流沙層不良地質段井點降水施工工藝關鍵技術研究

杜英飛 汪向陽

摘要：南方地區降雨頻繁、降雨量大，且安慶地區臨近長江，整體施工區域內滲水量大，流沙現象嚴重，河道岸坡開挖難度大、成型困難，通過現場實施輕型井點降水配合深管井降水相結合的施工方案，有效地保證河道開挖質量及岸坡整體穩定，降低了河道開挖過程中存在的較大安全風險。通過輕型井點降水配合深管井降水標準化設計方案及標準化的過程控制措施，保證了河道開挖過程中整體穩定及岸坡成型質量，為水系綜合治理工程市場后期針對流沙層河道岸坡施工提供了寶貴的施工經驗。

關鍵詞： 沿江地區；流沙層；不良地質；降水；技術研究

1 引言

安慶市水系綜合治理工程流沙層施工質量、安全風險極大，型體質量控制要求嚴格，采取輕型及管井相互配合的降水標準化設計方案，保證了施工過程的本質安全。通過現場嚴格控制地下水抽排及河道分層開挖標準，保證現場河道開挖過程中因地下水強滲而導致垮塌事故發生。同時保證整體岸坡成型質量及穩定。

2 目的和意義

工程區位于揚子準地臺下揚子臺拗沿江拱斷褶帶安慶凹斷褶束，主要受郯廬斷裂帶的北東向次生斷裂—頭坡斷裂控制，頭坡斷裂活動于燕山運動晚期及喜馬拉雅運動早期，沿斷裂帶分布有石英正長斑巖及花崗巖體，該斷裂走向北東、傾向南東、傾角約60°，西段強烈切割，巖石破碎并硅化。該斷裂位于工程區的東南側，直線距離約20.0km左右。

本工程區勘探深度范圍內的主要地層有第四系全新統沖積層（Q4al），由淤泥，粉質粘土、粉質壤土、淤泥質粉質粘土、粉質粘土與粉砂互層、粉細砂等組成，鉆孔揭露厚度大于37m。根據安慶地區的地層巖性特點，按照不同的堆積、沉積環境特點和形成順序，全新統沖積層（Q4al）分為⑧小層。區內地下水按其賦存特征和埋藏條件可劃分為第四系孔隙潛水和季節性承壓水。孔隙潛水主要賦存于上部壤土、互層以及粉細砂透鏡體中，接受大氣降水的補給，枯水期地下水向江、湖、河排泄，洪水期接受江、湖、河水補給。季節性承壓水埋藏于粘性土層之下砂性土層中，勘察期間水位埋深一般為0.5～3.0m，與江水、湖水相通，承壓水頭的大小隨補給區水位的變化而變化，地質條件差、流沙問題嚴重。現場河道開挖極難成型，對現場施工安全存在較大隱患，同時，開挖后岸坡施工整體質量問題嚴重，如何能較好、較快地完成該河道的開挖施工，并且在河道整體施工完成后如何保證后期整體穩定是本課題研究的只要目的。

3 國內外研究水平綜述

目前國內水系綜合治理工程正在前期開發階段，河道開挖施工相關方案已初成規模，但針對沿江流沙層不良地質段標準的設計方案、標準化的施工程序及標準化的管理體系，保證流沙層不良地質段河道安全的施工國內尚無系統研究。

4 課題研究內容和實施方案

該項目北起泉潭峽，南至港橋泵站，全長約1000m，是港橋泵站前引河，距離長江約200m左右。屬于粉細砂地質結構，根據地勘報告換算得出，滲透系數為2.678m/d（洪水期采用注水試驗滲透系數最大值）。

因工期時間緊、任務重，工程需提前在洪水期就開始動工，并且土方開挖就是第一道工序。因地質條件屬于粉細砂層，現場實地開挖后發現，粉細砂層會隨滲透水流一并排出（流砂現象），這勢必會造成邊坡失穩以及地基承載力下降等現象。

本工程采取的措施是：河道采用跳倉式開挖土方，初步計劃分段開挖河道長度為40m-60m，間隔圍堰長度為40m-20m，利用跳倉可以起到一定的截滲效果。沿河道方向按設計間距沿路分布井點管，同時在間隔圍堰上也按設計分布井點管，使每個倉的井點管形成“回”形或者“U”形。輕型井點降水可以很好的起到排水+截滲的作用（也起到擋水帷幕的效果）。在作業層上采用明溝和集水井的方式配合河道表面水的降水。

本工程河床底高程為6.0m左右，需全線采用輕型井點降水。井點降水可以避免大量涌水、涌砂、冒泥、翻漿，也可提高土方開挖河道邊坡的穩定性，防止流砂現象發生，滲流向下改善土的性質，使基底土質更加密實。結合本工程河道施工主要在洪水期，周期較長的特點，采用輕型井點降水法，沿河道環狀布置進行人工降水。

4.1 施工流程

放線定位 鋪設總管 鉆孔（或沖孔） 安裝井點管、填砂、礫濾料，上部填粘土 密封用彎聯管將井點管與總管接通 安裝集水箱 開動真空泵排氣，再開動離心泵抽水 測量觀測井中地下水位變化 河道結束及回填完后拔管。

4.2 井點施工方法

①井點管的埋設，成孔用沖擊式或回旋式鉆機成孔，孔徑為150-200mm，井深比井點設計深0.5m。井點用機架吊起并徐徐插入井孔中央，使之露出地面200mm。井點管與孔壁間及時用粗砂灌實，井點管要位于砂濾水層中間，并且井點管在地面-1.0m深度內用粘土填實，以防止漏氣。

②井點管埋設完畢后應接通總管。總管設在井點管外側0.5m處，一旦井點干管鋪好后，用膠管將井點管和干管連接，并用8號鐵絲綁牢。一組井點管設備連接完畢后，與抽水設備聯通，接通電源，即可試抽水，檢查有無漏氣、淤塞情況，出水是否正常。如有異常情況，應檢修后方可使用，如壓力表讀數在0.15～0.20MPa，真空度在90kPa以上，表明各連接系統無問題，即可投入正常使用。

③井點管的使用時，應保證連續不斷的排水，并配有雙電源以防斷電。一般抽水3～5d后水位降落漏斗趨于穩定。正常出水規律是“先大后小，先混后清”。如不上水，或水一直較混或出現清后水混等情況，應立即檢查糾正。

④待河道、一級護坡施工及養護完成后，方可拆除井點系統，拔出可借助倒鏈或杠桿起重機，所留孔洞用砂或土填塞。

⑤井點降水時，應對水位降低區域內的建筑物進行沉降觀測，發現沉陷或水平位移過大時，應及時采取防護技術措施。

4.3 過程控制措施

4.3.1 質量控制

①施工前應有降水設計.當在基坑外降水時，應有降水范圍的估算。在臨近本工程的重要建筑物及公共設施上設置沉降觀測點，開始降水時，應緩慢進行，防止降水速度過快，影響建筑物及公共設施地基發生不均勻沉降。隨時觀察地基沉降情況，控制降水速度。

②井點管間距、埋設深度應符合設計要求。各組井點系統的真空度應保持在60kPa以上，壓力應保持在0.16MPa。

③降水系統施工完后，應試運轉，如發現井管失效，應采取措施使其恢復正常。如無可能恢復則應報廢，另行設置新的井管。

④降水系統運轉過程中應隨時檢查觀測井中的水位，了解降水情況，控制降水效果。

⑤為了保證達到有效降水，機械型號、功率須達到方案要求。并現場配有備用泵。

⑥井點降水設備正常工作后，應設置專人24小時不間隔值班，以防出現異常應及時修復。

⑦因河道范圍比較長，宜在基坑中部設置臨時井點系統進行輔助降水，井點環不能封閉時，在機械挖土有開行路線入口部位向基坑外側延長10m作為保護段，以確保降水效果。

4.3.2 安全過程控制措施

①進入施工現場的作業人員，必須正確佩戴安全帽及穿戴好勞動防護用品。

②如有交叉作業應設專人監護或有防護措施，否則嚴禁施工，以免發生物體打擊及碰撞事故。

③如在夜間施工安全照明必須充足。

④文明施工責任區劃分明確，無死角，責任落實，并設有明顯標記，便于檢查、監督。

⑤施工用機械、設備完好、清潔，安全操作規程齊全，操作人員持證上崗，并熟悉機械性能和工作條件。

⑥施工現場在施工過程中出現的各種坑、溝、孔洞，施工單位應根據實際情況，設置標準的與地平行的安全溝道蓋板或可靠的圍欄、檔腳板或警告標志。

⑦拉電源時，嚴禁將電線直接勾掛在閘刀上或直接插入插座內使用，必須用插頭連接。

⑧施工單位應經常組織施工人員進行安全文明施工學習，使每位施工人員掌握安全文明施工知識，不斷地提高安全文明施工意識，做到安全生產文明施工。

⑨由于井點降水處于濕工作狀態下，電源安全裝置須達到三級保護要求。

4.3.3 環保控制措施

①井點施工產生的泥漿、棄土應及時清運，運輸時必須覆蓋，避免產生揚塵和遺撒。

②排出的地下水應經過沉淀處理后方可排入專用管道。

③施工現場應遵守現行國家標準《建筑施工場界噪聲限值》GB12523規定的噪聲限值，發現超標應及時采取措施糾正。

5 結語

江淮地區降雨頻繁、降雨量大，且安慶地區臨近長江，整體施工區域內滲水量大，流沙現象嚴重，河道岸坡開挖難度大、成型困難，通過現場實施輕型井點降水配合深管井降水相結合的施工方案，有效地保證河道開挖質量及岸坡整體穩定，降低了河道開挖過程中存在的較大安全風險。通過輕型井點降水配合深管井降水標準化設計方案及標準化的過程控制措施，保證了河道開挖過程中整體穩定及岸坡成型質量，為水系綜合治理工程市場后期針對流沙層河道岸坡施工提供了寶貴的施工經驗。

參考文獻：

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