群井降水在庫區滑坡抗滑樁施工中的應用

王克宏

(中南大學, 湖南長沙 410007)

群井降水在庫區滑坡抗滑樁施工中的應用

王克宏

(中南大學, 湖南長沙 410007)

廣西百色水利樞紐工程庫區滑坡抗滑樁在開挖施工中部分樁孔涌水量較大,采用群井降水后,樁孔順利開挖。借助該工程群井降水實例,介紹了群井降水設計參數選取與降水井數量的確定方法,以及降水井施工監測方法,為類似工程的設計與施工提供參考。

抗滑樁;樁孔開挖;降水井

廣西百色水利樞紐工程庫區剝隘鎮四、七、九片區滑坡為一古滑坡,滑坡平面前緣橫向寬約 570 m,后緣橫向寬約 250 m,滑坡體縱向長約 800 m。滑坡體面積約 0.36 km2,滑坡體厚度為 25～64 m。2008年 10月初至 11月初,受長時期強降雨影響,四片區滑坡后緣和地表產生新的變形,變形引起居民房屋和公路開裂,嚴重威脅當地居民生命和財產安全。四片區滑坡共設計 12根抗滑樁,樁截面為 2 m×3 m,最大設計樁長 35 m。在開挖過程中,樁內出現涌水,涌水量從 Z35樁到 Z38樁呈增大趨勢,其中 Z38樁由于涌水較大,采用了注漿、堵塞混凝土、打超前錨桿等措施后才完成樁孔開挖。因此,根據地質資料及已挖樁涌水量對比分析,推測 Z41～Z44樁開挖時會產生較大涌水,經反復研究決定,采用群井降水,降低地下水位后,再進行該 4根樁的開挖,以保證挖樁、樁芯砼澆筑的順利施工。

1 降水井設計

1.1 滲透系數

根據長江三峽勘測研究院有限公司提供的施工場地勘察成果資料,四片區抗滑樁部位泥巖隔水層上部覆蓋層滲透系數 K=0.44～0.54 m/d,為中等滲透。

1.2 降水場地及場地面積確定

根據 Z33～Z44號樁所在地段地質勘察資料,以及現已開挖到泥巖隔水層深度的 Z35、Z38等已開挖樁所揭露的水文地質情況,選擇 Z39～Z44號樁孔方向長度 35.0 m、寬度 13 m的范圍 (見圖1)作為群井的位置,則場地面積 F=455 m2。

1.3 水文地質參數的選取

根據場地水文地質勘察成果以及抗滑樁設計資料,樁孔設計深度 Z41～Z44號樁為 35 m,Z38～Z40為 28 m,樁頂 (高程為△316 m～△318 m)至泥巖隔水層深度為 18～23 m,計算時取深度為 20 m,根據地質勘察資料,地下水位在樁頂下 4～9 m,計算時取 5 m,降水深度按降低水位至隔水層下 3 m控制,則要求降水深度 S為:

含水層厚度 H為:

考慮到施工即將進入雨季,地表、地下水對覆蓋層補充豐富,滲透系數計算時取大值 K=0.54 m/d。

圖1 群井布置

1.4 降水井數量的確定

將圖1降水范圍場地視為一個完整的潛水大井,先測算整個大井的預測涌水量,按完整潛水井計算,再計算單井日出水量以及抽水設備的抽水能力,從而確定降水井數。

(2)水的影響半徑:R=2S HK=102.46 m。

(3)水的滲透半徑:R0=R+r0=114.5 m。

(4)場地日總涌水量:

(5)單井日出水能力:q=l′d ×24/a′=936 m3/d,式中 l′為過濾器淹埋長度,本場地即為含水層厚度 15 m;d為過濾器外徑,采用 130 mm;a′為經驗系數 ,取 50。

抽水泵選用 100QJ2-45/8不繡鋼深井潛水泵,泵量為 2 m3/h,考慮井徑揚程等因素的影響,泵的有效工作系數取 0.75,則單泵日抽水的有效泵量q0=36.0 m3/d＜q=936 m3/d,單井的出水量完全滿足抽水設備的抽水能力。

則降水井數量 n=Q總/q0=4.5,即設置 5口降水井。

2 降水井設計及施工

2.1 降水井布置

根據計算結果,總共布置 5口降水井,結合施工場地考慮,2口井布置在抗滑樁所在坡體上部,3口井布置在抗滑樁所在坡體的下坡端,即靠博愛大道一側 (見圖1)。降水井深度以入泥巖隔水層 2 m為準,井徑為Φ160 mm,降水井下部 10 m段安放Φ127 mm的濾水鋼管 (花管)上部為Φ127 mm鋼管。

2.2 濾水填料

管與井壁間填礫料,礫石不均勻系數 ＜2,礫徑為 1～3 mm,磨圓度好,不合格礫石含量少于 10%,礫料填至泥巖面上 8 m,上部用粘土回填封閉。

(1)施工時,先施工抗滑樁所在坡體的下坡端的 3口井,并安裝深井泵調試后進行降水抽水,如下部 3口井的降水滿足挖樁的降水需求,則可以不進行上部 2口降水井的施工。

(2)施工工藝:測放井位→鉆機就位→鉆進成孔→吹渣清孔→安裝井管→填礫→洗井→抽水測試→抽水。

(3)造孔采用 100型潛孔鉆機造孔,鉆孔傾角90°,終孔孔徑 ＞Φ160 mm,孔深入中風化巖石2.0 m。

(4)填濾料采用靜止填礫法,沿井管四周均勻連續地填入礫料,并隨填隨測礫料深度,以防止發生架空現象,出現架空時應及時排除。

(5)洗井采用活塞與空壓機聯合洗井,空壓機不停地向井內壓入高壓風,高壓風管在井內不停地攪動,活塞則反復抽拉至砂清水凈為止。

(6)抽水通過排水管排至地表的排水系統,并確保排水不會對井周形成回灌,造成循環抽排降水。

3 監測與維護

(1)抽水開始后,應每天對水位以及抽水流量進行至少 2～3次觀測,抽水穩定后,應每天觀測 1次,出水量誤差 ＜5%,水位降深值觀測允許誤差＜10 mm。九片區上水廠有富余水溢出時應增加水位以及水量的觀測次數。

(2)降水期間應該對抽水設備進行運行狀況的檢查,發現問題應及時處理,使抽水設備始終處于正常的運行狀態,并預備有相同的抽水設備。

4 結 論

2009年 5～7月,在降水井實施降水后,順利地完成了 Z41～Z44樁的開挖以及樁體混凝土澆筑施工,實踐證明群井降水技術應用于抗滑樁施工是切實可行的,該方案投入少、施工簡便,有利于加快施工進度,同時,群井降水不僅適用于抗滑樁,而且還適用于其他大口徑人工挖孔樁,值得在同類工程中推廣應用。

[1]JGJ/T111-98.建筑與市政降水工程技術規范[S].

[2]薛禹群,朱學愚.地下水動力學 [M].北京:地質出版社,1986.

[3] GB50296-99.供水管井技術規范[S].

[4] GB20021-2001.巖土工程勘察規范[S].

2010-10-19)

王克宏 (1975-),高級工程師、注冊巖土工程師。主要從事地基與基礎的處理研究工作。