浅谈南水北调天津干线天津市境内段工程基坑降水措施

浅谈南水北调天津干线天津市境内段工程基坑降水措施 浅谈南水北调天津干线天津市境内段工程 基坑降水措施 ? 12?水利水电工程设计DWRHE?2010年第29卷第4期 浅谈南水北调天津干线 天津市境内段工程基坑降水措施 季洪德 摘要南水北调天津干线天津市境内段工程,由于地下水十分丰富,为便于深基坑情 况下混凝土输水箱涵施工, 采用管井井点降水的基坑降排水措施,实现了基坑干场作业,加快了施工进度,保 证了工程的顺利实施,取得了明 显效果. 关键词管井井点基坑降水措施南水北调天津干线 中图分类号TV223文献标识码B文章编号1007—6980(2010)04—0012—02 南水北调天津干线天津市境内段工程起点位于河北省 霸州市与天津市武清区王庆坨镇王二淀村西南交界处,终 点位于天津市西青区曹庄花卉南侧,全长约24.以子牙 河北分流井为界,其上游段为3孔4.4m×4.4irl有压输水 箱涵,设计流量45rn3/s;下游段为2孔3.6m×3.6m有压 输水箱涵,设计流量18m3/s. 天津境内段工程所处地下水为第四系孔隙型潜水,主要 ×10,, 赋存于第四系全新统粘性土层中,渗透系数在4.128.76×10,em/s之问,为弱透水层.地下水主要接受大气降 水和地水的入渗补给,浅层地下水径流方向总的趋势是由 北向南,地下水的排泄方式主要是以蒸发为主,同时向周围 径流排泄.地下水水位距离地表1.0,2.5rfl不等. 天津市境内段工程输水箱涵基底埋距离现状地表深8— 1Om,均处地下水位线以下. 1降水设计 1.1降水方案的选择 降低地下水的方法有明沟排水,轻型井点降水,喷射 井点降水和管井井点降水等多种方式,结合天津境内段工 程周围环境,土层情况,降水深度,支护结构种类等综合 因素考虑,南水北调天津境内段工程最终选取管井井点降 水方法,以使施工条件处于干场作业,从而确保工程质量 和进度. 1.2管井布置 1.2.1管井布置位置选择 天津干线天津境内段工程主体结构形式以3孔4.4in× 4.4m有压输水箱涵为主,基槽上开口宽度约为50m,基槽 深度8—9m.为提高边坡稳定性及方便施工,管井井点设 置在基槽二步平台处,距箱涵中线约为18.6in.井距初步 确定为15m.管井降水系统布置如图1所示. 1.2.2管井深度的计算 H=h.+2xh++,+?日 /一一三二一 一 劫\<=二级道:鲡 \,,喜一- f 图1管井降水系统布置示意图 式中,日为管井深度;h为井El到基坑底的距离,取9m; Ah为基槽中心处地下水位到基坑底的安全距离,一般为 0.5m;i为基坑内地下水位线降落坡度,一般取0.1;L为 基坑中心到井中心的距离,取18.6m;,为井身计算透水长 度,一般取3.0m;?为安全保证值,取2m(主要考虑到 透水层存在不均匀性,以及井内必然会产生淤积等因素,留 有一定的淤积安全深度是必要的,因而加长了井深).经计 算井深为16.4irl. 1.2.3管井降水影响半径的计算 R=1.95S(kilo1,2 式中,R为降水影响半径;S为基槽水位降深,取8.3m; 为渗透系数,取8.76×10,cnds(O.076m/d);no为含水 层厚度,取23.5ITI.经计算,降水影响半径为21.6m. 1.2.4涌水量复核计算 1.2.4.1基坑假想半径‰的确定 r| ‰_4 式中,A为管井包围基坑面积.基坑按照四口井形成的小 基坑验算(为现场最不利条件),尺寸15m×37in.大口井 间距按15m,2排井轴线距离37m;经计算,基坑假想半 径为13.29m. 1.2.4.2涌水量计算 Q=1.366 式中,p为涌水量;后为无压透水层的渗透系数,取0.076 季洪德?浅谈南水北调天津干线天津市境内段工程基坑降水措施?l3? m/d;R为抽水影响半径,取21.6m;S为基槽水位降深, 取8.3m;‰为基坑假想半径;Ho为含水层厚度.经计算, 涌水量为158.1/d. 1.2.4.3单井涌水量计算 g=657td/() 式中,口为单井出水量;d为滤管直径,取0.3m;1为滤管 长度,取3瑚;经计算,单井涌水量为77.81m3,d. 1.2.4.4大口井数量计算 n=1.1q/q 经计算,大IZl井数量为2.2个. 考虑到大口井影响半径及相互交叉影响的实际情况, 上述验算基坑设置的大口井可以满足降水要求.为此,大 口井间距设置15m,内径300mtn,深16.4m. 1.2.5降水试验 施工段井点施工前,先打4—8口试验井,管井间距 20,15m,逐步调整,从而得到降水时间,降水量,水位 下降隋况等相关参数.为管井施工提供实践性数据,考虑 到施工工期安排,应合理设置管井间距,做到既经济又能 满足工程需要. 2管井降水的实施 2.1管井施工 管井采用钻孔法成井.钻孔设备选用改型钻机,钻孔 600mm.泥浆就地采用粉质粘土制备,容重控制在12kN/ 左右.下设无砂管之前,井管先清孔,以保持井壁和无砂 管的畅通,滤水.井管采用内径300mln,长度为1m的无砂 透水混凝土管.管井底部采用中粗砂和碎石屑封垫井底,厚 度不小于200l/fin,井底无砂管底部用土工布(3oo)包裹, 井管与井壁之间用粗砂滤料填至地下水位线,地下水位线以 上用粘土回填封口,以防地面污水留入井内,污染地下水. 降水井施工工艺如图2所示,管井结构如图3所示. 图2降水井施工工艺图 2.2管井抽水 管井施工完成后立即进行洗井及试抽水,若试抽水6h 后出水仍含有大量土颗粒呈混浊水时,要立即检查井筒封 —— — ' //\薹景l/入\/ / I1 謇l 』 鲨查笪/ 图3管井结构示意图(单位:mm) 底,管口连接等,如发现问题及时修复或拔出井筒,重新 沉设或重新钻井.降水过程中对抽水设备经常进行检查, 观测井内水位和流量,及时升降潜水泵,并做好.记 录包括:水泵运转,抽出的水中含泥量及基槽边坡稳 定情况,地下水位变化情况,井底回淤情况等. 2.3完工清理 混凝土箱涵施工完毕后,根据土方回填进度,陆续关 闭管井,并逐根清除耕作区的井管,井孔用砂,土填实, 恢复原地貌. 3经验总结 (1)井点施工完毕后,管口应及时封堵,以防人和异 物掉进管内,防止发生安全事故. (2)井点使用时,正常出水规律为"先大后小,先浑 后清",若不上水,或水一直较浑,或出现清后又浑等情 况,应立即进行检查和纠正. (3)井点使用后,中途不得停泵,防止因停止抽水使 底下水位上升,造成基坑淹泡和塌坡的事故,一般应设备 用电源. (4)潜水泵的配备应充足,应预留5D%的作为备用使用. 4结语 在地下水丰富的地域进行深基坑施工,降排水是影响 施工进度的一个主要难题.天津市境内段工程中各施工单 , 位均采用的管井井点降水施工方法,共打管井3000余个并在开挖前约10d开始降水,实现了干场作业.既满足边 坡稳定的需要,又保证了工期进度,取得了令人满意的效 果,为今后进行类似工程施工积累了宝贵经验. 作者简介 季洪德男工程师天津市水利基建管理处天津 3002O4 (收稿日期2010—08—20)