前言
由三公司承建的首钢京唐钢铁联合有限责任公司钢铁厂总图运输竖向南北侧排水渠工程(左图为竣工后的排水渠)是国家重点建设项目首钢京唐钢铁联合有限责任公司钢铁厂的一项附属工程,位于河北省唐山市曹妃甸工业区内.曹妃甸工业区属于喷砂造地工程,地下水位较高,给深基坑开挖造成很大困难.下面结合实际施工谈一谈喷砂吹填地质条件下降水方案的选择及施工.
一,工程概况
本工程位于唐山市曹妃甸首钢京唐钢铁联合有限责任公司钢铁厂厂区内,根据现场考察情况,表层吹填砂为粉细砂.原始地面以下为粉质细砂,粘粒含量高,透水性差,局部夹有软弱淤泥层.厂区内地下水较高,基本位于地表以下 1m～2m之间,本工程暂按2m考虑.
排水渠基础最底部高程为-5.28m,现有地面高程为3.5m,开挖深度较深.
二,降水方案选择
根据现场地质条件,本工程拟采取管井井点降水,井点降水可以避免大量涌水,冒泥,翻浆,在开挖基坑时,可防止流砂现象发生,渗流向下改善土的性质,使基底土质更加密实.
初期排水主要包括地表积水,潜水渗水及降水量三部分,因本工程地表为吹填粉细砂,初期排水不做考虑.为防止雨季地表水流入基坑,在排水渠两侧开挖线以外开挖截流沟,同时可作为降低地下水的疏水通道.
三,井点布置
为了充分利用水泵的抽水能力,井点在表层地下水位以上土方开挖完成后布置.厂区标高为3.5m,地下水位在地面以下2.0m,因此井点布置在3.5m高程上.
因为本工程无详细地质参数,无法进行精确计算.根据设计图纸,明渠底部高程是-5.280m,因为没有不透水层,为了达到降水效果,深井底部高程设在-9.000m.本工程为吹填粉质细纱,根据缺乏水文地质资料计算公式:
Q=F1q1+F2q2
F1 ,F2 为基坑底面积和侧面积;q1, q2为基坑底面积和侧面积的平均渗水量,
取值为0.16
根据施工区段划分,每个施工段长度580m,因此基坑排水长度为580m,为保证降水效果,每个施工区段两侧需要延长一定的长度,延长长度按基坑开挖宽度控制,因此每个施工区段排水长度(纵向)在630m左右,两侧长度为(横向)58米.
F1=8.240*630=5191 m2
F2=7.8*630*2+126.1*2=10080.2 m2
Q=( F1 +F2)*0.16=2443.4 m3
2443.4/20=122.2台
按照每个潜水泵出水量为每小时20方计算,共需要122台.
688*2/122=11.3米
基坑周长为1376米,每口深井理论计算间距为11.3米,考虑地下情况不明确,按照10米间距布置井位(右图).为了加快施工进度,形成流水施工作业,每个施工段分成3个小区段,每个小区段井口成型后,立即进行群井降水.
当每个施工区段的砂袋护坡,碎石过滤层,浆砌石砌筑至第二层土方开挖线位置后,管井井点停止抽水作业,然后砌筑剩余块石.渠底少量积水可利用潜水泵抽排.
为本工程地质资料不详细,开工时先开始200米的试验段做试降水,然后 进行调整,进行大面积降水.
四,主要降水设备
(1)本标段配备潜水泵122台;
(2)井点管:本工程井点管采用直径400mm(外径)的无砂水泥管,长度为1m,共需要配备4656根无砂水泥管,最下端3米用60目滤布包裹,铁丝捆绑牢固,底部无砂管底部做圆形木板扣牢.
(3)排水管用蛇皮软管与潜水泵连接,排水先排入两侧排水沟,最后聚集汇入主排水沟,流入大海.
五,井点施工方法
1,准备工作
井点施工的准备工作首先是需要根据工程情况特点和地质条件等进行井点的设计计算,根据计算结果准备好所需要的井点设备,动力装置,井点管,滤管,集水总管及必要的材料.另外还需要搞好施工现场的准备工作,包括排水沟的开挖,临时施工道路的铺设等.对于在抽水影响半径范围内需要保护的建筑物及地下管线等建立好标高观测系统,并准备好防止沉降的措施及其实施等.
2,井点管的埋设
井点管的埋设采用钻孔法进行(左图),分为钻孔和埋管填料两个过程.
钻孔是先用起重设备将直径400mm的钻杆吊起并固定在井点的位置上,然后开动柴油机或电动机带动钻杆钻孔.钻孔时钻杆应垂直插入土中,边钻边注入泥浆,泥浆以高压通过空心钻杆,从底部射出,随着泥浆上升而溢出流至井外沉 浆池,待沉降后循环使用.钻孔直径一般为500mm,以保证井管周围有一定厚度的砂滤层.钻孔深度宜比滤管底深0.5～1.0m,以防钻杆拔出时,部分土颗粒沉淀于井底而减少井深,降低排水效果.
井孔成型后,注入清水洗孔,拔出钻杆,插入无砂水泥管,并在无砂管与孔壁之间迅速填灌砂石滤层,以防孔壁塌土.砂滤层选用干净粗砂或石子片,填灌均匀,并填至水位上1～1.5m,以保证水流畅通.www.tmgc8.com
3,连接与试抽
用水龙带和水泵连接,形成完整系统(下图).全部安装完毕后,进行试抽,检查水流量是否充足,能否满足水泵要求,开始正式抽水后不能中断.如果水量不足,应当重新钻孔打井.
4,井点运转与监测
井点运行后要求连续工作,因此本工程配备双电源以保证连续抽水.
井点监测主要包括流量监测,地下水位观测,孔隙水压力观测,沉降观测等,根据降水范围内有无重要的需要保护的建筑物,对其中的某项或全部进行观测.并设置观测井,检查降水效果.
5,井点拆除
井点降水在浆砌石砌筑至地下水位线以上且达到一定强度后拆除.将电源关掉,移出潜水泵,所留孔洞用粗砂填塞,顶部1米处用混凝土密封灌实.
结束语
实践证明,该井点降水方案有效的降低了地下水位,保证了该地质条件下深基坑开挖的边坡稳定,为今后类似地质条件下的施工提供了借鉴.

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