潜水层地下水降水提前停泵可行性分析研究

发表时间:2020/8/6   来源:《城镇建设》2020年4月第11期   作者:梁双亮 商玉田
[导读] 通过对地下水及地质勘察报告的分析,计算,结合工程实际情况,勇于突破,

         摘要:通过对地下水及地质勘察报告的分析,计算,结合工程实际情况,勇于突破,对基坑坑内潜水层地下水降水采取提前停泵的措施进行可行性研究,分析,节约成本,提高效益。
         关键词:地下水;提前停泵;可行性
         引言
         山东省东营地区地下水位较高,工程降水费占总工程造价的1%左右,本文根据工程勘察报告及实际降水情况进行分析,计算,制定了提前停泵降水的措施及步骤,在达到降水目的前提下,有效的降低了施工成本,提高了效益。
         一、降水方案的设计
         1、工程概况:某污水处理厂项目AAO 生化池,平面尺寸 115.7m×80.5m,开挖深度为 4.25m,地下水位位于自然地面以下0.50m;基础形式为桩基:预应力混凝土管桩。
         2、方案设计:本工程依据《建筑地基基础工程施工规范GB 51004》以及相应的岩土工程勘察报告;拟建场区地下水常年最高水位为 0.50m。每年夏季降雨量较大,地下水位上升较快,冬季及次年春季干燥,降水较少,地下水位下降。地下水属于潜水类型,流动缓慢。地下水位变化主要受大气降水影响,补给主要靠大气降水,排泄主要靠蒸发。
         本工程基坑采用管井深井降水方案,结合地质勘察报告的各项数据,按现有规范公式,通过计算:基坑等效半径61.4m,降水影响半径:18.2m,总涌水量:322.05m3,单井出水量:10.42m3/d。计算降水井数量:34口。
         结合现场实际平面布置情况,采取在基坑周边布置22口,基坑内布置12口管井的方案。管井间距在17~22m之间。
         二、管井降水提前停泵可行性分析及措施
         1、开始降水时间前置:由于地质条件比较差,本工程桩基为静压桩施工,为便于管桩施工,需提前进行降水管井的打设,并持续降水,降低地下水位。土方开挖时地下水位已趋于稳定。
         2、本工程基坑坑底位于第2层:砂质粉土夹粉质黏土(Q4al), 黄褐色, 中密状态为主,具中压缩性,土质较均匀, 摇震反应中等,无光泽反应,干强度低,韧性中等,该层整个场地均有分布,层厚 0.50~2.20m,层底标高 1.23~3.24m。渗透系数5.27*10-4
         降水井井底达到T层:粉质黏土(Q4mc),灰褐色,可塑状态为主,具中压缩性,土质不均, 含少量有机质,稍有光泽,干强度中等,韧性中等,为1层砂质粉土中的透镜体。层厚 0.50~2.90m,层底标高 -10.47~-5.85m。
         降水稳定后,基坑内坑底以下水位较低,该层土层为弱透水层。
         3、土方开挖过程及开挖后,对基坑周边设置的变形观测点进行了水平、垂直位移观测,发现基坑变形值较小,远低于警戒值,同时对地下水位标高进行测量,均满足设计要求。
         4、土方开挖过程中,对管井深井降水的单日抽水量安装水表进行了实际计量,发现单井实际出水量在16~60m3/d不等,且分布在基坑内部的降水井单井出水量明显少于周边降水井单井出水量。同时,实际基坑总涌水量在降水稳定后比原设计计算总涌水量减少,根据实际单井出水量保守计算,平均按18m3/d,重新计算可得降水井为20口,满足要求。故,通过计算可以将坑内12口管井提前停泵,仅保留基坑周边22口管井。
         5、基坑周边的22口管井深井降水继续降水,将形成一道降水帷幕,与T层弱透水层形成一个“隐形”的铁桶状的隔水墙,将基坑外和坑底深处的水隔在外面。
         6、依据地质勘察报告,本场区地下水流向为由南向北,而该项目AAO生化池的南侧尚有其他单位工程同时进行施工,并且采取了管井深井降水方案。对AAO生化池间接起到止水作用。


         7、对于降水管井的封堵方案:原设计方案为:垫层施工时预留钢套管,管井套管采用Φ426×8焊接钢套管,外部焊接双层止水环,第一道止水环在管根部起21cm 处,第二道止水环在管中部,止水环宽度 8cm。垫层施工完成后将管井破至垫层平,将钢套管放入管井(深入20cm,下部止水环放在垫层上,用油膏塞缝并用砂浆固定,底板防水覆盖下层止水环,并在钢套管上翻高15cm。降水完成后封堵管井:首先将管井用级配砂石回填至垫层底,然后安放内部止水环。内部止水环两道宽度 8cm,厚度 10mm,满焊在钢套管侧壁,位置分别在板顶下20cm处和管顶以下20cm,焊接完成后用高出底板混凝土一个等级的微膨胀混凝土将钢套管内侧浇至管顶止水环高度处,然后用10mm厚钢板将内止水环中间的孔洞满焊封死,顶部 20cm预留部分用比底板强度高一个等级的膨胀砼振捣密实。
         原设计管井封堵方案明显施工较为复杂,而且不容易保证施工质量,工期也长,经分析,修正方案为:在施工垫层时,先将混凝土管井内回填土至设计底板垫层底标高以下50cm处,然后管井上部再与垫层混凝土一起浇筑,将降水管井进行封堵。随着基坑内混凝土垫层的施工进度,逐个将在基坑内部区域的12口降水泵停止抽水并撤出现场。
         三、降水提前停泵后注意事项
         1、在采取修正的降水方案后,继续监测基坑变形值,同时对地下水位进行观测,直至工程结束,经实际监测,该工程基坑变形一直在规范要求允许值范围内。
         2、备用一台移动式发电机,在降水过程中,应保持降水电源持续稳定供电,如遇工程施工用电停电等紧急情况,应及时接入移动式电源,以保证降水泵正常供电。
         3、安排专人值班,24小时对降水井抽水效果进行巡视,如发现出水水量明显异常,需排查降水管线是否破裂或堵塞;降水泵是否损坏等原因,及时修复、排除故障或更换备用降水泵。
         四、效益分析
         (一)质量效益
         原降水施工方案在管井封堵时,施工复杂,工序繁多,不论哪一个环节出了问题,容易造成底板混凝土漏水等质量隐患,而该工程对防水要求极高,修正方案后,有效的解决了工序过多、繁杂,不易保证施工质量的问题。
         (二)经济效益
         该工程管井降水由于采取了基坑内管井降水提前停泵的措施,仅保留了周边的22口降水井持续降水。节约了降水成本及管井封堵措施费用10余万元。
         (三)安全效益
         该工程基坑内管井提前停泵封堵后,没有暴露的管井口,大大增加了安全效果,降低了施工人员坠落井口的风险。否则,在施工过程中,需增设对管井井口的防护及管理,防止人员坠落。
         (四)工期效益
         由于采取了坑内降水提前停泵方案,降水管井提前封堵,底板混凝土可以一次性浇筑,不需要进行二次浇筑,大大节约了时间,有效的加快了施工进度。
         五、结语
         通过该项目降水方案的计算理论数据与实际测量数据相结合,深入分析地质勘察报告并结合现场实际情况,大胆创新,充分利用理论知识结合施工经验,优化施工方案,有效的降低了施工成本,在不影响工程施工的前提下,同时提高了各项效益。
         参考文献:
         [1]《建筑地基基础工程施工规范》(GB 51004-2015)中华人民共和国住房和城乡建设部,中国计划出版社
         [2]《建筑施工手册》(缩印本)第五版,建筑施工手册编写组,中国建筑工业出版社
         [3]唐萍.某大面积深基坑开挖工程井点降水法研究[J]. 甘肃科技纵横,2018(1):49-51.
         [4]毛旭,王巧南,张立国,等.“坑中坑”二级接力降水施工技术在深基坑中的应用[J].施工技术,2018(9):16-18.
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