高水位地質(zhì)開挖式基礎(chǔ)"井點(diǎn)降水"施工方法研究

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,在沿海地區(qū)建設(shè)輸電線路將越來越多,在地下水位高的地區(qū)施工開挖基礎(chǔ)面臨一個(gè)新的課題:地下水位高的土質(zhì)普遍屬于容易塌方的沙質(zhì)黏土或流沙,如采取直接開挖后再進(jìn)行降水的方法,基坑會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的塌方,窩工嚴(yán)重,開挖后仍需不斷降水,將造成坑底沙土流失,存在基礎(chǔ)產(chǎn)生偏移的風(fēng)險(xiǎn)。因此,采取何種有效的施工方法,減少在基坑開挖時(shí)的塌方,提高施工效率,是施工面臨的首要問題。

本文提出了采取"井點(diǎn)降水法"進(jìn)行高水位基坑開挖施工的方法,就是在基坑開挖周圍離坑口2～3m的地方打8～10個(gè)水井,水井深度一般控制在比基礎(chǔ)埋深加深5～6m,在基礎(chǔ)開挖前進(jìn)行降水處理,并隨時(shí)檢測地下水位的高度,在地下水位降到基礎(chǔ)埋深以下時(shí),再組織進(jìn)行基坑開挖,以有效防止基坑坍塌,降低施工成本及安全風(fēng)險(xiǎn),加快施工進(jìn)度。

1概論

1.1提出問題

由我公司負(fù)責(zé)施工的安各莊至京唐港220kV線路第二標(biāo)段位于河北省唐山市樂亭縣境內(nèi),屬于渤海灣沿海地區(qū),該地區(qū)是灤河沖積平原,全線路的地質(zhì)均屬于淤泥和流沙,普遍地下水位較高,在地下0.5m左右。設(shè)計(jì)考慮到對(duì)施工造價(jià)的成本控制,全線路均采用開挖基礎(chǔ)型式,基礎(chǔ)普遍埋深在3～4m之間,終端塔基礎(chǔ)的埋深達(dá)到了5.2m,為基礎(chǔ)施工帶來了很大難度。

1.2制定方案

通過現(xiàn)場調(diào)查,結(jié)合設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)報(bào)告,發(fā)現(xiàn)該地質(zhì)由于含沙率較高,屬于見水就會(huì)坍塌的土質(zhì),但滲水性較好。為確保施工進(jìn)度及控制施工成本,在基礎(chǔ)施工中采取了"井點(diǎn)降水法",大大提高了施工效率,減少了因基坑坍塌造成反復(fù)修坑的人工浪費(fèi),節(jié)約了施工成本。

1.3"井點(diǎn)降水"的施工原理

在基坑外圍埋設(shè)多個(gè)井點(diǎn)濾水管深入含水層內(nèi),井點(diǎn)濾水管的分布視基坑大小情況而定,一般控制在8～10個(gè)之間為宜(圖1）。為使降水效果更加明顯,井點(diǎn)濾水管的埋深深度一般比基礎(chǔ)埋深深5～6m,井點(diǎn)濾水管內(nèi)裝設(shè)潛水泵,潛水泵潛入水底的深度控制在距離井點(diǎn)濾水管底0.6m左右,以預(yù)防沉積物堵塞水泵,影響水的排出(圖2）。潛水泵上端通過連接管道與集水總管連接,使多個(gè)水泵形成一個(gè)整體的排水系統(tǒng),再啟動(dòng)抽水設(shè)備,地下水便可在水泵吸力的作用下經(jīng)潛水泵進(jìn)入連接管,通過集水總管排出,使地下水位降低到基礎(chǔ)埋深以下。本法具有機(jī)具設(shè)備簡單,使用靈活,裝拆方便,降水效果好,可提高邊坡穩(wěn)定性,防止流沙現(xiàn)象發(fā)生,降水費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)。

1.4材料要求

(1）井點(diǎn)濾水管:用4300mm的水泥預(yù)制管,管壁鉆有多排410mm梅花形濾水孔。一般埋入水中的部分均需有濾水孔,以確保地下水能順利排入井點(diǎn)濾水管內(nèi)。井點(diǎn)濾水管不單起到濾水作用,還能起到井點(diǎn)的護(hù)壁作用。

（2）連接管:用塑料透明管、膠皮管,直徑大小需要與潛水泵配套:頂部裝鑄鐵頭,方便與集水總管連接。

（3）集水總管:排水流量需滿足多個(gè)潛水泵同時(shí)排水的要求。

1.5主要機(jī)具設(shè)備

（1）配套井點(diǎn)分布情況配備潛水泵,并需要配備備用的潛水泵,確保能保證持續(xù)降水作業(yè)。

（2）在現(xiàn)場無電源可以連接使用的情況下,需要配備能承擔(dān)降水系統(tǒng)總功率的發(fā)電機(jī)。

（3）敷設(shè)井點(diǎn)濾水管用的小型鉆孔機(jī)。

1.6施工操作工藝

（1）井點(diǎn)布置根據(jù)基坑平面形狀與大小、地質(zhì)和水文情況、降水深度等而定。為提高降水效果,便于基坑開挖,宜采用環(huán)形井點(diǎn),在開挖機(jī)械進(jìn)出的道口,可不封閉,間距可達(dá)4m。井點(diǎn)濾水管距坑壁控制在2～3m之間,井點(diǎn)濾水管間距視井點(diǎn)布置情況而定,除挖土設(shè)備進(jìn)出通道處外需均勻分布井點(diǎn)濾水管,埋深根據(jù)降水深度及含水層位置決定,一般以比開挖基坑深5～6m為宜。

(2）井點(diǎn)濾水管埋設(shè),用沖擊式或回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)成孔,孔徑為300mm,井深根據(jù)降水深度及含水層位置決定,一般以比開挖基坑深5～6m為宜:洗井用水泵將井內(nèi)泥漿抽出:用機(jī)架吊起井點(diǎn)濾水管徐徐插入井孔中央,使其露出地面200mm左右。

(3）井點(diǎn)濾水管施工工藝程序:放線定位→沖孔→安裝井點(diǎn)濾水管→安裝潛水泵→連接排水管→連接集水總管→啟動(dòng)電源→開動(dòng)潛水泵抽水→測量觀測井中地下水位變化。

1.7工程實(shí)例

在位于河北省唐山市樂亭縣的安各莊至京唐港220kV線路工程第二標(biāo)段的施工中,共有基礎(chǔ)55基,如按先開挖后排水的方法施工,平均施工一基基礎(chǔ)最少需要15～20天的施工時(shí)間,存在大量塌方的現(xiàn)象,嚴(yán)重制約工程進(jìn)展,存在安全隱患,浪費(fèi)施工成本。由于開挖后仍需不斷抽水,會(huì)造成坑底沙土流失,容易導(dǎo)致基礎(chǔ)產(chǎn)生不同程度的沉降及偏移。

安各莊至京唐港220kV線路工程第二標(biāo)段在采用"井點(diǎn)降水法"施工后,平均每基基礎(chǔ)施工只需5天時(shí)間(提前采取降水措施）,大大提高了施工進(jìn)度,降低了基坑塌方的可能性,有效降低了安全風(fēng)險(xiǎn),保證了工程質(zhì)量和工期目標(biāo)。

2注意事項(xiàng)

(1）在鉆井點(diǎn)孔時(shí),如碰見障礙物,可以空一井點(diǎn),鉆下一井點(diǎn)。

(2）井點(diǎn)濾水管必須埋入深水層,一般比開挖基坑深5～6m。

(3）啟動(dòng)井點(diǎn)內(nèi)潛水泵開始抽水后不得停止抽水,以防因停止抽水而淹泡基坑的事故發(fā)生,引起塌方,因此需要配備備用電源或備用發(fā)電機(jī)。

(4）注意防止沉積淤泥堵塞水泵及排水管道。

(5）基坑開挖后,要控制地下水位低于基坑底,防止地下水?dāng)_動(dòng)基坑地基土體。

3安全措施

(1）鉆孔井架必須安放平穩(wěn),預(yù)防井架傾斜坍塌傷人。

(2）對(duì)于已完成鉆井的井點(diǎn)要采取覆蓋措施,防止人、牲口或土體回落井內(nèi)。

(3）做好防觸電措施,采取"一機(jī)、一閘、一保護(hù)"的措施,做好接地、接零保護(hù)。水泵部件檢修必須斷開電源。

(4）進(jìn)入施工現(xiàn)場人員必須正確佩戴安全帽。

4結(jié)語

實(shí)踐證明,采用"井點(diǎn)降水法"進(jìn)行高水位地質(zhì)開挖式基礎(chǔ)施工,能有效避免基坑開挖時(shí)發(fā)生嚴(yán)重坍塌的現(xiàn)象,提高了工作效率,加快了工程進(jìn)度,減少了安全隱患,起到了降低施工成本、保證工程質(zhì)量的作用,值得在輸電線路施工中借鑒及推廣。

在變電站施工中,在大型基礎(chǔ)開挖時(shí)采用多點(diǎn)的"井點(diǎn)降水"施工方法,能對(duì)保證工期及施工安全、降低施工成本起到重要作用。