梁建軍+李凱
摘 要:基坑開挖前要保持基坑干燥及邊坡穩(wěn)定,創(chuàng)造有利的施工環(huán)境,為防止流砂、管涌等不利因素的影響,就井點(diǎn)降水在G108禹門口黃河公路大橋施工中的實(shí)際應(yīng)用,介紹黃河河道深基坑開挖中井點(diǎn)降水的施工。
關(guān)鍵詞:深基坑;井點(diǎn)降水;應(yīng)用
中圖分類號(hào):TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:Adoi:10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.19.095
1 引言
常見的基坑開挖分為兩種,一種為放坡開挖,一種為支護(hù)垂直開挖,若地下水位較高,開挖過程中地下水被阻斷,地下水便會(huì)從基坑四周或坑底不斷滲入基坑內(nèi),使基坑四周土體強(qiáng)度降低。從支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性方面考慮,地下水的阻斷致使支護(hù)結(jié)構(gòu)外土體強(qiáng)度降低,支護(hù)結(jié)構(gòu)將承受較大的壓力;對(duì)于放坡開挖來講,也增加了邊坡失穩(wěn)和產(chǎn)生流砂的可能性。從現(xiàn)場(chǎng)施工角度出發(fā),水下開挖難度大,結(jié)構(gòu)基底土體強(qiáng)度的降低,影響結(jié)構(gòu)整體受力的穩(wěn)定,因此,為保證深基坑工程開挖施工的順利進(jìn)行,需采取降低地下水位的措施,減少支護(hù)結(jié)構(gòu)承受的巨大壓力,同時(shí)也可使基坑處于干燥的狀態(tài),便于基坑開挖和結(jié)構(gòu)施工。本文以G108禹門口黃河公路大橋項(xiàng)目12#索塔基坑開挖為例,闡述井點(diǎn)降水工藝在深基坑開挖過程中的應(yīng)用。
2 工程概況
擬建禹門口黃河公路大橋位于晉陜峽谷出口,舊橋下游420m處。主橋?yàn)橹骺?65m雙塔雙索面半漂浮體系的鋼混結(jié)合梁斜拉橋,跨徑組成為245m+565m+245m,橋面寬30.25m。東塔11號(hào)墩位于黃河主河道上方,基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)方案,共設(shè)60根樁,樁長65m,樁徑2m,承臺(tái)尺寸為49×29m×6m(橫橋向×順橋向×高度),樁基沿順橋向布設(shè)6排,每排10根樁,承臺(tái)下設(shè)2m厚封底混凝土。西塔12號(hào)墩位于河灘上,基礎(chǔ)共設(shè)50根樁,樁長58m,樁徑2m,承臺(tái)尺寸為49×24m×6m(橫橋向×順橋向×高度),樁基沿順橋向布設(shè)5排,每排10根樁,承臺(tái)下設(shè)2m厚封底混凝土。索塔樁基均按摩擦樁設(shè)計(jì),順橋向和橫橋向樁中心間距均為5m,樁身采用C30水下混凝土。承臺(tái)高度為6m,下設(shè)2m厚封底混凝土。施工過程中,基坑采用拉森Ⅳw型鋼板樁圍堰支護(hù),內(nèi)設(shè)3層鋼支撐結(jié)構(gòu),基坑開挖深度約為10m,地下水位在原地面以下2m位置。
3 類似工程基坑開挖優(yōu)缺點(diǎn)
本工程工期緊,任務(wù)中,對(duì)于類似工程中超大基坑開挖,一般采用水下開挖方式,并進(jìn)行水下封底,其優(yōu)點(diǎn)在于基坑開挖過程中,基坑內(nèi)水壓可平衡基坑外水壓力(本工程基坑外水壓力約為126kN/m2,土壓力為28kN/m2),減小鋼板樁因取土開挖所承受的巨大壓力,其缺點(diǎn)是,基坑開挖效率較低,開挖所需設(shè)備需自行設(shè)計(jì)研究,市場(chǎng)無成品購買,各種配套設(shè)備需自行采購,投入較大,同時(shí)需進(jìn)行水下封底,封底前需潛水查看基底開挖質(zhì)量,清理鋼板樁、鋼護(hù)筒四周淤泥,搭設(shè)封底平臺(tái),設(shè)置至少可覆蓋三分之一基坑范圍的布料點(diǎn),投入較大,封底難度大,封底混凝土頂面平整度難以控制,需采用混凝土二次封底進(jìn)行處理。
4 井點(diǎn)降水的應(yīng)用
主橋11#主塔位于黃河主河道內(nèi),12#主塔位于黃河灘涂位置,地下水較為豐富,位于原地面以下2m左右位置,承臺(tái)基坑開挖深度較大,常規(guī)施工工藝為水下開挖,保持內(nèi)外水壓力平衡,基坑開挖過程中鋼板樁僅受外部土壓力左右,其基坑開挖施工工期長,水下混凝土封底,操作難度大,風(fēng)險(xiǎn)較高,為解決這一難以,根據(jù)計(jì)算,鋼板樁壓力分為兩種,1種為土壓力,每平方米壓力約為26kN,1種為水壓力,每平米壓力約為126kN,基坑外水壓力是土壓力的4.8倍,為了減少承臺(tái)內(nèi)的滲水量及鋼板樁所承受的水壓力,確保鋼板樁的整體穩(wěn)定性,在鋼圍堰四周布置降水井,降低地下水位至承臺(tái)封底混凝土底面,將水下開挖方式,改為干開挖方式,將水下封底改為干封底施工,提高了圍堰安全性和施工進(jìn)度,保證了封底混凝土質(zhì)量。
5 井點(diǎn)降水工藝
5.1 工藝原理
井點(diǎn)降水就是在基坑開挖前,按照計(jì)算的間距、位置、深度沿基坑四周打設(shè)一定數(shù)量的降水井。在基坑開挖前和開挖過程中,利用抽水設(shè)備不斷抽水,使地下水位降低到坑底以下,使所挖土體始終保持干燥狀態(tài)。
5.2 工藝流程
井點(diǎn)測(cè)量定位→挖井口→安裝護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆孔→吊放過濾管→清洗管井→下放大功率抽水設(shè)備→試抽水→降水井正常工作→降水完畢拔井管→封井。
6 井點(diǎn)降水設(shè)計(jì)
橋位區(qū)域內(nèi)地下水為賦存于第四系全新統(tǒng)松散層中的孔隙潛水,埋深0~3.5m,水量較大,水位變化較小,主要受大氣降水及黃河河水補(bǔ)給。根據(jù)12#承臺(tái)底標(biāo)高和地下水位,采用大口徑井點(diǎn)降水進(jìn)行基坑施工。
12#承臺(tái)基坑考慮為無壓非完整井井點(diǎn)系統(tǒng)。
6.1 基坑總涌水量計(jì)算
6.5 布置形式
井點(diǎn)布置根據(jù)基坑的平面形狀及所需的降水深度決定。12#承臺(tái)基坑開挖面積為51m×27m,降水深度11m,采用環(huán)形布置。
6.6 井點(diǎn)降水評(píng)估
經(jīng)過模擬計(jì)算,12號(hào)基坑集水井周邊設(shè)置20口降水井(長邊各8口,短邊各2口)降水后,圍護(hù)樁外圍長邊一側(cè)水位埋深為8.7m,短邊一側(cè)水位埋深為6.2m,無法滿足降水深度要求,故對(duì)降水井?dāng)?shù)量進(jìn)行調(diào)整,將長邊由8口調(diào)整為10口,短邊由2口調(diào)整為4口,供給設(shè)置28口降水井。
6.7 主要設(shè)備材料
井點(diǎn)管采用直徑400mm,長度1m、壁厚15cm的無砂混凝土管,管道所采用的碎石粒徑不大于1cm,在預(yù)制井管時(shí),控制好無砂混凝土配合比,盡可能減少膠凝材料的使用,保證管道具有較強(qiáng)的滲漏性,同時(shí)在管道外側(cè)纏繞直徑3mm銅線,銅線間距為6cm,纏繞時(shí)保證銅線繃緊,然后在銅線外側(cè)包裹兩層尼龍布,作為最外層的過濾層,纏繞時(shí)保證尼龍布緊繃,不能使其與混凝土管接觸,管道安裝完成后,在每個(gè)井管內(nèi)放置一臺(tái)功率3kW的抽水泵。
6.8 控制要點(diǎn)
6.8.1 鉆孔埋管
測(cè)量放線后確定井位,以定好的井位點(diǎn)為中心,用打井機(jī)向下鉆孔,按鉆孔樁施工方法進(jìn)行施工,成孔后,用鉆機(jī)卷揚(yáng)機(jī)提升架安井管,將直徑為400mm井管下放入孔內(nèi)。井管接頭采用焊接工藝。安裝完井管后,在無砂濾水井管外側(cè)與井壁之間填礫料,接近井口0.5m處,用粘土封嚴(yán),以防地面水、雨水流入。成井完畢后,立即用空壓機(jī)洗井。
6.8.2 管路安裝
每處井管內(nèi)配置一臺(tái)抽水泵,水經(jīng)軟管排出至黃河。在正式運(yùn)轉(zhuǎn)抽水之前必須進(jìn)行試抽,以檢查抽水設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常,檢查各個(gè)接頭在試抽水時(shí)是否有漏氣現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)漏氣應(yīng)重新連接,直至不漏氣為止。
6.8.3 抽水
管井安裝完畢,試抽穩(wěn)定后進(jìn)行正式降水施工,降水操作中應(yīng)經(jīng)常檢查電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)械、電流電壓等,并對(duì)管井內(nèi)水位下降和流量等進(jìn)行觀測(cè)記錄,按照降水方案曲線控制標(biāo)高,確保工程施工正常進(jìn)行。因基坑四周為透水性較強(qiáng)的粉細(xì)砂,故在施工基坑開挖前,需提前抽水,本工程井點(diǎn)降水抽水時(shí)間為35天。
7 結(jié)語
采用井點(diǎn)進(jìn)行大面積降水,改變水下開挖方式為干開挖方式,改變水下封底為干封底施工,從禹門口黃河公路大橋12號(hào)墩基坑開挖結(jié)果來看,是可行而且成功的,基坑開挖至基底后,基坑底基本干燥,人工清理整平后,直接澆筑混凝土,插入振搗棒振搗,封底混凝土質(zhì)量較好,標(biāo)高、平整度、接縫嚴(yán)密性均滿足要求。本工程基坑施工時(shí)井點(diǎn)降水工藝的成功應(yīng)用,保證了承臺(tái)施工順利進(jìn)行,降低了工程費(fèi)用,加快了施工進(jìn)度,提高了施工質(zhì)量,為11號(hào)墩承臺(tái)的基坑降水設(shè)計(jì)和施工及以后類似工程施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
參考文獻(xiàn)
[1]吳林高. 工程降水設(shè)計(jì)施工與基坑滲流原理[M].北京:人民交通出版社.2000.
[2]江正榮,朱國梁. 簡(jiǎn)明施工計(jì)算手冊(cè)(第四版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社.2016.
[3]常明華,陳彥君. 松花江斜拉橋主塔承臺(tái)井點(diǎn)降水的設(shè)計(jì)與施工[J]. 黑龍江交通科技,2002,(3).11.
[4]葉松,龍永高,李彥武. 基坑開挖降水技術(shù)[A].第14屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集第二冊(cè)[C].2005.endprint