某大橋工程承臺降水方案比選及設(shè)計

【摘要】結(jié)合某大橋工程實例，對水文地質(zhì)條件、承臺降水工程量增加情況、承臺降水方案的比選及降水方案的設(shè)計進行了論述。

【關(guān)鍵詞】設(shè)計；承臺降水；比選

一、工程概況：

希望路位于新區(qū)伊濱區(qū)中部，東西貫穿整個新區(qū)，往西可至偃南產(chǎn)業(yè)區(qū)，是新區(qū)內(nèi)一條重要的東西向交通干道，是新區(qū)伊濱區(qū)東西向的對外聯(lián)系通道，并承擔(dān)過境交通功能。希望路全段約5143.87m，道路規(guī)劃為城市主干路。希望路跨伊河大橋工程位于希望路西段，洛龍區(qū)槐樹灣村與偃師市諸葛鎮(zhèn)裴村附近，起止點樁號K1+449.145～2+260.145，橋長811m，橋梁面積32440m²，工程造價將近2億。

二、水文地質(zhì)條件

（一） 水文條件

地質(zhì)勘察期間經(jīng)27個鉆孔水位觀測，地下水主要賦存于②層、④層卵石及以下各層中，地下水埋藏深度0.60～4.70m，水位136.51～137.96m。地下水類型為孔隙潛水，主要接受大氣降水和伊河河水補給。勘察期間伊河河水位為136.18～137.98m，根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料和調(diào)查，伊河河水水位年變幅為2m～3m。

（二）橋位區(qū)工程地質(zhì)條件

橋位區(qū)位于伊河中下游，由于河水的游蕩沖刷，河道較寬闊。現(xiàn)河道以東多為魚塘、采砂坑，河道以西多為耕地、果園及苗圃。 6#墩以西屬伊河Ⅰ級階地，地形平坦，地面高程為141.62～142.96m，以東地形有起伏，地面高程為137.29～142.78m。地貌單元屬伊河河床、河漫灘及Ⅰ級階地。擬建橋位區(qū)根據(jù)鉆探揭露，在勘探深度內(nèi)，地層共分13個主層，上部以第四系全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)沖洪積形成的卵石為主，下部為上第三系洛陽組粘土巖、砂巖、礫巖為主。

三、承臺降水工程量增加情況：

希望路跨伊河大橋工程招投標過程中，招標圖中主河槽寬度為200m，主河槽中承臺設(shè)計標高是按現(xiàn)狀河道斷面控制的。從工程地質(zhì)勘察報告知，伊河常水位為138.045m，招標圖中主河槽內(nèi)承臺頂標高為138.688～138.970m，與常水位基本持平。中標后，收到的正式施工圖中，主河槽寬度卻變更為了450m，更主要的是，4～12#承臺的設(shè)計頂標高下調(diào)了4.5～6.4m，如果按此情況施工，不光承臺基坑開挖土方工程量將增加，承臺降水工程量也將顯著增加，降水難度也明顯增大。

根據(jù)正式施工圖和現(xiàn)場地形情況，4～12#每個橋墩處須開挖一個下口長、寬約43m、11m，上口長、寬約60m、30m，基底高程約為130.5m，邊坡坡度為1:1的土石方承臺基坑?；娱_挖深度約為10m，現(xiàn)況地下水位高程約為135.5m，地下水位以下開挖深度超過5m，須先進行降水、止水才能實現(xiàn)干地施工開挖，故需要進行基坑降水施工。根據(jù)施工開挖要求，將開挖范圍的地下水位降至基坑基底高程以下1m，即129.5m左右，確保在基坑施工過程當(dāng)中，場地始終處于干燥狀態(tài)。按目前這種情況，進行4～12#橋墩承臺施工時，不能再按原先投標時承諾的施工方案進行施工，需進行專題研究，選擇更合適的降水方案。

四、承臺降水方案的比選

（一）確定方案的原則

1、系統(tǒng)考慮原則。整個承臺施工是個系統(tǒng)工程，降水施工不光要考慮把水位降下去，還需保證在承臺鋼筋、模板和砼施工期間，作業(yè)人員操作的安全和方便。

2、方案應(yīng)同時滿足安全、可行、經(jīng)濟、環(huán)保的原則。

3、基坑維護結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)按二級考慮的原則。

（二）可供比較的降水方案

大方向有兩點，要么強排水，要么隔水加上小規(guī)模明排水。通過滲流穩(wěn)定分析，完全降水對大面積基坑抗?jié)B流穩(wěn)定有影響，若選擇隔水作用的結(jié)構(gòu)代替完全降水，就可使大面積基坑抗?jié)B流穩(wěn)定性得以保證，所以我們主要考查了隔水的方案.

（三）方案的確定

通過對可供選擇方案的深入分析、比較和綜合評價，確定方案為：

4～6#墩地處伊河Ⅰ級階地，地形平坦，受伊河河水影響較小，按常規(guī)做法，4～6#墩采用管井降水方案，管井降水經(jīng)濟、有效，通過基坑涌水量的計算，大致確定了所需降水井的數(shù)量，因左右幅承臺間距較近，為避免重復(fù)施工，一個橋墩處的左右幅承臺同時進行施工，每個墩臺處需要布置降水井22眼，每眼降水井25m，共計1650m，另需配套投入水泵、電纜線、配電柜等材料和設(shè)備。

7～12#墩附近施工場地④卵石層分布變化幅度較大，從7#～12#墩附近鉆孔的工程地質(zhì)縱剖面圖可知，④卵石層厚度僅為4m左右，厚度最大處7m，位于9#墩附近，而⑤卵石層普遍缺失，下伏土層即為粘土巖，可以做為隔水層使用。上下地層滲透系數(shù)差異過大，含水層厚度偏小，此種地層使用管井降水效果不佳。7～12#墩改用截滲墻隔水方案。在距擬開挖基坑底部承臺周圍設(shè)置防滲墻，深度進入粘土巖，此法可以顯著阻止坑外的地下水涌入坑內(nèi)，坑內(nèi)只需使用小規(guī)模明泵排水即可。此法對于含水層厚度小的地層效果甚佳，施工簡單，造價合理。

五、降水方案的設(shè)計

（一）管井降水

降水井的主要目的是有效降低卵石層的潛水水位，使開挖工作面處于一個相對干燥狀態(tài)，保證基坑底板承臺施工的順利進行；同時降水井還可以攔截補給基坑坡腳的地下水源，消除基坑邊坡的滲透涌水，提高邊坡的穩(wěn)定。綜合考慮工程場區(qū)的水文地質(zhì)條件、開挖方法、開挖斷面特點、現(xiàn)場施工條件、基坑降水涌水量估算結(jié)果、基坑降水要求等因素，具體設(shè)計如下：

承臺基坑開挖采用二級放坡，降水井布置于4～6#墩基坑的二級臺階上，擬建承臺外側(cè)，距二級放坡坡頂邊緣2m，井深25m，井間距5～6.5m，降水井待基坑開挖至一級放坡坡底（絕對標高136.0）后開始施工。工序流程及要求如下：

（1）定位：井位偏差小于50cm。鉆井設(shè)備就位后，必須平正、穩(wěn)固，確保在施工中不發(fā)生傾斜、移動；

（2）鉆井：采用沖擊鉆井機成孔，要求孔底不留沉渣，井孔要求正、圓、直、孔斜率＜1%。嚴格控制護壁土料粘粒含量及泥漿比重，在容易產(chǎn)生泥漿滲漏的地層中及時采取維持孔壁穩(wěn)定的措施；

（3）沖孔換漿：利用鉆具將稀泥漿壓入井底，由下而上將井里稠泥漿逐漸頂替換??；

（4）下管：按設(shè)計長度下管，管口露出地面0.5m，每兩根管綁一道扶正器。井管居中，不偏不斜。

（5）填濾及止水：井管下到孔底后，按降水井結(jié)構(gòu)要求在過濾器段填充濾料（砂卵石層填濾規(guī)格一般以含水層顆粒直徑d70-90的8～10倍為宜），非過濾器段用粘土球封堵。

（6）洗井：利用泥漿泵反吹洗井，井內(nèi)沉渣不得大于0.20m。

（7）安裝水泵（水泵下置深度為井底以上2m）、真空泵、排水管，遮蓋、密封（真空泵運行前）井口，使降水井進入工作狀態(tài)。

（二）截滲墻

承臺基坑開挖采用二級放坡，降水井布置于基坑的二級臺階上，擬建承臺外側(cè)，距二級放坡坡頂邊緣2m，布置防滲墻，深度控制在進入粘土巖50cm，待基坑開挖至一級放坡坡底（絕對標高136.0）后開始施工。由工程地質(zhì)縱剖面圖可知，防滲墻造孔成槽需穿過的地層主要是卵石層。防滲墻塑性砼抗壓強度為1.5～2.5MPa，滲透系數(shù)小于10 -7cm/s，設(shè)計墻厚0.80m，設(shè)計嵌入砂質(zhì)粘土巖深度0.5m。

根據(jù)以往防滲墻的施工經(jīng)驗，擬定本工程混凝土防滲墻總體施工方案為：

（1）“鉆劈法”成槽；

（2）采用膨潤土泥漿護壁，泥漿各項性能指標滿足施工要求，確保其攜帶巖碴和維護孔壁穩(wěn)定的能力， 采用氣舉反循環(huán)法清孔換漿；

（3）ZJ1500型泥漿攪拌機制漿，ZX-200型泥漿凈化系統(tǒng)處理廢漿，循環(huán)使用， 廢渣由自卸車及時運至棄渣場；

（4）泥漿下直升導(dǎo)管法澆筑混凝土，25t汽車起重機配合混凝土澆筑；

（5）混凝土拌和車運送混凝土至澆筑槽孔；

（6）采用“接頭管法”進行墻段連接；

（7）一個承臺的防滲墻預(yù)計20天左右施工完成。