橋梁擴大基礎基坑降水方案研究

劉 剛

(滁州市公路勘測設計院，安徽滁州 239000)

1 橋梁概況

輪泊路一橋位于明光市泊崗鄉Y012線輪泊路K1+500處，橋梁上部結構采用1×10 m現澆鋼筋混凝土簡支矩形板，下部結構為重力式U形臺配擴大基礎，橋梁全長20 m。橋臺位于河道范圍內，基坑底面開挖平面尺寸擬定為22 m×12 m，開挖深度5 m。

2 地層滲透性

擬建場地位于明光市北部、淮河右岸的河漫灘上，表層為素填土，其下為第四系全新統沖積物、洪積物組成的粘性土和砂，底部為閃長巖，水平層理發育。橋位地質勘探時測得靜止地下水位埋深1.50 m～1.60 m，地下水位高，地下水主要為賦存于下部②層粉細砂、④層中細砂中的承壓水。

場地內①層為素填土，③層為亞粘土，土質不均，滲透性一般較差;②層為粉細砂，④層為中細砂，滲透性較強。表1為各層土體的滲透性指標。

表1 土體滲透性評價

3 基坑降水方案選擇

本項目擴大基礎的持力層為③層亞粘土，基坑開挖深度5 m。為保證施工安全，在基坑開挖時需降低②層粉細砂層的水位。

基于以上情況，如果用明排法降水，②層粉砂層會滑塌，無法進行基礎施工;采用鋼板樁圍堰則工序較為繁瑣，施工周期長，造價高，進度慢。綜合考慮施工的可行性，經過經濟技術比較，決定在橋梁擴大基礎基坑開挖時采用輕型井點降水法。

4 輕型井點設計計算分析

輕型井點降水法是利用真空抽吸作用連續抽水，使地下水位降低至基坑底以下，并在基坑開挖過程中進行不間斷抽水，使基礎在無水狀態下進行施工。輕型井點降水法可使邊坡得到穩定，有效防止流砂、管涌現象的發生，有利于機械化施工，保證工程質量與安全。

4.1 確定井點系統的布置方式

布置井點系統，與基坑平面形狀與大小、土質、地下水位高低與流向、降水深度等要求有關。

1)平面布置。

井點系統的平面應結合基坑平面形狀和降水深度進行布置。本項目為矩形基坑，面積約660 m2，經過分析，應采用環狀井點系統。井點距基坑邊距離為1 m，管路長31.2 m，寬21.2 m。

2)高程布置。

井點管埋深按下式計算:

其中，HA為井點水泵軸至井點濾管底深度，m;h1為井點水泵軸至未降水前的地下水位高度，取0.4 m;h2為原地下水位至基坑底面高度，取3.4 m;r為基坑底中心至井管的水平距離，取10.6 m;i為地下水降落坡度，取1/10;Δs為降水后地下水位距基坑底面的安全深度，取0.5 m;l為濾管長度，取1.2 m。

經計算得HA=6.56 m，取HA=6.6 m，井點管采用38 mm直徑，并備有配套抽水設備(見圖1)。

4.2 計算參數

1)涌水量計算。

本項目擴大基礎的持力層為③層亞粘土(微透水)，含水層為②層粉細砂層，因此，井點系統可視為無壓完整井。涌水量計算方法如下:

a.基坑涌水量Q按下式計算(基坑靠近河岸):

其中，Q為基坑總涌水量，m3/d;K為土的滲透系數，粉細砂層取K=4.0 m/d;H為潛水含水層厚度，取3.2 m;S為基坑水位降深，取3.9 m;R為抽水影響半徑，計算得 R=27.208 m;x0為基坑假想半徑，F為環狀井點系統所包圍的面積，計算得x0=14.51 m。經計算得Q=195.1 m3/d。

圖1 井管示意圖（單位：m）

b.單井出水量q按下式計算:

其中，q為單井出水量，m3/d;d為濾管直徑，取0.038 m;l為濾管長度，取l=1.2 m。

經計算得q=14.78 m3/d。

其中，L為井點降水管路周長，計算得D=7.2 m。

結合井點降水管路系統平面布置情況，最后確定井點管數量為17根，設置見圖2。

圖2 井點降水管路系統

5 輕型井點的施工

1)設備準備。

a.井點管及濾管。

采用直徑38 mm的鋼管，下端為濾管(鉆有φ10 mm梅花形孔)。

b.集水總管、連接管及排水管。

連接管用塑料透明管，直徑38 mm，頂部裝鑄鐵頭。集水總管用直徑100 mm鋼管帶接頭。排水管用直徑200 mm的鋼管。

c.抽水機組。

采用φ50型射流泵輕型井點設備。

2)施工工藝。

a.井點管埋設和井管安裝。

采用回旋式或沖擊式鉆機成孔，孔徑約為300 mm，井深比設計值深50 cm;用0.6 m3水泵或空壓機洗井;安裝井點管后再分別填入粒徑5 mm～30 mm石子及2 mm～4 mm粒徑粗砂，上部1 m用粘土密封。

b.井點管連接與試抽。

總管鋪設在井點管以外50 cm處，集水總管間用法蘭連接，并要求密封完好，防止漏氣。連接完畢后，連通抽水設備，進行試抽水，檢查是否漏氣、堵塞，出水是否正常。如正常即可投入使用。

c.井點運轉與監測。

井點不斷抽水3 d～5 d后水位基本穩定。同時對降水區域內的建筑物進行觀測，若發現水平位移或沉陷過大，要及時采取防護措施。

d.井點拆除。

構造物施工結束且回填土方后，即可拆除井點系統。可用杠桿式起重機或倒鏈拔出井點管，其孔洞用砂或土堵塞密實。

6 結語

在淮河流域，有大量含有細砂和粉砂的土層，在橋梁基礎基坑開挖施工中采用輕型井點降水，降水效果良好，相對于明排法或鋼板樁圍堰施工方案，既安全又降低了工程費用，而且可以大大加快施工進度。

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［2］中交第一公路工程局有限公司.公路工程施工工藝標準(橋涵)［M］.北京:人民交通出版社，2007.

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［6］《工程地質手冊》編委會.工程地質手冊［M］.第4版.北京:中國建筑工業出版社，2007.