建設工程施工過程中,較大的地下構筑物或深基礎在地下水位以下的含水層施工時,常會遇到大量地下水涌水或較嚴重流砂現象,不但使基坑無法挖深,還會造成大量水土流失,影響鄰近建筑物的安全。
人工降低地下水位,常用井點排水方法,是在基坑的四周或一側埋入深于坑底的井點濾水管或管井,以總管連接抽水,使地下水位低于基坑底,保證在無水干燥的狀態下挖土,不但可以避免基坑涌水、冒泥、翻漿現象及增加邊坡穩定,而且便于施工。在基坑降水過程中,應對邊坡及周圍建筑物進行變形監測,做到信息化施工。
在含水豐富的土層中開挖大面積、深度大的基坑時,不宜采用一般的明溝排水方法,而應采用人工降低地下水位的方法施工,選擇既經濟又符合實際要求降水效果好的方法,下面本人簡單敘述一下輕型井點降水的施工過程中幾點看法。
本文以山西大同煤礦集團棚戶區\\( 三期\\) 高層住宅樓工程為例,本工程由裙樓及地下車庫組成。地下車庫2 層,地上26 層,采用順作法施工。裙房為地上 2 層,地下 2 層。裙房及純地下室采用逆作法施工。逆作區域基坑開挖面積約為61 545 m2,基坑總延長米約 320 m,基坑開挖深度為 9 m 左右。本工程 ± 0. 000 =1 038. 5 m,自然地面相對標高均 - 1. 000 m,基礎底板相對標高為- 8. 45,底板下墊層厚 200 mm。根據基坑開挖深度,按本工程操作順序,裙樓及純地下室基坑開挖前將進行輕型井點、深井管井降水。由于本工程為逆作法施工,工藝復雜,工期緊,降水時間較短,故輕型井點,深井管井施工要精心安排、精心管理、認真施工、保質保量地按期完成施工任務。
場地內各地層的特征自上而下依次描述如下:
①粉土: 厚度標高 1 030.79 ~1 035.78,層厚 1.00 m ~6.20 m。
②中粗砂: 厚度標高1 027.45 ~1 030.79,層厚1.10 m ~7.10 m。
③粉質粘土: 厚度標高 1 018. 20 ~ 1 021. 15,層厚 7. 80 m ~11. 50 m。
④粘土: 厚度標高 1 010.69 ~1 016.14,層厚 2.70 m ~9.60 m。
⑤細中砂: 厚度標高1 005.35 ~1 014.84,層厚0.60 m ~10.70 m。
⑥粉質粘土: 厚度標高997.28 ~1 001.39,層厚6.10 m ~15.40 m。
⑦細中砂: 厚度標高 995.57 ~1 000.29,層厚 0.80 m ~4.00 m。
勘察期間地下水混合穩定水位在 6. 10 m ~6. 80 m,穩定水位標高介于 1 029. 51 ~1 030. 57 之間。
1 工程降水目的
1\\) 疏干圍護內的地層中的自由水,加固基坑外和坑底下的土體,提高坑外土體抗力,從而減少坑底隆起和圍護結構的變形量,降低基坑外地下水對圍護結構的壓力。
2\\) 最大限度減少因基坑開挖而對周邊環境產生的影響。
在降水井的成井施工階段應施工與抽水同時進行,即完成一口降水井使其投入運行一口,最好在基坑開挖前,及時降低基坑中的地下水位,保證基坑在無水干燥的條件下開挖土方和進行基礎施工。
2 降水井施工工藝與技術要求
2. 1 施工工藝流程
定位→開溝→沖孔→下井點管→回填濾料→井點封口→安裝總管→安裝真空泵→調試→正式抽水→降水完畢拔井點支管。
2. 2 輕型井點系統主要設備
由井電管、連接集水總管以及抽水設備等組成。井點管用直徑 38 mm ~55 mm 的鋼管\\( 或鍍鋅鋼管\\) ,長度 6 m ~9 m,管下端配有濾管或管尖,濾管直徑與井點管相同,下端放一個錐形的鑄鐵頭,井點管的上端用彎管與總管相連。連接管與連接集水總管用塑料透明管、膠皮管或者鋼管制成,直徑為 38 mm ~55 mm。抽水設備通常由真空泵一臺、離心泵兩臺\\( 一臺備用\\) 和氣水分離器一臺組成。
2. 3 井點布置
根據基坑平面形狀與大小、土質和地下水的流向、降低地下水的深度等要求來確定降低地下水位井點位置的布置。本工程基坑面積較大,宜采用環狀布置; 挖土運輸設備出入道路處可不封閉。
井點管距坑壁不應小于1.0 m ~1.5 m,間距一般為0.8 m ~1. 6 m。
為充分利用泵的抽吸能力,集水總管標高宜盡量接近地下水位線并沿抽水水流方向有 0. 25% ~ 0. 5% 上抑坡度,水泵軸心與總管齊平。井點管的入土深度應根據降水深度及儲水層所在位置決定,但必須將過濾管埋入儲水層內,并且比開挖基坑或溝槽底深0. 9 m ~ 1. 2 m。
2. 4 井點管埋設
根據設備條件及土質情況井點管埋設有射水法、沖孔或鉆孔法、套管法。所有井點管在地面以下 0. 5 m ~1. 0 m 的深度內,應用粘土填實以防止漏氣。井點管埋設完畢,應接通總管與抽水設備進行試抽水,檢查有無漏水、漏氣、出水是否正常、有無淤泥等現象,如有異常情況,應檢修好后方可使用。
2. 5 井點管的使用
井點管的使用,應保證連續不斷的抽水,并準備雙電源,正常出水規律是“先大后小、先混后清”。如不上水或水一直混有淤泥等情況,應立即檢查糾正。地下構筑物竣工進行回填土完畢后,方可拆除井點系統,拔出時可借助于倒鏈、杠桿式起重機等設備,所留孔洞用砂或土填塞密實,對地基有防滲要求時,地面以下 2 m應用粘土填實。井點降水時,應對水位降低區的建筑物進行沉陷觀測,發現沉陷或水平位移過大時,應及時采取保護措施,以免發生安全事故。
2. 6 施工質量技術要求
1\\) 施工中接受總包的監督檢查。
2\\) 沖孔時保持垂直度,確保支管、濾管安裝正常,深度不得小于設計深度。
3\\) 濾管下部要填 30 cm 以上的濾料,回填濾料四周要均勻,防止泥漿進入井管內。
4\\) 總管與支管連接做到密封不漏氣,隨時檢查,措施及時。
5\\) 抽水過程中,專人 24 h 值班,認真檢查巡視井點設備的正常運轉,發現問題及時搶修,確保井點抽水運轉正常。
3 降水運行
試運行之前,準確測定各井口和地面標高、靜止水位,然后開始試運行,以檢查抽水設備、抽水與排水系統能否滿足降水要求。
4 降水過程中的管理
1\\) 基坑內的降水井應在基坑開挖前 20 天進行,做到能及時降低基坑中的地下水位。在降水過程中也要隨時檢查,措施及時。
2\\) 坑內降水井抽水時,潛水泵的抽水間隔時間自短至長,每次抽水井內水抽干后,應立即停泵,對于出水量較大的井每天開泵的抽水的次數相應要增多。
3\\) 降水運行期間,現場實行 24 h 值班制,值班人員應認真做好各項安全質量記錄,每班做好觀測記錄,記錄內容包括有真空表及壓力表數值。地下水位下降的數值和設備運行狀態,做到準確齊全。降水運行過程中對降水運行的記錄,應及時分析整理,繪制各種必要圖表,以合理指導降水工作,提高降水運行的效果。降水運行記錄每天提交一份,對停抽的井應及時測量水位,每天1 次 ~ 2 次。當發現真空度下降則應檢查工作水是否水量不夠,射流器內是否有異物,噴嘴是否磨損等,并及時檢修和更換。
4\\) 降水過程中當發現個別井點管不能正常工作,經檢查后發現井點管下部的濾管沒有綁扎好,重新綁扎后該井點管恢復正常工作; 降水過程中當發現個別機組抽水量過小,經檢查后發現是管路的密封性不好,有漏氣現象,重新安裝后該機組恢復正常工作。
5 降水過程中的注意事項
1\\) 首先探測需要降水的施工項目的基坑位置地下是否存在地下管線、電纜光纜等障礙物,及時進行調整。
2\\) 夏季施工時,做好基坑內的明排水準備工作,用塑料薄膜在下雨前將邊坡覆蓋保護好,并配備足夠的抽水設備及人員,遇降雨及時將基坑內的積水排出坑外。冬季施工時,在井點連接總管上覆蓋保溫材料防止管道凍裂。
3\\) 過程中由于施工場地泥濘,所用的供電電纜不得有接頭,三級配電箱及泵要可靠接地。在夜間進行降水施工工作,照明應滿足夜間的施工需要,照明設施應用絕緣的支架架設在基坑邊,線路不得敷設在基坑內,以免發生觸電傷亡事故。
4\\) 降水運行階段應保證電源供給,需要時可配備發電設備,如遇電網停電,有關單位須提前兩個小時通知降水施工人員,以便及時采取措施,保證降水效果。
5\\) 加強降水施工中的各項維修和管理工作,當發現地下水位降低過緩、水量減少時,應檢查井管是否堵塞。發現堵塞的井管可將連接在連通管端的膠管拆下,并用木塞將連通管的管口臨時堵住\\( 目的是不影響降水工作\\) 。采用空壓機進行吹洗,將井管內的泥沙吹出后再恢復其工作。
6 結語
井點降水工程施工,應充分考慮工程項目的實際情況,掌握工程所在地的水文地質情況,在施工過程中選擇最合理、最有效、最經濟的施工方案,這樣才能更好的保證施工質量,保障建設工程的順利進行。
參考文獻:
[1] 張玉新. 深基坑井點降水探討[J]. 山西建筑,2012,38\\( 8\\) :65-66.