到海中，沉淀池中的水質(zhì)要定期抽檢，可以每3～4周抽檢一次。

按照上述方案，開始抽水后每天定時(shí)詳細(xì)記錄降水情況。第12天開始水位就已經(jīng)降到主廠房基礎(chǔ)最低處以下并可以保持，有力的保證了主廠房基礎(chǔ)的施工進(jìn)度和施工安全。此方案先進(jìn)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)合理，為沿海地區(qū)的大型建筑物深基礎(chǔ)開挖、施工提供了借鑒和參考，具有良好的推廣價(jià)值。該項(xiàng)目的煙囪基礎(chǔ)施工降水采用了同樣的方案，結(jié)果也是非常的成功。

[1] 姚天強(qiáng)，石振華．基坑降水手冊(cè)[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.