管井降水施工技术探讨 Summary:管井降水施工必须按照降水工程设计来认真组织施工,使地下水达到预定降深,才能确保工程顺利实施。本文探讨管井降水设计与计算问
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,对可能出现的工程险情提出应急处置措施,总结管井降水施工经验,为类似工程提供借鉴。Keys:管井 基坑降水 工程险情 应急处置降水施工在该工程建设过程中占有重要的地位,是工程建设成败关键之一。工程建设过程中,施工单位与监理单位、建设单位等就施工降水专项方案进行了多次探讨,后又经过专家论证等程序,最终方案得以顺利实施。现就有关情况予以介绍。1工程概况彭楼灌区改扩建工程设计灌溉面积233.54万亩,工程等别为I等,工程规模为特大型。本工程地质条件主要为人工淤背土、轻粉质壤土、重粉质壤土、粉细砂等,地下水可由降水黄河水常年通过包气带下渗补给。2.基坑开挖基坑开挖前,先进行前端围堰修筑,在围堰达到设计防洪要求时再进行大堤(连坝)开挖,在开挖高程达到地下水位以上1.00m左右时修筑马道,穿堤闸高程50.26m、渠首闸高程51.64m处设宽度为6m的基坑马道。在马道上面进行管井施工降水,场地具备开挖条件时再进行开挖。3施工围堰穿堤闸围堰为4级、渠首闸围堰为5级施工临时建筑物。围堰采用不过水土围堰挡水,满足10月至来年5月施工期的挡水需要。4.施工降水方案根据设计图纸、场地条件、地质水文资料、场地地下水情况以及以往工程施工降水经验,经择优比选后采用管井和轻型井点降水相结合的降水方案降低地下水位。4.1管井设计⑴管井深度根据有关成果资料,潜水层厚度约11.9m~31.3m,设计降水深度约为5.87m,井深18.2m~26.7m,滤管长度2m;沉砂管长度1m。⑵加权平均渗透系数经渗透试验测定,渗透系数为12.42m/d。
公式
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k=Q*L/(A*△h),筒中装填截面为A,饱和土样长度为L,水头差△h,渗出流量Q。⑶基坑等效半径基坑不规则时,采用公式r=,A为基坑面积,r为基坑等效半径。穿堤闸基坑底面积为A=5038.6m2,r穿=40.06m。渠首闸基坑底面积为A=2134m2,r渠=26.07m。⑷影响半径含水层影响半径按下列公式并结合施工经验确定。潜水含水层:R=2Sw,承压水含水层:R=10Sw。式中R为影响半径;Sw为井水位降深m,当井水位降深小于10m时,取Sw=10m;k为含水层的渗透系数m/d;H为潜水含水层厚度m。代入公式,潜水层R=394.33m。要特别注意降水对周围建筑物的影响。⑸总渗流量降水模型按照均质含水层潜水完整井进行设计计算。计算公式为:Q=πk,式中:Q为基坑总渗流量,m3/d;k为渗透系数,m/d;H为潜水含水层厚度,m;sd为降深,m;R为降水影响半径,m;r为基坑等效半径,m。代入公式,穿堤闸总渗流量Q穿=5449.14m3/d,渠首闸总渗流量Q渠=4670.31m3/d。 ⑹单井集水量计算公式为q=120πrsL,式中:q为单井集水量m3/d;rs为滤管半径m;L为滤管长度m;k为渗透系数m/d。代入公式q=120*3.14*0.2*2*=349.04m3/d。⑺数量及布置计算公式为n=1.1,代入公式,取整数,管井数量共33口,其中穿堤闸18口,渠首闸15口。每个管井按1.1个水泵设计,共需37个。代入公式b=,穿堤闸降水管井间距b约27m,渠首闸降水管井间距b约14m,采用外径40cm、内径30cm的无砂混凝土管,降水管井布置在基坑两侧马道边缘,减少了对人员通行及设备设施运转的不利影响,基坑降水效果较好。⑻水泵选型根据公式QB=24Qmax/20,考虑单井经济出水量,选择100QJ15-52/14潜水泵(每小时出水量15m3,扬程40m~57m,电动机功率4kw)和100QJ10-48/10潜水泵(每小时出水量15m3,扬程38m~55m,电动机功率2.2kw),交叉使用,连续抽水作业,地下水位可稳定保持设计降水深度。5.2成井工艺管井设计孔径50cm,采用回转钻孔机造孔。管井施工工艺流程:施工准备→场地放样→开挖排水沟及泥浆池→铺设总管安装水泵→成孔→下井管→填滤料→洗井(自上而下)→水泵就位→试抽水→正式抽水→井孔封堵。 5.3应急处置措施5.3.1坍塌滑坡(1)严格按设计文件和技术交底施工、严格控制基坑开挖坡度。(2)如果遇到特殊情况,需要基坑停工较长时间,应在平台、基坑边和坡脚设置排水明沟和积水坑,并派专人抽水值班,并对基坑边坡面进行喷射素砼保护。(3)在进度允许的条件下尽量采用少开工作面的形式,避免暴露太多的基坑工作面。(4)坡顶严禁堆积荷载,(5)基坑四周设置砖砌或砼排水沟;分层开挖,层间设台阶,每层开挖边坡坡率根据地质情况按规定放坡,必要时坡面喷射砼保证稳定。(6)开挖期间加强监测频率,对监测报表中的数据进行认真
分析
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总结。(7)出现险情时,现场人员从安全通道有序疏散,同时对可能造成影响的周边的人员进行疏散。5.3.2基坑坑底隆起(1)基坑开挖过程中加强基底隆起监测,对监测报表中的数据要进行认真的分析。(2)地基加固、周边设降水井降水等措施严格按设计要求施工。(3)基坑周边防止过多的超载。(4)开挖前对围护质量摸底、详查,对可能会发生渗漏的部位进行注浆封堵处理。(5)立即疏散险情现场作业人员,同时对可能造成影响的周边单位或住宅内的人员进行疏散。(6)发现坑底隆起迹象,应立即停止开挖,并应立即加设基坑外沉降监测点。5.3.3涌砂涌水(1)开挖过程中对围护结构桩间等薄弱部位设专人监视。(2)若发现出现少量渗漏,应及时处理,先堵漏后开挖,防止渗漏点扩大。(3)加强量控监测、对量测数据进行审查对比,密切关注围桩的变形情况。(4)监测信息围护结构变形超过允许范围时,必须立即加密支撑,防止变形进一步扩大,遇薄弱环节错位开裂,出现渗水通道时,及时处理。(5)立即疏散险情现场作业人员,同时对可能造成影响的周边人员进行疏散。5.3.4不均匀沉降当不均匀沉降达到一定程度时,邻近建筑物就会裂缝、倾斜甚至于倒塌。减少不均匀沉降的措施如下。(1)尽可能降低降水深度,满足基本降水要求即可。研究降水要求、降水
方法
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和具体方案的不同对基坑周围的水位降落曲线的影响,在对各种降水方法分析和比较的基础上,配合基坑边坡支护进行降水设计和施工,筛选最佳的降水方案,高度重视降水对邻近建筑物的影响,把不均匀沉降限制在允许的范围内,以确保基坑及周围建筑物的安全。(2)减缓降水速度,使建筑物沉降均匀。在邻近建筑物一侧将井点间距加大以及调小抽水设备的阀门等,减小出水量以达到降水速度减缓的目的。(3)在降水井点与重要建筑物之间设置回灌井、回灌沟,降水的同时降水回灌其中,使靠近基坑的建筑物一侧地下水位降落大大减小,从而控制地面沉降。(4)提高降水工程施工质量,严格控制出水的含砂土量,以防止地下砂土流失掏空,导致地面建筑物开裂。(5)布设观测井和沉降、位移、倾斜等观测点,进行定时观察、
记录
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、分析,随时掌握水位降低和基坑周围建筑物变化动态。 6结语降水施工是国家水网工程施工期间重要内容之一,是一项复杂又系统的技术工作,对工程质量、工期有着直接影响。范县彭楼灌区改扩建工程(渠首段)施工中比选采用管井和轻型井点降水相结合的降水方案,快速、有效地降低了地下水,防止了工程地基问题发生,创造了干地施工条件,保证了基础施工质量和主体工程的顺利进行,从而使工程尽快投入使用,发挥经济和社会效益。本工程的降水施工方案为类似工程提供了重要借鉴。7Reference⑴《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)⑵《建筑施工手册》(第四版)⑶《基坑降水手册》(姚天强等编写)等。 -全文完-