管井降水在唐河地下涵工程中的應用

王剛晴 王五星

管井降水在唐河地下涵工程中的應用

王剛晴 王五星

一、基本資料

1.工程概況

唐河地下涵工程位于唐河與新汴河交匯處，呈倒虹吸布置，共12孔，每孔寬5.0m，高度5.6m。地下涵涵身總長304m，涵身寬度70.6m；新汴河主河槽以下洞身段底高程7.27～7.07m，每節長度均為25m，共200m，進出口斜坡段長度各36m，每節18m。該工程混凝土約7萬m3。

2.工程地質

根據勘探孔揭露情況，將地層自上而下分述如下：

第①層（Qs4）：素填土，粉質粘土，棕黃色，灰黃色，可塑，含砂礓，中等壓縮性。層厚3.60～4.10 m，層底高程20.45～20.80m。

第②層（Qal3）：粉質粘土，棕黃色，灰黃色，可塑或硬塑，含砂礓，中等壓縮性。層厚3.00～6.20 m，層底高程14.25～17.80 m。

第③層（Qal3）：粉質粘土、粘土、重粉質壤土夾砂壤土、輕粉質壤土、粉土，灰黃色，棕黃色，可塑或硬塑，含砂礓、鐵錳結核和螺殼，中等壓縮性。層厚8.00～13.70m，層底高程2.05～6.40m。

第④層（Qal3）：粘土、粉質粘土，下部夾粉土，棕黃色，淺黃色，硬塑或堅硬，含砂礓及鐵錳結核，中等壓縮性。勘察層厚21.80～27.00 m，層底高程-20.60～-19.75 m。

涵洞洞身、上游控制閘、上下游翼墻等均位于第③層粉質粘土夾重、輕粉質壤土上，地基強度滿足對天然地基的要求，無可液化地層，工程地質條件較好，但第③層中的輕粉質壤土具中等透水性，應當采取適當的降排水措施。

二、基坑降排水的總體布署

為在基坑開挖過程中，保證基坑開挖安全和開挖效率，確保地下涵施工基坑的穩定，采用管井井點降水與匯水明溝和集水井排水相結合的方案。

1.管井布置及排水方案

唐河地下涵基坑底高程6.27m，包箍處高程5.57m，新汴河河底最大下挖深度11.93m，基坑開挖底寬86.60m，新汴河河底開挖寬度158m，屬于大面積深基坑。為保證土方開挖、老涵拆除、新建涵洞施工均處于干地作業，其降水方案是成功的關鍵。根據上述地質補鉆資料和生活用井鉆孔觀察情況，采用深水管井降水方案。深水管井為環形布置，分布在地下涵四周，管井中心距地下涵結構物四周邊線4.5m，兩端進出口涵洞端部外橫向各布置一排，井間距為20m，沿新建地下涵周圍形成一環形封閉降水群井，設置管井32眼，新汴河河底水平段兩側24眼井井底高程-5.00m，其余井底高程+0.00m。單井井口內徑為400mm，井內正常水位控制在井底高程以上3.00m以內，井管分節安裝，隨基坑開挖逐節拆除至開挖面以上30cm，以保證土體地下水位低于基坑底最低開挖面0.5m。各井水泵出水管順排井以河道中心線為界，分別引向新汴河兩岸灘地設置的集水井，通過設在灘地的磚砌排水溝排向新汴河上下游圍堰外河道內。

2.管井驗算

根據基坑平面計算假想半徑xo為：

采用無壓完整井計算總涌水量，影響半徑R為：

管井濾水管進水部分每米井的單位進水量q為：

布置管井32個，群井抽水單個深井過濾器浸入水中部分長度h0為：

三、施工程序

井位放樣→做井口、安護筒→鉆機就位、鉆孔→回填井底砂墊層→吊放井管→回填管壁與孔壁間的過濾層→安裝抽水控制電路→試抽→降水井正常工作。

1.成孔

采用STT－1500型鉆探設備鉆探成孔。孔徑按設計要求選用直徑600mm三葉或四錐形鉆頭，一次成孔。配套水泵為BWT450/12泥漿泵，最大工作壓力不低于1.2MPa，輸漿量不低于5L/S，可鉆性控制在2.5～4m/h，在粘土層可自造漿，進入

砂性土層采用泥漿池合格泥漿護壁。嚴格控制泥漿比重1.1～1.2，泥漿粘度18～20s，含砂量小于5.0%，一般自鉆孔流出的比重在1.2～1.3，經高位池沉淀濾后入低位池，經檢測合格方可泵送到鉆孔循環。

圖1 管井平面布置圖

2.管井系統設備

濾水管：采用無砂混凝土井管，井管內徑φ400mm，管壁厚度50mm，其下部為1.0m的沉淀管，上部為無砂混凝土濾管。

水泵：每口管井內配置1臺QY15-36-3C型管井潛水泵，揚程36m，流量15m3/h，配套功率3kW，每臺水泵配置一個控制開關箱。

3.吊放井管、濾料回填及粘土止水

為保持鉆孔與井管同心，井外壁綁扎導向木塊，鉆架不移動，用原鉆架吊裝混凝土管，確認復量孔底高程無誤后，填寫記錄。底端先配置一節混凝土盲管，用硬木托盤用鋼絲繩攬吊，徐徐下落孔內，直至預定深度。盲管上接濾管，對好企口，外壁包一層80目尼龍濾布，兩管接頭200mm，用無紡布包扎，其外再用3～4根毛竹片豎向固定，用10#鍍鋅鐵絲箍緊，管外用導管法回填中粗砂。

4.洗孔、抽水

井管安裝好后，應立即進行洗孔，不可拖延。洗井后，出水量達到設計標準，即開始正式抽水，并且通過觀測孔測記地下水位。邊成井、邊測量、邊分析、邊改進、邊加井，直到基坑水位降到設計標準水位。

此外還定期監測出水的渾濁度，常期出水不清，應作預處理或報廢重設。

管井結構形式見圖2。

圖2 管井柱狀結構圖

四、管井使用與管理

（1）配備2名工程技術人員，從管井施工開始至投入運行使用結束，全面負責掌握管理工作，并做好相關記錄，以備分析。

（2）成立抽水班，下設若干排水小組，專門負責排水工作。安排排水人員8～10人，以滿足施工進度要求，確保工程施工需要。

（3）管井管理期間每日要記錄天氣和河水位變化情況，所布設的測壓管水位及相應的沉降觀測點的數值，管井排水的水中含砂量及管井系統的日總排水量。每日要將數值整理成圖表（如圖3），發現有異情要及時匯報。

（4）為使管井水位穩定在與基坑承壓水位設計下降值相匹配的一個波動范圍內，各管井內均需安裝上、下限水位控制觸點，并與控制井泵開停的電子自動控制系統相連，從而使水泵在管井水位達到設定上限時即啟動，在達到設定下限即停機。管理人員隨時根據自控記錄，掌握管井水位和相應的測壓管水位，及時調整管井水位自動控制觸點高程，以隨時保證基坑地下水位不超限。

（5）降水管井使用結束，應根據造井記錄地質柱狀圖，提前制訂井孔分層回填封堵方案，書面呈報監理工程師和建設單位批準后實施。封堵材料和工藝必須保證基本恢復地基有關地質地層造井前的水文地質特性。

（6）封井。工程在施工完成以后，并經監理工程師批準，開始有序地停抽封井，確保質量，不留隱患。封井從靠近上游涵洞進口向下游方向開始逐個進行，為了保證封堵安全，在封井前先用砂礫回填至高程16.5m，上部1.0m填粘土夯實再按要求護砌至高程17.5m河底平直段（進出口段降水井封堵根據進出口管井井口高程控制）。

五、結語

管井降水在唐河地下涵工程中實施較為成功，從基坑開挖到結構施工，到基坑土方回填，地下水位控制在建基面0.5m以下，創造出干地施工條件，在4個月時間內澆筑了7萬m3混凝土、制作安裝了5000t鋼筋，為整個工程安全度汛提供了強有力的保證■

（作者單位：安徽省宿州市水利水電建筑安裝公司 234000）