密目式鋼板網(wǎng)降水井施工技術(shù)

孟召虎 漢光昭 董方雄 宋在晨 何劍橋 黎建寧 王志剛

中建三局集團(tuán)有限公司 陜西 西安 710065

在水文地質(zhì)條件復(fù)雜、地下水位偏高的地區(qū)進(jìn)行基坑開挖施工時(shí)，為保證基坑的安全穩(wěn)定，防止產(chǎn)生與地下水有關(guān)的土體滲透變形破壞，避免基坑在開挖過(guò)程中發(fā)生流砂、管涌以及基坑壁土體坍塌等現(xiàn)象，不僅要考慮支護(hù)措施的可靠性與經(jīng)濟(jì)性，還必須重視基坑降水工程[1-4]，從而保證基坑施工的安全進(jìn)行。

目前，管井降水是應(yīng)用較為普遍的一種降水方式。管井降水通常采用無(wú)砂混凝土管，管徑為350 mm，降水井由若干根1～2 m的混凝土管拼接而成，安裝較為復(fù)雜，特別是接縫處質(zhì)量不好控制，造成抽水體中含沙量過(guò)高，同時(shí)混凝土管徑小、洗井效果不好[5-7]。

蘭州市長(zhǎng)征機(jī)械廠出城入園河畔映巷項(xiàng)目場(chǎng)地狹小且工期緊，若采用混凝土管井，施工進(jìn)度將較慢，同時(shí)管井施工與支護(hù)樁作業(yè)同時(shí)進(jìn)行，對(duì)場(chǎng)地周轉(zhuǎn)不利。而采用密目式鋼板網(wǎng)降水井施工技術(shù)，安裝簡(jiǎn)便，施工進(jìn)度快，降水效果顯著。

1 工程概況

蘭州市長(zhǎng)征機(jī)械廠出城入園河畔映巷項(xiàng)目位于蘭州市七里河區(qū)敦煌路，北側(cè)鄰近黃河。項(xiàng)目規(guī)劃業(yè)態(tài)為3棟33層住宅樓以及商業(yè)、1棟辦公樓、1棟酒店以及地下車庫(kù)，主樓地下室以及地下車庫(kù)均為2層，結(jié)構(gòu)類型為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。

根據(jù)地勘報(bào)告，本項(xiàng)目的主要地層巖性分述如下：①雜填土層，厚度0.50～3.00 m；②黃土狀粉土層，埋深0.50～3.00 m，厚度4.70～8.00 m，層面高程在1 524.38～1 527.15 m之間；③細(xì)砂層，埋深6.60～8.80 m，厚度0.20～1.60 m，層面高程在1 518.31～1 520.67 m之間；④卵石層，埋深7.10～9.40 m，厚度3.40～8.20 m，層面高程在1 517.80～1 519.55 m之間。

本工程基坑設(shè)計(jì)深度達(dá)-10.5 m，局部-11.7 m，地下水位在-9.0 m處；基坑?xùn)|側(cè)有1棟8層建筑物，離基坑邊緣平均距離為4 m，南北兩側(cè)有配電房，南側(cè)、西側(cè)鄰接市政道路；基坑工程側(cè)壁安全等級(jí)為一級(jí)。

基坑支護(hù)采用支護(hù)樁+預(yù)應(yīng)力錨桿，樁身混凝土等級(jí)均為C30，樁徑0.8 m，中心間距2.0 m。

降水井共設(shè)置15口，間距為20 m，沿基坑周邊布置，降水井深度為15 m，原設(shè)計(jì)為直徑350 mm無(wú)砂混凝土管，自下而上依次為：1根沉砂管、2根濾水管和3根實(shí)管。沉砂管進(jìn)入砂巖不小于2.5 m。

2 變更背景

原設(shè)計(jì)無(wú)砂混凝土管降水井成孔直徑為600 mm，本工程支護(hù)樁設(shè)計(jì)直徑為800 mm，采用旋挖鉆機(jī)成孔。

1）考慮支護(hù)樁與降水井成孔直徑不同，需要另外進(jìn)場(chǎng)降水井成孔設(shè)備，同時(shí)本工程場(chǎng)地狹小，2臺(tái)成孔設(shè)備同時(shí)作業(yè)，會(huì)造成作業(yè)面周轉(zhuǎn)不利，影響施工進(jìn)度，若直接采用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行降水井成孔，則不用另外進(jìn)場(chǎng)降水井成孔設(shè)備，既能減少施工成本，也緩解了場(chǎng)地緊張的局面。

2）無(wú)砂混凝土管市場(chǎng)供貨較緊缺，因管徑小，洗井效果不好，影響降水效果，同時(shí)安裝較復(fù)雜，人工投入較多，且安全風(fēng)險(xiǎn)大。

鑒于以上因素，考慮采用一種既能保證管井成孔直徑達(dá)到800 mm，又能保證降水效果優(yōu)于混凝土管井的降水方式，經(jīng)多方考察及查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，發(fā)現(xiàn)密目式鋼板網(wǎng)降水井的口徑可大可小，出水量大，降水效果較好，適用于各種土層。

經(jīng)與設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位溝通后，確定將混凝土管降水井變更為密目式鋼板網(wǎng)降水井實(shí)施降水。

3 密目式鋼板網(wǎng)降水井構(gòu)造

密目式鋼板網(wǎng)降水井的主骨架為鋼筋籠。該鋼筋籠以φ20 mm鋼筋為主筋，具備一定的剛度，螺旋筋采用φ10 mm@150 mm，同時(shí)用φ16 mm@2 000 mm鋼筋作為內(nèi)加勁箍，保證鋼筋骨架不變形，并能夠承受側(cè)壁土壓力的作用。

鋼筋籠外側(cè)包裹1層厚1 mm的50 mm×100 mm鋼板網(wǎng)及2層80目（孔徑約180 μm）密目網(wǎng)，以保證滲透性和過(guò)濾性。降水井與孔壁間隙回填粒徑30～50 mm礫石料，上部2 m范圍采用黏土封閉，降水井高出自然地面300 mm。具體井身構(gòu)造如圖1、圖2所示。

圖1 降水井配筋剖面

該降水井構(gòu)造僅針對(duì)本工程，降水井直徑、鋼筋籠配筋可根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

圖2 降水井構(gòu)造

4 密目式鋼板網(wǎng)降水井施工

4.1 工藝流程

降水井鋼筋籠綁扎→鋼板網(wǎng)綁扎→密目網(wǎng)包裹→降水井成孔→鋼筋籠安裝固定→回填礫料及黏土→鋪設(shè)排水管網(wǎng)→潛水泵放置→抽水洗井→降水

4.2 主要施工工藝

4.2.1 鋼筋籠制作

鋼筋籠主筋為16φ20 mm，螺旋箍筋為φ10 mm@ 150 mm，內(nèi)加勁箍為φ16 mm@2 000 mm，鋼筋采用單面焊接連接，搭接長(zhǎng)度為10d（d為鋼筋直徑）。鋼筋直徑、規(guī)格、型號(hào)滿足設(shè)計(jì)要求，進(jìn)場(chǎng)后及時(shí)進(jìn)行抽樣復(fù)試。鋼筋籠為降水井主骨架，對(duì)其整體強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算以滿足土體側(cè)壓強(qiáng)度要求，不發(fā)生扭曲變形。在鋼筋籠綁扎過(guò)程中控制好鋼筋間距，節(jié)點(diǎn)綁扎牢固。

4.2.2 鋼板網(wǎng)綁扎

鋼筋籠綁扎完成后進(jìn)行鋼板網(wǎng)綁扎。鋼板網(wǎng)一般采用1層厚1 mm的50 mm×100 mm鋼板網(wǎng)，主要是對(duì)外包裹密目網(wǎng)起支撐作用。鋼板網(wǎng)需保證一定的柔度，并方便安裝（圖3）。

4.2.3 密目網(wǎng)綁扎

外裹密目網(wǎng)采用雙層，并與主骨架綁扎牢固。密目網(wǎng)孔徑應(yīng)能保證濾沙效果，控制降水中含沙率在允許范圍內(nèi)（圖4）。

4.2.4 降水井成孔

根據(jù)地質(zhì)情況，采用旋挖鉆機(jī)成孔工藝，干作業(yè)成孔或泥漿護(hù)壁成孔方式施工。成孔完成后進(jìn)行驗(yàn)孔，驗(yàn)孔合格后，及時(shí)安裝密目式鋼板網(wǎng)降水井。

成孔過(guò)程中要保證鉆機(jī)垂直度，以保證孔壁垂直，同時(shí)觀測(cè)側(cè)壁有無(wú)坍孔情況。一旦發(fā)現(xiàn)坍孔現(xiàn)象，立即停止成孔，確定處理方案后，方可繼續(xù)鉆孔。

圖3 鋼板網(wǎng)綁扎

圖4 密目網(wǎng)包裹

4.2.5 降水井安裝固定

在安裝降水井前，需先在井底回填厚約500 mm的碎石過(guò)濾層，主要起到濾沙作用，然后再吊裝降水井安裝固定。吊裝過(guò)程中保持降水井的垂直度，降水井居中進(jìn)行安裝，井身與孔壁的間隙應(yīng)均勻（圖5）。

4.2.6 回填礫料及黏土

降水井管下入后立即填入濾料，回填的濾料磨圓度、級(jí)配應(yīng)符合要求，合格率要大于90%，雜質(zhì)含量不大于3%。濾料沿井孔四周均勻填入并保持連續(xù)，隨填隨測(cè)濾料填入高度。洗井后，如濾料下沉量過(guò)大，應(yīng)補(bǔ)填至井口下1～2 m處，其上用黏土封填（圖6）。

圖5 密目式鋼板網(wǎng)降水井吊裝

圖6 回填礫料及黏土

4.2.7 鋪設(shè)排水管網(wǎng)

主排水管網(wǎng)采用DN300 mm的厚壁鋼管環(huán)繞基坑四周，布置在降水井外側(cè)地面。管網(wǎng)向水流方向的傾斜度以0.3%為宜，在井口設(shè)置保護(hù)砌襯并加蓋。

4.2.8 降水

降水井安裝完成后，用活塞、提筒聯(lián)合洗井，洗至水清砂凈為止。當(dāng)發(fā)現(xiàn)降水井水量很小時(shí)，分析原因，如果是成孔質(zhì)量問(wèn)題，應(yīng)增加洗孔次數(shù)，直至水清砂凈為止。

放置潛水泵和供電設(shè)備，先進(jìn)行試抽，穩(wěn)定后開始正式降水，降水過(guò)程中做好監(jiān)測(cè)，對(duì)抽水水質(zhì)和含沙量進(jìn)行檢測(cè)。

正式降水開始后應(yīng)連續(xù)抽水，不應(yīng)中途間斷，并做好初始水位記錄。以后每2 h測(cè)量1次水位、水量，做好記錄，并繪制地下水水位降深曲線。水位穩(wěn)定后應(yīng)每天觀測(cè)2次，水位觀測(cè)精度±2 cm。

5 密目式鋼板網(wǎng)降水井的應(yīng)用效果

密目式鋼板網(wǎng)降水井于現(xiàn)場(chǎng)加工，安裝方便，強(qiáng)度較高，降水過(guò)程中未發(fā)生坍孔現(xiàn)象。同時(shí)，密目式鋼板網(wǎng)降水井洗井方便，含沙量低，降水實(shí)施效果好，滿足本工程降水要求。經(jīng)實(shí)施，采用密目式鋼板網(wǎng)降水井，提高了工作效率，加快了施工進(jìn)度，降低了人工安裝費(fèi)用，同時(shí)也減少了安全隱患。

6 結(jié)語(yǔ)

基坑根據(jù)不同土質(zhì)情況及降水深度可選擇不同的降水方式，一般包括輕型井點(diǎn)降水、噴射井點(diǎn)降水、電滲井點(diǎn)降水、管井井點(diǎn)降水等。上述前3種降水方式受土層滲透系數(shù)及降水深度影響，應(yīng)用范圍有所局限，管井降水相對(duì)應(yīng)用更為廣泛。相比混凝土管井，密目式鋼板網(wǎng)降水井口徑可大可小、出水量大，過(guò)濾性及滲透性極好，特別適用于地下水較多且需要快速降水的工程。

在施工過(guò)程中，結(jié)合工程實(shí)際情況，考察各方面因素影響，選擇一種更為合理的施工工藝，對(duì)于工程施工效率的提高及成本的節(jié)約都可起到很大的作用。蘭州市長(zhǎng)征機(jī)械廠出城入園河畔映巷項(xiàng)目通過(guò)不斷研究、考察、討論，創(chuàng)新性地采用密目式鋼板網(wǎng)降水井工藝，既保證了降水效果，提高了施工效率，也為類似工程積累了經(jīng)驗(yàn)。

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