小口径钢管井点降水技术在砂性土质工程中的运用.pdf

壁 墅量 小 口径钢管井点降水技术在砂性土质工程中的运用 李伯威 上海建工二建集团有限公司 上海 2 0 0 0 9 0 摘要：上海浦东国际机场三期扩建工程的卫星厅场地狭小，毗邻航站楼 。施工降水会对周边建筑物产生不均匀沉降， 且其基坑挖深较深，地下水位较高，极易产生渗漏水现象。经综合考虑 ，决定采用小 口径钢管井降水施工方案。并通 过合理的降水井设计和运行工艺控制，最终取得了良好的降水效果。 关键词：小口径钢管井点降水技术；井点设计；砂性土质：技术创新 中图分类号：T U 7 5 3 6 6 文献标志码 ：A D OI ：1 0 1 4 1 4 4 j c n k i j z s g 2 0 1 7 1 2 0 0 6 Ap p l i c a t i o n o f S ma l l Di a me t e r S t e e l Pi p e We l l Po i n t Pr e c i p i t a t i o n Te c h n o l o g y t o S a n d y S o i l En g i n e e r i ng L I Bo we i S h a n g h a i C o n s t r u c t i o n N o 2( G r o u p ) C o ， L t d ， S h a n g h a i 2 0 0 0 9 0 ， C h i n a 在工程基坑施工中，基坑降水的方法主要有明沟加集 水井降水、轻型井点降水、喷射井点降水、电渗井点降水、 管井井点降水、深井井点降水等。根据长期的施工经验，各 类 降水方式都有其优劣性及适应性。本文 以上海浦东国际 机场三期扩建工程为实体工程，阐述 了小口径钢管井点降 水技术在工程实践中的应用 。与传统降水技术进行对 比， 其在降水 效率 、成本及降水效果方面均取得了突破” 。 1 工程概 况 1 1 工程 简介 上海浦东国际机场三期扩建工程卫星厅工程位于现浦 东机场Tl 、T 2 航站楼及T 3 、T 4 垂直联络滑行道以南，由指 廊及中央大厅组成，整个建筑平面形状为 “ 工”字形。本 工程为局部地下1 层 、地上5 层，建筑高度为3 5 m。从地下 至地上各楼层 的主要功能安排依次为 ：捷运站 台层、站坪 层 、国际到达通道、国内出发候机， 到达、国际出发候机、 国际商业 餐饮。本工程地上建筑面积5 6 5 3 9 9 m ，地下建 筑面积5 5 7 2 4 m ，还包括 固定登机桥建筑面积4 7 8 8 5 m ， 总计6 2 1 1 2 3 m 。卫星厅主体结构为钢筋混凝土框架结构， 固定登机桥为钢结构 。本工程 4 - 0 O 0 m 相当于绝对高程+ 5 2 2 m。 1 2 1 基坑工程概况 本工程基坑面积共计1 0 0 0 0 0 m ，共划分为2 1 个大小不 同的基坑，其中 以1 基坑作为试点，采用小 口径深井降水 技术 。 7 2 2 0 1 7。1 2 B u i ld i n g C o n s t r u c l io n 1 基坑面积l 4 4 0 1 1 1 2 ，挖深l 0 1 4 m，围护形式为 “ 排 桩 +三轴止水帷幕”，共计2 道支撑，首道为混凝土支撑， 第2 道为钢支撑。此基坑设计功能为设备机房。 1 3 工程地质及水文情况 地质 情况 ：土 层从上往 下依次为0 层吹填 土 ( 粉 砂)、 1 层填土、2 层浜填土、1 层粉质黏土、2 层 粉质黏土夹黏质粉土。 水文情况：根据勘 察报 告得知，待建地域地 下水为 潜水类型 ，主要 由大气降水及 地表 水组成 。地勘报 告显 示，此区域地下水埋深为0 1 0 2 7 2 m，相应标高为3 9 0 2 9 3 m。上海市年平均水位埋深为0 5 0 0 7 0 m，低水位埋 深为1 5 0 m。 本场地勘探深度范围内涉及的地下水类型主要有浅部 土层的潜水和深部砂 ( 粉)性土层中的承压水。各种类型 含水层的分布特征如下： 1 )潜水。上海市年平均高水位埋深为0 5 0 0 7 0 m， 低水位埋深为1 5 0 m。本次勘察期间测得地下潜水稳定水 位埋深一般在地面以下0 1 0 2 7 2 m之间，其相应标高一般 在2 2 0 4 5 9 1 7 1 之间，平均潜水位标高为3 6 7 m。 2 )承压水。勘察报告显示，待建场地居于层砂土， 该层 的地 下水量丰富，为上海市第一承压水含水层 。第 层为上海地区第二承压含水层 ，拟建场地第一承压含水层 与第二承压含水层呈连通关系。 资料显示，上海市承压水含水层水位呈周期性变化 ， 其埋深的变化幅度一般在3 0 1 2 0 m。 2 工程施工降水的难点 1 )场地狭小、周边多为待建结构，且毗邻运营中的机 场T 2 航站楼 ，需严肃考虑施工降水对周边建筑物产生不均 李伯威 ： 小 口径钢管 井点 降水技术在砂性土质工程中的运用 匀沉降的影响 。 2 )开挖深度较深，局部达1 4 m，且地下水位较高，开 挖深度 以内多 以砂性土、粉质黏土为主 ，渗透系数较大， 含水量较高。 3 基坑降水形式的选择 上海市地 区为软土地基且毗邻东海与长江 ，降水量丰 富，地下水位较高，因此必须采取合适 的降水方式 以确保 基坑的稳定及 良好 的施工环境、结构质量 ，本工程降水 目 的主要为以下几方面： 1 )为基坑施工提供干燥的施工环境，根据相应规范及 长期施工经验一般需将地下水降至0 5 0 1 0 0 m。 2 )通过疏干基坑内部的地下水 ，减小基坑土体的含水 率，提供土体的有效应力 ，从而有效地控制基坑变形，维 护边坡稳定。 3 )通过降低基坑内地下水位以防止出现底板突涌的情 况 ，保证结构的安全，减少事故发生的可能性。 通 过项 目部的深入讨 论及 相关资料查询 ，最终选 择 采用小 口径钢管井点降水 的施工方案，应用轻型井点的原 理，能够提高降水效率，降低降水成本。 4 小 口径深井降水施工方案 4 1 降水 思路 本工程降水施工于基坑围护 、土体加固后 ，土方开挖 前 ，合理布置降水井进行预降水。 本基坑四周采用排桩加三轴搅拌桩的围护形式把基坑 内外的土体与地下水进行隔离，从而达到全封 闭式挡土挡 水 的作用 。因此不考虑坑外地下水的补给，将坑内地下水 降至设计标高即完成设计 目 标 。 在每个 区域内宜布置独立的水位观测井 ，根据地下水 位观测结果指导降水运行。 为避免降水过早运行对周边环境产生不利影响，降水 运行宜在支撑形成后开始。 在基坑前期的圈梁开挖 ( 严禁超挖 ，防止圈梁底部渗 水 )、模板固定对拉螺丝穿孔 ( 及时封堵 ，防止基坑外明 水导入坑 内)、砖模砌筑 ( 做好 内粉刷，防止坑外水沿墙 壁渗水到基坑 内)、施工时做好防水处理工作 。 考虑到基坑降水 、开挖面积较大，降水范围较广 ，周 边环境复杂，毗邻运营航站楼 ，需在基坑外侧布置一 口观 测井，以实时观察基坑降水对坑外建筑的影响。 4 2 降水井设计 4 2 1基坑抽 水量 的确定原则 本基坑的降水对象为地下存储水及大气降水，其 中大 气降水采用明沟排水及集水井收集的方式强排 ，小 口径深 井的布置则主要针对于地下存储水 】 。 4 2 2 疏 干井数量 的确 定及布 置 疏干井数量由式 ( 1 )确定。 N= A a 井 ( 1 ) 式中： 井数，口； A 基坑降水面积，i n ； a # 单井有效抽水面积，m ；查阅资料 井 在本次 井点数量确定的计算中取2 0 0 11 1 。 最终确定布置疏干井7 口、坑 内观测井1 口、坑外观测 井1 口，各井管径 1 6 0 m m，井深1 5 m。 4 2 _ 3 地下水储存量 的计算 地下水储存量按式 ( 2 )计算。 t |u A ( 2) 式中： 一容积储存量，m ； 1 ，一含水层体积，m ， V = A； A基坑面积 ； 降水深度 ( 根据设计要求降低地下水位于底板 以下1 O 0m)； “ 含水量的给水度，本次计算过程中取0 1 0 。 经计算，地下水储存量为1 4 2 9 m。 。 4 2 4 抽水量计 算 本工程设计选用J S J 6 0 型真空泵 ，抽水流量为3 m h ， 每台泵兼顾3 4 V I 井点，抽水时单井流量为1 m 3 h 。 每 口井单 日出水量Q 井 = 2 4 m ，群井理论 日出水量Q 抽 = 1 6 8 IT I 。 ，群井实际 日抽水量 = Q a 0 6( 折算系数)，群 井实际 日抽水量Y e a = Z 0 0 m 。 4 2 5抽 水天数 计算 抽水天数按式 ( 3 )计算。 ( 3) 式中：卜 一抽水天数； W一 总储存量； 一一 每天抽取的储存量。 代入数值可得，抽水天数T 1 4 d 。 由以上计算结果可知：采用7 口降水井点1 4d 能达到降 水 目标，即地下水位降至底板下1 m 。 4 2 6 降水井结构设计 1 )井 口：井 口布置应高于地面3 0 c m，以防止地表水 的污染。 2 )井壁管：井点管采用 1 6 m m 钢管。 3 )过滤器： 1 6 m m 滤水管外包2 层4 0 目尼龙纱网。 4 )填砾砂：地面 以下3 m 处填粗砂作过滤层。 5 )封孔 ：为保证井点工作效率及效果 ，在过滤层 以上 需满填黏土至地表。 4 3施工工艺 本次成井施工须在工程桩、围护、坑内加固后布置降 水井 ，采用1 台工程钻机施 工，施工顺序 根据现场情况而 藿 甄 麓 工 第 3 9 卷 1 1 2 11 曩7 2 李伯威 ： 小 口径钢 管井点降水技术在砂性土质工程中的运用 定 。 施工流程为：测量、放样孔位、验收一钻机就位 、对 中整平一钻进、成孔一终孔一清孔调浆一孔深验收一下井 管一围填砂砾一填砾深度验收一填泥封孔 一洗井一成井结 束一放泵抽水。 1 )采用G P S l O 型工程钻机成孔，成孔时采用正循环 回转钻进泥浆护壁的成孔工艺。 2 )钻进成孔：按轻压慢转的原则来保证垂直度，一次 性成孔，并用相对质量密度为1 1 0 1 1 5 的泥浆进行护壁处 理 。 3 )清孔换浆：成孔完成后需进行清孔 ，此时控制泥浆 相对质量密度为1 0 8 ，清除孔内杂物。 4 )下井管：确保成 L W JJ 位且井管达相应标准后，逐根 下井管。井管接头采用套接，搭接长度为 1 0 m m，焊缝 大 于6 m m，井管需保持垂直居 中。 5)埋填 滤料 ：在井 管 内下 入钻杆 至离孔 底0 3 0 O 5 0 IT I ，闷头密封井管上 口后 ，从钻杆 内泵送泥浆进行边 冲孔边逐步调浆 ，使孔 内的泥浆从滤水管向外由井管与孔 壁的环状间隙内返浆，使孔 内的泥浆密度逐步调到1 0 5 ， 然后填充滤料至预定位置。 6 )洗井：采用真空泵洗井，利用真空泵把滤料中的泥 砂及时排 出井外 。从井 内抽 出的水逐步由浑浊变清澈时即 洗井完成。 4 4降水运行 4 4 1运行工 艺说 明 小口径井点降水技术采用真空水泵抽取地下潜水至设 计标高，安装真空泵于基坑边并与井管连通 ，待井 内的水 被抽干后再开始抽空气使管内形成真空，使井管周围的水 在真空负压作用下经过滤料进入滤管，经过真空管和空气 一 起进入真空水泵排至基坑外排水沟 内。其中每3 4口井 共用 l 台J s J 6 0 真空射流泵 ( 图1 )15 1 o 叵 l 水 水气出 口 。 空I 璺 圭E： 真 空 水 管 分 管 至 每口 井 泵 r ： ， 卅6 O 镀锌钢管 图1 小 口径深井抽水安 装示意 4 4 2运行注意事项 1 )施工完即可投入使用，缩短降水时间。 2 )正式投入使用前需对各数据进行复测， 观测井点降水的效果。 l 1 7 2 口 2 0 1 7 1 2 B u ild in g C o n s tru c tio n 3 )安装前应对整个降水系统进行调试，以确保降水过 程顺利及连续进行。 4 )在正式进行抽水施工前，需对井点进行试运行，检 查井点的出水量及出水质