河道延伸拓浚工程深基坑綜合降水技術(shù)應(yīng)用

張 靜，楊 劍，王 波

(1.常州市金壇區(qū)水利局 ，江蘇 常州 213200；2.常州市金壇區(qū)水利局指前水利管理服務(wù)站，江蘇 常州 213200；3.常州市金壇區(qū)水利勘測規(guī)劃設(shè)計室，江蘇 常州 213200)

1 工程概況

新孟河延伸拓浚工程金壇區(qū)河道施工二標(biāo)段在常州市金壇區(qū)堯塘鎮(zhèn)境內(nèi)，工程的河道土方開挖屬于平地開河，北起樁號CS41+030-南至樁號CS41+650，620m(河道中心線長度)，總挖方約89.85萬m3，土方填筑5.9萬m3，尚有約82.89萬m3棄土，棄至金壇區(qū)謝橋村、科技園等三個棄土區(qū)。金壇區(qū)河道二標(biāo)段河道底寬70m、底高程-3.0m，采用全斷面放坡結(jié)構(gòu)，▽-3.00-▽4.50m為1∶3土坡，▽4.50m設(shè)2m寬親水平臺，▽4.50-▽9.00m為1:2草皮護(hù)坡，▽2.40m-▽4.50m設(shè)聯(lián)鎖式預(yù)制塊護(hù)坡；▽9.00m處設(shè)瀝青防汛道路，總長約1363m(東岸620+64=684m，西岸620+59=679m)，凈寬4.5m。

2 施工方案

河道沿線A層填土普遍分布，土質(zhì)不均，表層多含植物根莖，又受人類活動及大自然作用影響，產(chǎn)生裂隙、空隙或孔洞，具有一定的透、含水性，構(gòu)成場地的潛水含水層，其下部的③-1層黏性土層構(gòu)成其相對隔水底板。潛水受大氣降水及地表河水影響明顯。場地③-3、④-3層砂性土具中等-弱透水性，共同構(gòu)成承壓含水層，③-1層、⑤-2層為其相對隔水頂、底板。⑤-3層砂性土為中等透水性，為承壓含水層，⑥-3、⑧-1層砂性土零星分布，具微承壓性。特征水位詳見表1。

表1 新孟河南延段特征水位表

根據(jù)設(shè)計圖紙，河道范圍場地③-3、④-3層砂性土，構(gòu)成承壓水層，③-1、⑤-2層為相對隔水頂、底板，需采取必要的降排水措施。河道為平地開河，砂性土范圍開挖深度較大且承壓水頭較高[1]。設(shè)計資料顯示承壓水位最高達(dá)到7.93m。施工時考慮到承壓水位高程，為確保河坡成形，應(yīng)在河道開挖時采用管井降水及壟溝排水相結(jié)合的降排水方案。高程▽3.0m-▽9.0m、8.5m段土方開挖以壟溝排水為主；▽0.0m-▽3.0m段土方開挖隨著3-1層黏土覆蓋層挖除且承壓水頭較高，壟溝可能會不成形，該段設(shè)置管井降水。▽-3.0m-▽0.0m段土方開挖要求管井結(jié)合壟溝排水。施工期密切注意③-3、④-3層砂性土邊坡滲流情況，出逸點坡降過大、流土現(xiàn)象嚴(yán)重必須及時采取管井降水措施，確保邊坡成形。

3 降水系統(tǒng)設(shè)計

3.1 降水井埋深

基坑深度、地下水靜水位、水力坡度及浸潤面與基坑的距離、地下水水位變幅、沉沙管長度等均對降水井埋深有一定程度影響。井點管埋深按下式確定：

Hm=h1+h2+△h+IL1+l

(1)

3.2 基坑涌水量

結(jié)合工程實際水文地質(zhì)條件，本次降水井應(yīng)采用潛水完整井[2]形式，基坑涌水量按下式計算：

Qf=1.366K(2H-Sk)Sk/[lg(R0/rk)]

(2)

在群井干擾下單井涌水量Q′=1.366K(2H-Sw)Sw/[lg(Rn/nrwrkn-1)]，其中Sw為群井干擾井群下單井設(shè)計降深，取5.0m，Rn為群井干擾井群下基坑影響半徑，取85.00m，rw為群井干擾井群下單井半徑，取0.3m。當(dāng)布置井點數(shù)量n取30時，群井干擾下單井涌水量Q′為120.45m3/d，且降水量為3597.26m3/d，能達(dá)到基坑降水量3478.97m3/d的要求。

圖1 涌水量計算簡圖

3.3 井點管間距

新孟河延伸拓浚工程金壇區(qū)河道施工二標(biāo)段工程管井降水井點管間距按下式確定：

D=L/n

(3)

式中：D為井點間距，m；L為基坑周長，m；其余參數(shù)含義同前。根據(jù)本工程實際情況，降水井點管間距D為18.5m。根據(jù)以上對基坑涌水量及降深的計算結(jié)果，如果按照18.5m的間距在各邊布設(shè)井點，則應(yīng)盡量遠(yuǎn)離樁位側(cè)，以防止旋挖樁施工對基坑造成影響。

3.4 抽水對既有建筑的影響

工程管井施工降水會影響甚至改變項目區(qū)水文地質(zhì)條件，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)地下水水位下降，甚至對部分區(qū)域造成潛蝕，根據(jù)相關(guān)研究成果，項目區(qū)地下水位下降和抽水距離呈近似的對數(shù)關(guān)系[3]，所以潛蝕發(fā)生在降水井附近的可能性較大。新孟河延伸拓浚工程金壇區(qū)河道施工二標(biāo)段項目區(qū)內(nèi)地下水賦存于卵石層，所以地下水位下降引起周邊建筑沉降變形的程度并不大，相關(guān)研究結(jié)果也表明，降水井質(zhì)量若符合相關(guān)規(guī)范，則發(fā)生潛蝕的可能性很小。工程應(yīng)在降水期間加強基坑側(cè)壁、基坑底是否出現(xiàn)滲水等情況的觀測，如有，應(yīng)盡快查明原因并采取有效措施應(yīng)對。

4 降水施工要點

新孟河延伸拓浚工程金壇區(qū)河道施工二標(biāo)段工程管井施工采用鉆機(jī)鉆孔，設(shè)計孔徑40cm，并借助水平儀完成鉆機(jī)抄平，確保成孔垂直度和質(zhì)量。泥漿黏度、比重、膠體率和含砂率等由技術(shù)人員跟機(jī)測定，并根據(jù)降水施工要求及時調(diào)整。成孔過程中應(yīng)避免泥漿比重、黏度等過大而堵塞周邊土體孔隙影響降水效果及塌孔等的發(fā)生，泥漿比重應(yīng)控制在0.85-1.05范圍內(nèi)。成孔結(jié)束后采用循環(huán)泥漿清孔，并保證清孔施工質(zhì)量。清孔達(dá)設(shè)計要求后及時放置井管，并通過在井周設(shè)置扶正木以加強過濾層厚度及井管垂直度的控制。波紋管采用高強輕質(zhì)PVC管，并在管外裹覆2層40目濾網(wǎng)，以保證含泥量不超出萬分之五。

完成濾層后通過試抽進(jìn)行降水速率的控制，周邊濾料會伴隨著抽水過程更加密實，如果抽水過猛，濾料層內(nèi)會滲入周邊土粒，可能導(dǎo)致井管堵塞，為此在試抽過程中應(yīng)采用小型井泵，并分節(jié)段試抽，確保井底水位緩慢勻速降低。工程深井抽水采用60臺QJ型深井潛水泵進(jìn)行，對于管井內(nèi)的滲水，應(yīng)通過分界龍溝就近抽排。

施工中如遇降水，應(yīng)通過水泵將地下水集中抽取至附近沉砂池內(nèi)沉淀，并經(jīng)濾網(wǎng)過濾后將其中的泥沙與雜物有效分離，過濾后的水集中排入市政污水收納管道。考慮到施工工期方面的要求，應(yīng)采用30m深且揚程30-80t的YQ型潛水泵，該型號的潛水泵設(shè)計流量60-80t/h，在施工的前4個月和后8個月該將水泵功率應(yīng)分別設(shè)定為5.0kW和3.5kW。

待完成管井施工后，還應(yīng)進(jìn)行抽水試驗以進(jìn)行井水位、抽水量、出水含泥量等的測定，并根據(jù)試驗結(jié)果查明項目區(qū)水文地質(zhì)條件，進(jìn)一步確定主要水文地質(zhì)參數(shù)，便于降水方案的科學(xué)論證與調(diào)整。結(jié)束降水井施打后立即投入運行，并直至水下工程施工完畢后結(jié)束運行，在降水井運行期間，應(yīng)保證降排水連續(xù)開機(jī)及地基安全。

5 結(jié) 論

在常州市金壇區(qū)堯塘鎮(zhèn)富水砂卵石地層進(jìn)行深基坑綜合降水施工必須充分結(jié)合項目區(qū)水文地質(zhì)條件，并按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行降水井點間距及井深等的確定，按照以管井降水為主，輔之以明排的原則，先通過水泵將地下水抽提至附近沉砂池，并待地下水充分沉淀和經(jīng)過濾網(wǎng)過濾后，將泥沙和雜物全部隔離，集中排入市政污水收納管道。這種處理既能根據(jù)細(xì)顆粒泥沙抽取量情況進(jìn)行地層變形情況的監(jiān)測，又能通過市政管網(wǎng)實現(xiàn)沉淀后地下水的收納，降低對環(huán)境的不利影響。