井點降水在水下承臺施工中的應用

■黃正雄 ■海南交通建設咨詢有限公司，海南 海口 570105

1 工程概況

太陽河大橋是海南省首條旅游示范公路萬寧石梅灣至大花角沿海旅游公路太陽河出海口處的一座中承式獨拱肋雙跨連續梁大橋。

太陽河大橋設兩個橋臺和一個河中墩。河中主墩P1墩承臺為水下承臺，其結構形式為6177cm(長)×1500cm(寬)×300cm(高)，承臺底面標高為－3.5m，筑島頂標高為+4.5m，島外河水常水位+1.0m，水深3—5m。吹砂筑島材料為中粗砂，島沿外側為土工織布，筑島考慮前期作樁基施工平臺，后期作承臺圍堰堰體，但該堰體滲透系數較大;承臺基坑挖深為8m，采用機械配合人工敞挖。基坑排水采用一級單層環形井點降水工藝，預計最大降水深度7m(其中包括安全深度1m)。環形布置20個D300mm降水井，降水井深度15m，計算降水位置12.1m，降水位置可調整高度2.9m。施工過程中根據降水后基坑底水面實際位置，調整降水位置，保證坑底降水面低于承臺底面設計位置1m;

2 井點布設

2.1 井點降水方案設計

2.1.1 基坑總涌水量計算

根據地質資料顯示，主橋橋墩承臺處于粉細砂層，其結構形式:為6177cm(長)×1500cm(寬)×300cm(高)承臺;

根據設計圖紙、地質資料及水文資料，承臺施工時采用一級單層環形井點降水、機械配合人工敞挖，分兩層進行基坑開挖。承臺施工工期為2013年8月10日至10月10日;

以下對P1主墩承臺的井點降水方案進行設計及驗算;

A根據海南有色工程勘察設計院《海南省萬寧旅游公路詳細勘察》“②－1細砂(Q4m):

淺灰色、灰色，呈稍密～中密狀，局部密實，稍濕～飽和，砂粒成分主要為石英、長石，亞圓形，顆粒級配不良，含少量粘性土。”，橋墩承臺井點降水方案，承臺所處地層的滲數系數(細砂層取k=5.0m/d)，本工程要求施工周期短的特點，采用一級單層環形井點群降水方案。井孔采用鉆機鉆進成孔，孔徑為500mm;降水井管采用d=300mm成品PVC降水管;

B管井深度:依據JGJ/T111－98《建筑與市政降水

工程技術規范》，井點管深度為:HW=HW1+HW2+HW3+HW4+HW5

式中:HW—降水井深度

HW1—管井高出地面高度，取0.5m

HW2—基坑深度，取7.7m

HW3—降水水位距離基坑底要求的深度，取1.0m

HW4—水力坡度作用基坑中心所需增加的深度。按照降水井分布周圍的水力坡度i為110～115，如降水井需影響到基坑中心，所需的降水管井深度HW4=r*i=2.0～1.0，取HW4=2.0m，原理如下圖:

r－基坑等效半徑R－降水影響半徑S－降水深度H－水層厚度HW5—降水井過濾器的工作長度，取2.9m

代入上式:HW=15.0m;

C水泵位置:抽水泵的深度為:

HW=HW1+HW2+HW3+HW4=12.1m，因此水泵應位于地表下13.0m的位置;

D管井數量計算:

水位降低值s=8.7－1.0=7.7m。根據本工程巖土工程勘察報告2－1細砂層，滲透系數取k=5.0m/d。

基坑有效半徑25.2m

抽水影響半徑146m

E基坑總涌水量Q

本承臺降水位于細砂層，細砂層均勻，不存在明顯的阻隔和地表水等邊界條件變化，可設定為水平潛水完全井。可知井管所處為無壓水層，基坑總涌水量Q可根據無壓完全井群按大井簡化計算公式進行計算，公式如下:

F單根井點出水量q

由于地層為中細砂層，單根井點出水能力q0可按以下公式進行計算:

式中:q0－－單根井點出水能力，m3/d

rs—過濾器半徑，m

l—過濾器進水部分的長度，m

k—含水層的滲透系數，m/d

可計算單根井點出水量q0=96m3/d;

G確定井點管的數量n

可求得n數量為18根，為增加保險系數，采取為20根，其最小間距為9m，其井點布置見下頁圖:

所設的井水管最大的抽水能力，Q0=20×96=1920m3/d;

安全系數，K=Q0/Q=1920/1706=1.13，故可判定方案可行;

H抽水設備的確定

抽水設備采用合適的潛水泵，每井一工作水泵，共計20臺。工作時按實際抽水降深進行調配水泵抽水深度，另備用4～6臺水泵用于應急。

3 井點降水方案的具體施工

降水井采用鉆機成孔，孔徑D=500mm，井管采用成品PVC降水水管，在外側壁填筑小碎石作為濾料，采用吊車下放潛水泵，井底用鋼絲繩吊住潛水泵，并固定牢固。

井點降水使用時，由于時抽時停，地下水回升，也可能引起邊坡塌方等事故。須經常檢查并采取措施，在抽水過程中，檢查有無堵塞“死井”。死井太多，嚴重影響降水效果時，逐個用高壓水反復沖洗拔出重埋。

4 通病及預防措施

(1)現象

抽出的地下水始終不清，水中含砂量較多，基坑附近地表沉降較大。

(2)原因

井點濾網破損、井點濾網孔徑和砂濾料粒較大，失去過濾作用。土層中的大量泥砂隨地下水被抽出，濾層厚度不足。

(3)預防措施

下井點管必須嚴格檢查濾網，發現破損及時修補或更換，井點濾網和砂濾料根據土質條件選用。始終抽出渾濁水的井點，必須停止使用。

(4)井點降水

承臺施工時采取井點降水，先進行井點降水試驗，測出在實際地質條件下的滲透系數及相應的有效半徑，再進行下一道井點的布置設計，然后再具體實施太陽河大橋主墩承臺井點降水施工。具體施工方法見后。

5 基坑開挖

承臺基坑采用挖掘機開挖，開挖至設計標高后，采用人工清基、整平基底。根據施工規范及實際情況條件，考慮基坑穩定性，基坑邊坡設二級及2米臺階，坡比采用1∶1.5，承臺邊預留1米作業空間。

基坑開挖為無支護加固坑壁的形式，基坑采用挖掘機開挖，自卸車配合運輸。基底平面尺寸按基礎平面尺寸四周各邊增寬50cm－100cm，以便在基礎底面外安置模板及設置排水溝和集水坑之用。在基坑開挖時采用分層進行開挖，挖至設計標高時要保留不小于10～20cm的厚度，人工挖至基底高程，嚴禁超挖。承臺開挖出的沙體需回填承臺施工后基坑部分堆放于筑島的東面和北面，其余部分采用汽車運輸出施工范圍妥善棄置，并待項目工程施工完畢后恢復臨時堆方處河道原狀。并考慮有利條件下，設置材料堆放臨時周轉場地。

承臺B－B斷面示意圖(單位:米)

基坑開挖前，首先要做好地面排水工作，在基坑頂緣四周向外設置排水坡及砼護肩，以免影響坑壁的穩定。開挖過程中和開挖以后，應注意觀察坑緣地面有無裂縫、坑壁有無松散塌落現象發生，否則應及時采取措施，按支護坑壁的形式施工。基坑開挖的同時采用砼護坡，坡頂設置砼護肩。用人工鑿除樁頭要鑿除預留部分無殘余松散層和薄弱混凝土層，鑿至密實混凝土為止，同時要保證嵌入承臺內部的鋼筋長度和樁基混凝土高度符合設計要求，并在樁基檢測完成后按照設計完成。

6 降水效果

當基坑開挖到設計標高后，及時邀請監理工程師檢查基礎的平面位置、標高及基底情況。基坑底部的地質情況屬于原狀土層，坑底不允許暴露或浸水時間過長，坑底找平夯實，采用20cm厚C20素混凝土墊層找平，且其頂面應不高于基底高程，混凝土墊層邊緣要伸出承臺30cm。

在基坑開挖完畢后，粗略定出承臺的邊線，留出工作面后即可沿基坑四周人工開挖集水溝、匯水井，集水溝采用梯形截面形式，以明排方式排除降水殘存的積水。開挖集水溝時，應注意溝底標高的控制，便于水順利匯于匯水井中。待水沿集水溝匯于匯水井后，用水泵把匯水井中的水抽出坑外排出。

7 注意事項

7.1 抽水設備的電器部分必須做好

抽水設備的電器部分必須做好防止漏電的保護措施，嚴格執行接地接零和使用漏電開關三項要求，施工現場電線應架空布設，用三相五線制。

7.2 基坑周圍井點對稱、同時抽水，使水位差控制在要求限度內。井管安放垂直并位于井孔中間

基坑周圍井點對稱、同時抽水，使水位差控制在要求限度內。井管安放垂直并位于井孔中間，井管頂部應比自然地面高0.5m。井管與土壁之間填充的濾料一次完成，從井底填到井口下1.0m左右，上部采用不含砂石的粘土封口。每臺水泵應配置一個控制開關，主電源線路沿深井排水管路設置。大口井成孔直徑，必須大于濾管外徑30cm以上，確保濾管外圍的過濾層厚度。濾管在井孔中位置偏移不得大于濾管壁厚。

7.3 井點降水應急預案

A 防井點降水井管損壞及降水經驗系數與現場不相符

依據JGJ/T111－98《建筑與市政降水工程技術規范》井點降水的安全系數為1.1，施工設置為1.13已滿足要求;設置井點降水為20處，為求更加穩妥應急預案中在20處降水井旁側均增加與主井規格一致的輔助井，主井損壞其功能由輔助井來承擔;

B 防井點降水施工用電突發停電:井點降水施工現場配備120KW備用移動電源一臺，并儲備好油料，專人值班看護保養。當突發停電時立即安排備用電源發電，半小時內確保井點降水供電。

C 防井點降水施工潛水泵損壞:設專人值班，每隔一至二小時檢查各井點降水情況，確保正常降水正常運行;現場儲備4－8臺備用潛水泵，確保使用中的潛水泵故障時及時更換。

8 結論

輕型井點降水方案在砂質圍堰或砂質基坑中，為保證降水效果、保持邊坡穩定、降低施工成本是可行的!

[1]《建筑工程施工質量驗收統一標準》GB50300－2001.

[2]《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》GB50202－2002.