涌砂地质承台施工技术 9页

　　涌砂地质承台施工技术　【摘要】：根据福厦铁路闽江特大桥桥址处实际地质特点，在进行承台基坑开挖过程中，简要介绍通过方案比选，合理采用管井井点降水的方案设计及工艺要点。　　【关键词】：管井井点降水；强透水层；方案设计；工艺要点　　1、工程概况　　闽江特大桥为新建铁路福厦线（福建段）站前工程Ⅰ标中一座双线铁路特大桥，位于福州市马尾区和仓山区境内，主要跨越闽江，桥梁全长2690.64m。该桥跨越闽江采用99+198+99m钢桁柔性拱桥，桥面宽度为11.6m。　　桥址处河段由于被控制在防洪堤内，且设有丁坝、顺坝等导流建筑物，水流顺直，岸线稳定，多年来河床未发生大的改变，上游来沙与采沙量基本处于平衡状态，河床基本稳定。桥址处河面宽约700m，由于桥址处为闽江入海口范围，受潮汐影响，桥址处最高潮位为3.71m。　　地质特征：本桥位从上至下的地质分布情况依次为素填土、粉质粘土、淤泥、粉砂、中砂、粉质黏土、粉砂、淤泥质粘土、圆砾土、卵石土、粉质粘土、花岗岩、辉绿岩等。闽江江堤附近的承台范围的的地层均为粉砂地层。　　2、方案比选 　　根据本工程及地形实际情况及以往施工经验，对承台基坑开挖初步拟定有三个方案：1、钢筋混凝土沉井围堰；2、锁口钢板桩围堰；3、井点降水法。　　2.1钢筋砼沉井围堰：体积较大，由于表层地多为回填建筑垃圾，存在较多孤石，在整体下沉时容易发生倾斜或断裂，施工难度较大，同时这种方案要进行立模绑扎钢筋浇筑砼，待砼达到一定强度后才能进入下放，下放完后要进行水下封底，每个承台需7~10天完成，工期长成本高，且不能重复利用，因此，这个方案首先排除。　　2.2锁口钢板桩围堰：钢板桩围堰相对于砼沉井围堰体积较小，且施工灵活易移动，但是钢板桩围堰为专用材料，需进行外租，必须由专业作业队施工，材料机械设备投入过大，且在进行插打钢板桩时对场地要求较高，很显然对于闽江特大桥工程来讲不经济，施工成本过高。　　2.3井点降水：井点降水法与另外两个方案相比具有机具设备简单、易于操作、便于管理，可减少基坑开挖边坡坡率，降低基坑开挖土方量，开挖好的基坑施工环境好，各项工序施工方便，大大缩短了施工周期，施工成本较低，开挖好的基坑内无水，安全、快捷、优质、高效。 　　针对以上特点,本工程选取井点降水法进行承台基坑开挖施工，井点降水法根据降水深度及地质情况不同主要有单层轻型井点、多层轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等六种类型，由于本工程基坑埋置较浅、降水深度约为3~5m，土层较松散且渗透系数较大，故采用管井井点降法水施工。　　3、管井井点降水原理　　管井井点降水是指沿基坑每隔一定距离设置一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位，促使地下水位降低到设计基坑底以下，保证基坑干燥方便承台开挖施工。　　井点降水主要适用于涌砂地质的承台开挖施工，由于地下水位高导致砂的流动性很大，采用井点降水可以有效的降低承台周围的地下水，使承台处于无水状态下进行开挖施工。　　4、管井井点降水方案设计　　本文以26#墩为例，根据设计图纸，该墩承台尺寸为12.8m8.4m,地面标高为+2.07m，原地下水标高为+1.22m，基坑底设计标高为-1.09m，基坑底开挖尺寸13.8m9.4m，顶口开挖尺寸为17.8m13.4m。根据设计院地质勘察报告得知，上部地面以下2m为素填土，2m~10m为中砂层,基坑底位于中砂层上，渗透系数k取10m/d，根据《地下工程设计施工手册》提供公式，计算步聚如下： 　　4.3.1基坑总渗水量Q计算：管井底部将位于透水层中，地下水面属无压自由面，因此，本工程管井又称无压非完整型井，可利用下式计算：　　Q=πk（2H0-S）S/(lnR-lnr0)　　1、基坑的引用半径r0　　r0===9.34m　　式中F为基坑降水面积(m2)　　2、管井水位下降深度S　　S=H1+△H+IL　　式中H1=1.09+1.22=2.31m　　△H取1m.　　水力坡度I取0.3,L=15.4/2=7.7m　　S=2.31+1+0..37.7=5.62m,取6m　　3、有效带深度H0　　因该管井为非完整井，含水层厚度较大，用有效带深度H0计算　　S/（S+l）=6/(6+2)=0.75查表得　　H0=1.85(S+l)=1.85(6+2)=14.8m　　式中l为管井中水位稳定后,滤水管的淹没长度取2m　　4、影响半径R　　基坑中心水位下降深度S=2.31+1=3.31m　　R=r0+R=+1.95S=87.86m　　即Q=πk（2H0-S）S/(lnR-lnr0)　　=3.141592610(214.8-3.31)3.31/(ln87.86-ln9.34) 　　=1220.45m3/d　　4.3.2单井最大出水量q计算　　管井的滤水管直径d为0.25m　　q=65πdl=219.97m3/d　　4.3.3需要管井数量　　n=1.1Q/q=6.1个　　现场实际使用n=6个,两排布置,每排3个管井,井距9.9m,平面布置图如下所示：　　　　　　4.3.4验算基坑中心A点处的降水深度　　先计算各井至基坑中心A点的距离　　r1=r3=r4=r6=11.95m　　r2=r5=6.7m　　1/nlnr1r2r3r4r5r6=1/6(2ln6.7+4ln11.95)=2.28785　　自有效带起计算的水位高程hA用如下式计算　　hA=　　=11.27m　　hA顶点的高程:　　原地下水高程=+1.22m　　有效带深度的高程-(14.8-1.22)=-13.58m 　　则hA顶点的高程-(13.58-11.29)=--2.29m　　hA顶点水位在基坑下2.09-1.09=1.1m＞1m　　因此，根据以上计算，管井的布置完全满足现场施工降水要求，故采用以上设计方案。　　4.3.5管井深度计算　　H≥2.07-1.22+S+滤水管长度=8.85m　　施工时实际管井深度取10m　　5、管井井点降水施工工艺要点　　5.1施工工艺流程　　　　　　5.2施工工艺要点　　5.2.1场地平整　　基坑场地表面首先采用挖掘机等机械设备进行整平，确保稳定可靠不下沉，对位于水塘中时，要保证地面边坡稳定，防止滑坡现象发生，同时场地要有配电柜，保证施工用电所需。在进行场地平整时，要挖设排水沟，井管中排出水经排水沟流入指定位置。　　5.2.2材料及机具设备准备 　　管井降水设备主要包括井管、滤料、成孔设备、水泵、橡胶水管等，其中井管采用直径为250mm的钢管，长为10m，井管上部为壁管，下部为滤管，滤管上有20%孔隙率的穿孔。滤管长度取2m，滤管外利用铁丝包裹白色尼龙网。滤料采用梁场用料径为5~20mm碎石，成孔采用XY-100型旋转钻机，水泵采用离心式水泵。　　5.2.3测量放样　　根据管井设计方案放样出基坑顶口开挖边线、基坑纵横十字线、管井位置，并洒上石灰线，复核测量地面标高，管井位置与设计要求偏差不得大于30。　　5.2.4钻孔　　根据现场实际地质条件，本工程成孔采用长螺旋转钻机水压套管法成孔，钻机就位后要用枕木抄垫牢靠，防止下沉，钻孔直径为不小于50cm。　　5.2.5安装井管　将制作好的井管利用16T汽车吊提起对准孔中心缓缓下放，下放时垂直度应小于1%，下放后要井管口高出地面30cm,孔口加盖,防止杂物掉入。　　5.2.6填放滤料　　碎石滤料应根据计算所需方量运到现场,防止浪费，滤料直接从孔口投入，填滤料应均匀连续进行，应采用人工铁锹进行,并随时测量深度,不得用装载机直接倒料防止冲击孔壁。　　碎石滤料填放至距孔口50cm时，上部采用粘土密封。　　5.2.7洗井 　　洗井的目的是为了清除孔内护壁泥浆，降低孔内水中细砂含量，确保管井降水效果，洗井应在滤料填放后8小时内完成,本工程采用离心泵抽水洗井，洗至清水为止。　　5.2.8安装水泵　　安装水泵前应认真检查水泵是否完好，电线路是否完好，经确认合格后方可下放,下放到位距离管底30cm左右时，采用绳索吊在孔口固定牢靠.水泵安装完成后连接排水胶管，各个井管排水管汇集至预设的排水沟，由排水沟将水排入指定位置，在施工时要注意水不得随意流入农田,确保环保要求。　　5.2.9试抽及验收　　管井系统安装完毕后，应及时进行试抽水，验证单井出水量及水泵运转情况是否符合设计方案要求，并组织技术等部门进行验收，本工程经试抽及验收，降水完全符合设计方案要求。　　5.2.10正式抽水　　1、抽水需连续不断进行,中途不应间断,并派有专人值班,经常检查水泵出水量、电压及井孔内有无异响等情况，发现问题应及时采取措施，保证降水正常进行。　　2、在降水期间有专人按降水设计的规定进行水位观测，利用管井作为观测井，每天观测不得少于3次。　　3、抽水应在承台浇筑完毕基坑回填后方可停止。 　　4、抽水过程中如基坑周围有建筑物，要对地面进行沉降观测，发现问题及时处理，保证建筑物安全。　　5.2.11基坑开挖　　经观测管井内水位达到基坑底下1m左右时，即可进行基坑开挖，基坑开挖时要严格按照设计方案放坡边线进行开挖，开挖时不得破坏管井。　　5.2.12管井拆除　　承台浇筑完毕，基坑回填后方可进行管井拆除，本工程管井深度较浅，故管井拆除采用搭设三角钢管支架，利用10T导链进行，不得采用吊机直接起吊方法折除，拆除后基坑利用砂石回填密实。　　6、结束语　　闽江特大桥岸上承台基坑采用井点降水后，基坑干燥，防止了地下水对基坑开挖的影响，极大地提高了承台施工效率，同时井点降水成本较低，方案简单，取得了较好的经济、安全、进度效益，具有一定的借鉴意义！中国.L.