高地下水位強透水軟土層深泵井逆作法施工技術研究

石川

【摘?要】廣州市152條黑臭河涌城中村污水治理工程是廣東省“三年治水行動”中的極其重要的一項內容，其中城中村為重中之重，本項目所實施的為廣州市白云區小坪村、棠涌村城中村污水綜合治理項目，項目包含提升泵井一項，深度7.2m，混凝土厚度50cm，外半徑4.5m，內半徑4m。通過設計交底及圖紙會審等工作，確定本工程采用逆作法進行施工，采用逆作法即從上至下進行井壁混凝土施工，采用抽排水的方式提供無水施工面，相比較開挖到底從下至上進行施工的工藝，逆作法可以降低深基坑施工過程坑壁坍塌的風險，同時可不必搭設高腳手架，方便施工，逆作法的施工前提是地下無涌水或涌水量小。但該區域城中村房屋較為陳舊，基礎埋深較淺，持續抽排水會對房屋結構造成破壞，如何保證施工安全，不危及周圍房屋安全，科學、合理、經濟的進行施工，是一個實際的問題，本文在該種情況之下進行研究寫作。

【關鍵詞】高地下水位;強透水;止水;逆作法

Research on Construction Technology of Deep Pumping Well in High Groundwater Level and Permeable Soft Soil

Shi Chuan

（China Water Resources and Hydropower Ninth Engineering Bureau Co.， Ltd?Guiyang?Guizhou?550008）

【Abstract】The 152 black odor rivers in the city of Guangzhou City is a very important part of the "Three Years Water Control Action" in Guangdong Province. Among them， Chengzhong Village is the most important. The project implemented by Guangzhou Baiyun District Xiaoping Village and Quyong Village Chengzhong Village Sewage Comprehensive Treatment Project， the project includes a pumping well， with a depth of 7.2m， a concrete thickness of 50cm， an outer radius of 4.5m and an inner radius of 4m. Through the design of the design and the review of the drawings， it is determined that the project is constructed by the reverse method. The reverse construction method is used to carry out the concrete construction of the shaft wall from top to bottom， and the waterless drainage surface is used to provide the waterless construction surface. The construction process of the supremacy can reduce the risk of collapse of the pit wall during the construction of the deep foundation pit. At the same time， it is not necessary to set up high scaffolding to facilitate the construction. The premise of the reverse construction method is that there is no water in the ground or a small amount of water inflow. However， the houses in the urban villages in the area are relatively old and the foundation is shallow. The continuous drainage will cause damage to the structure of the house. How to ensure the safety of construction and not endanger the safety of surrounding houses， scientific， reasonable and economical construction is a practical problem. This article conducts research writing under this circumstance.

【Key words】High water table;Strong permeable;Water stop;Reverse method

1. 引言

隨著人民對美好生活的向往，改善民眾生活環境已經成為當務之急，水環境治理便是改善環境的一項重要內容，水環境治理的基本理念為“截污納流、正本清源”。在實施過程中由于受到地形、水位以及過往建設歷史原因的影響，需建設提升泵，保證污水流動順暢，同時提升泵多為地下結構，深度不等。廣州市水系發達，地下水充沛且多為承壓水，同時作為沖積平原，地下水涌水時多有涌沙現象。 廣州市城中村歷史悠久，村內房屋較為陳舊，基礎埋深較淺，同時施工過程中保持無水施工面也是關鍵一項，持續抽排水會危及房屋安全，因此從解決施工難題的角度考慮，應換一種施工方式，改變抽排水的理念，使用更為科學的施工方法，為此，需要不斷從理論到實踐，結合施工經驗、設計要求，以及工程所屬區域的特點，不斷研究，充分利用新材料，新工藝，總結出應對高地下水位強透水軟土層的策略，降低施工安全隱患，提高施工效率。

1）由于水泥-水玻璃雙液注漿中的兩種化學劑的反應幾乎是立即發生的，因此可根據現場涌水量調整漿液的配比和濃度，改變漿液的凝固時間，達到止水的目的。

其中，水泥-水玻璃注漿的化學原理為：水泥與水玻璃的主要化學反應為：

Ca（OH）2+NaO﹒nSiO2+mH2O→Ca﹒nSiO2﹒mH2O+NaOH;

水泥本身的凝結和硬化主要是水泥水化析出凝膠性的膠體物質所引起的，在硅酸三鈣的水化過程中產生氫氧化鈣：

CaO﹒SiO2+ nH2O= 2CaO﹒SiO2﹒（n-1）H2O+ Ca（OH）2。

2）在混合液中水泥與水玻璃的反應快，水泥本身的水解化學反應要慢得多。根據這一原理做了水泥水玻璃不同配比下的凝膠實驗。實驗結果見表3（不同配比水泥與水玻璃凝膠時間表見表3）。

3）從表3可以看出，水泥-水玻璃在不同濃度（39～8.4 Beˊ）下的漿體初凝時間變化不是很大，從3s到91s變化;終凝時間從21s到19500s相差4個數量級，這個變化是非常大的。過長的終凝時間，注漿時跑漿漏漿是非常嚴重的，并且施工效果不好，這說明：

A、過稀的水玻璃的濃度達不到加速水泥固結的目的;

B、水玻璃濃度的變化對水泥的初凝速度影響不大;

C、在一定水玻璃濃度范圍內，水泥的凝膠時間變化不大;

D、水泥凝膠時間的總趨勢是隨著水玻璃濃度變小而增大。

4）工程中的注漿體主要部分是高地下水位、強透水、軟土層地質，根據現場實際需求，根據以上分析及要求，綜合考慮，取水灰比為1：1，水玻璃濃度為39 Beˊ，水泥漿與水玻璃體積比1：1，是最佳的。其原因如下：

A、在水玻璃濃度為39Beˊ時是水泥終凝時間187s，并且不同的水泥與水玻璃體積比下，此濃度下的初凝與終凝的時間差都比較理想。

B、該濃度下可以彌補施工中工人在現場稀釋水泥漿的誤差，水泥漿稍濃或稍稀都不會使水泥漿的凝膠差（初凝與終凝的時間差）變化很大。

C、該濃度條件下水玻璃凝膠差正合適，初凝64s， 終凝187s， 這樣水泥的擴散半徑可以很好地控制在一定范圍內，而不至過小或過大;并且可操作性好，在施工進程中，機器一旦出現故障，有足夠的時間清洗輸漿設備，而不至于損壞機器和高壓輸漿管。

（2）注漿方式。

根據注漿施工形式，雙液注漿施工主要分為豎向注漿和水平注漿兩類。豎向注漿施工時，在設計注漿孔位向下鉆孔至設計高程后，通過中孔的注漿管注入水泥、水玻璃漿液，混合后注入土體。水平注漿類似于隧道的超前小導管加固作業，鉆孔機械以0°～25°的外插角水平引孔施工，鉆至設計深度后插入注漿管，通過高壓將雙液注入土體，達到加固止水的目的，同時增強地基承載力。實踐表明，地面豎向注漿土體加固效果較好（豎向注漿示意圖見圖4）。

（3）一般經濟性分析。

由于雙液注漿同樣屬于高壓注漿，壓力低則達不到劈裂的效果，因此注漿過程中有一定的擴散半徑，根據施工經驗擴散半徑在1m至10之間不等。因此為保證止水效果，將會出現過度注漿的現象，會造成一定的成本超支。

4.2.2.3?綜合使用短鋼板樁與注漿形成封閉空間。

總結前兩種方式的不足，對兩種技術進行綜合，利用施工雙層鋼板樁形成相對封閉結構，在雙層鋼板樁內部進行注漿，經驗表明直線型鋼板樁止水效果更好。這樣既能保證止水效果，也能避免雙液漿超注情況發生。具體見下圖（灌漿與鋼板樁止水示意圖見圖5）：

4.3?保證逆作法施工安全提升施工效率。

施工過程中將模板安裝成喇叭口形狀，并通過搭設操作平臺，解決混凝土入倉以及工人振搗的問題。

5. 經濟效益及社會效益分析

（1）通過主要對三種止水方式的經濟及實施效果的分析，采用鋼板樁+雙液注漿的方式既能有效的達到預期止水效果，同樣能減少成本投入，有效的保證了施工進行。

（2）三種止水方式的分析見下表（經濟效益及效果分析表見表4）：

（3）實施一個項目必須找到最佳途徑，既能達到實施目的，又能最大限度的節約資金。水泥-水玻璃雙液漿+鋼板樁止水與搭設操作平臺澆筑是最能達到實施目的，同時能最大限度的節約施工成本的。隨著全球氣候變暖，每個人都應該最大限度的去做節能減排工作，工程實施也是一樣，節約投入一方面是資金，另一方面也是為創建生態環境做貢獻，水環境治理過程中，一方面要治水，另一方面減少因治水而產生的其他不利因素。綜上所述，該技術在經濟及社會上均有一定的效益。

6. 結語

綠水青山就是金山銀山，水環境治理是環境治理工作中的重要一項，目前“三年治水行動”即將圓滿結束，但相關環境改善工作將會長期持續，本技術是水環境治理中的一部分，合理的使用本技術也將有利于治理項目推進，同時也在一定程度上推進社會發展。