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摘要:井点降水施工用于地下水位比较高的施工环境中,是土方工程、地基与基础工程施工中的一项重要技术措施,能疏干基土中的水分、促使土体固结,提高地基强度,同时可以减少土坡土体侧向位移与沉降,稳定边坡,消除流砂,减少基底土的隆起,使位于天然地下水以下的地基与基础工程施工能避免地下水的影响,提供比较干的施工条件,还可以减少土方量、缩短工期、提高工程质量和保证施工安全。
关键词: 真空井点;井点降水;干法施工
1 概述
真空井点降水开始于50年代,通过多年的实践已经取得了宝贵的经验,随着设备的改进,已经形成了较为完整的先进的整套降水技术,提高了降水规模,增加了深度。它是沿基坑四周或者将井点管沉入深于坑底的含水层内,井点管上部与总管连接,总管与上部抽水主机连接,利用抽水主机产生真空作用将地下水从井点管内不断抽出,引排施工区外,使每根井点管周围形成一个降水漏斗,由于许多降水漏斗曲线的重迭,以达到降低原地下水位的目的,从而保证基坑始终处于干燥状态,为施工环境创造有利条件,保证边坡稳定,安全施工。
真空井点降水是地基处理方法的一种,广泛为地基开挖服务。其常规造井施工方法,多采用水冲法,这种方法形成的是泥水井孔,在下井管和投放滤料时,易塌落泥土,成井质量差,易形成“瞎井”,影响降水效果,同时水冲法成井产生大量泥浆,污染环境,现场文明施工状况较差。在问题导向的牵引下,研发了真空井点降水井干法造井施工技术,解决了常规造井方法的弊端,通过若干工程的实际运用,取得了良好的效果。
2 常规造井的缺点
常规井点降水施工多采用水冲法。施工时,利用高压胶管将高压水泵与冲孔管连接,冲孔管用起重设备吊起,并插在井点的位置上,利用高压水,经主冲孔管头部的喷水小孔,以急速的射流冲刷土壤,同时使冲孔管上下左右转动,边冲边下沉,从而逐渐在土中形成孔洞,冲孔完成后,拔出冲孔管,立即插入井点管。
但水冲法具有以下缺点:①高压水冲刷后孔壁泥土不稳固,容易造成塌土,形成废孔;②喷射冲孔后高压水变为泥浆水淤积至土层内,影响后续降水效果;③井孔孔壁不稳,充填滤料时容易在滤料层内夹杂泥土,容易堵塞过滤透水孔,影响降水效果。
3 干法造井原理
3.1结合预压套管和螺旋钻钻孔两项施工技术,形成预压套管(成孔护管)、螺旋钻管内取土后再埋设井点的方式,即井点降水干法成孔造井施工方法。
3.2使用液压振动锤将成孔护管(预压套管)夯入土层,利用小型螺旋取土机取出成孔护管内的泥土。
3.3沿井点管的轴向方向依次将若干定位支架固定在井点管侧壁上,然后放入成孔护管内,投放井周滤料,在成孔护管侧壁上部设置两个起吊孔,吊绳安装在起吊孔内。最后振动拔出成孔护管,井管周距地面1m的高度内回填黏土闭气,形成井点。水平总管连接若干井点和射流泵,形成真空抽水系统。
3.4 工艺原理
工艺原理参见图1真空井点降水井干法施工工艺原理图。
图1 真空井点降水井干法施工工艺原理图
注:1 成孔护管(套管);2井点管;3圆环形定位支架;4滤料;5过滤透水孔;6成孔护管吊绳;7封井孔上端1m范围内的黏土
4工艺流程
施工工艺流程详见图2施工工艺流程图。
图2 施工工艺流程图
5施工操作要点
5.1施工准备
1 场地通畅平整,有足够的机械工作面;
2 机械组件安装调试检查是否牢固稳定。
3 根据设计图纸和施工方案,测量放样确定井点位置。
5.2振动压入成孔护管
自行式振动机械就位,安装成孔护管,在预定布管位置将成孔护管竖直夯入地下,夯入时垂直度控制在1/100以内,成井深度控制在设计降水位50cm以下。
5.3螺旋钻管内取土
用螺旋钻将成孔护管内的泥土取出,螺旋钻外径与套管内径之间留有5㎜空隙,管内取土钻进速度控制在5m/min为宜;取土后应及时清除或就地平整管周泥土,避免泥土回落护管内,并为安装井管提供通畅平整空间。
5.4安装井点管
安装井点管前,在井点管外壁用22号镀锌铁丝固定环形定位支架,间距1.5m,然后安放井点管,定位支架抵靠在成孔护管内壁上,确保井点管居中;定位支架采用直径4mm钢筋制作成内径60mm、外径250mm的圆环。
5.5 回填滤料
向成孔护管内充填滤料,滤料宜采用中粗砂回填,粒径宜为4mm~6mm。滤料应填至地面以下1m。
5.6拔出成孔护管
振动拔出成孔护管时,速度控制在3m/min左右;避免上提过快把滤料连同井点管一同拔出形成废井。
5.7黏土封井
将井口上端1m范围内用黏土球封堵,井点管上端伸出井孔外,封土采用人工捣实,防止抽水时漏气。
5.8抽水检查与记录
抽水检查时以1台套(60根)为一单元,井点与水平总管连接的弯管,采用透明塑料管,可清晰观察每个井点的出水情况;再观察射流泵出水口,水清砂尽;及时记录出水量与出砂情况。
6结论
真空井点降水干法造井施工技术,相比现有水冲法成井技术,在无水状态下施工,成井效果好,不会造成无效孔,井点管安装和滤料充填时,井孔无塌土,且井点管定位准确,井点管周边滤料充填均匀,减少因过滤补充导致泥土堵实过滤透水孔等问题,从而提高井点降水施工效率,可确保水工建筑物的安全。
参考文献:
[1]GB50296-2014《管井技术规范》【S】.北京:中国计划出版社,2014.
[2]井点降水法在基坑排水中的应用技术 李光禄
[3]《建筑地基基础工程施工质量验收标准》GB 50202-2018
[4]《基坑降水手册》 中国建筑书店有限责任公司出版发行 姚天强,石振华编著