浅析连申线焦港船闸主体工程基坑降水

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  船闸施工的成败,降水是关键,良好的降水效果,可以创造较好的干地施工环境,为以后各工序的顺利开展打下良好的基础。为此本人就焦港船闸工程基坑降水问题,进行分析如下:
  
  1 焦港船闸基坑概况
  
  焦港船闸闸室尺度为23×230×4(m),上、下游导航墙长为70m。上、下闸首长为:28.5m,宽为:53.8m。基坑土方开挖属深基坑开挖,基坑开挖深度达11m,地下水位较高。设计要求,在闸首、闸室封闭施工宽缝前,地下水位应控制在底板0.5m以下。
  
  2 降水方法
  
  船闸主体基坑(闸室、上下闸首、上下游导航墙)开挖采用深井降水,辅以明沟排水。
  2.1 基坑降水方案
  2.1.1 降水井的平面布置:
  把闸首、闸室、上下游导航墙作为一个整体进行基坑降水量计算,综合考虑降水的实际效果,采用设计文件建议方案,取井距约为19~28.5m,井数为38眼,深井深25m,井内径34cm。
  2.1.2 井点结构:
  管井采用在原地面钻孔,成孔直径为60cm,内设内径34cm无砂混凝土透水管,无砂混凝土透水管每节长1m。水井管外包孔径40目的玻璃丝布一层,节与节之间用竹片和铁丝捆扎。其外填粗砂和碎石混合滤料,厚10em。每个井中配置5.5kw潜水泵一台,扬程为25米。
  井点的施工和运行:在基坑土方开挖同时实施井点施工,井点施工利用2台钻机成孔,30天可完成井点施工。在施工过程中做好泥浆护壁防止坍孔,井管埋设结束后应立即洗孔。
  每口井内用潜水泵抽排至井外侧排水沟,从排水沟汇流排入场外河流。
  井点的封闭:井点抽水结束后,要对井点进行封闭处理。井点封闭方法为在井内填筑中砂、上部2米范围内填C15素混凝土。孔口设置护筒,以防孔口塌方,并在一侧设排泥沟、泥浆坑。
  2.1.3 降水井施工工艺
  2.1.3.1 施工工艺
  降水的施工流程为:井点测放一钻机就位一钻孔一清孔一下管一滤料一洗井一抽水。
  2.1.3.2 施工准备
  (1)定井位:从图上得到各井点的坐标,用全站仪实地定位。
  (2)选择泥浆处理场:钻井过程中产生的废浆,要排放到合适的场地,把砂和泥块沉下来,把清水排掉。沉淀下来的泥砂随土方开挖而运走。
  (3)挖泥浆池:泥浆池有两个,一个为沉淀池,一个为泥浆池,沉淀池长×宽×深=4m x4m×1m=16m3,泥浆池长×宽×高=3m×2m×1m=6m3。泥浆池要布置在开挖边线内侧,离开挖边线2m以上。
  2.1.3.3 成井工艺
  (1)埋设井口护筒
  当开挖至井口高程时,进行测量定位,确定降水井的位置,经验收合格后,埋设井口钢护筒。护筒采用厚度为3mm的钢板加工而成,护简直径1m,高1.5m~2.0m,埋入地下1~1.5m。护筒外用粘土填实,以防井口坍塌。
  (2)泥浆配制
  选择较细的粘土进行泥浆配制,用清水泡后再用机械搅拌,由专人负责,并及时调整泥浆指标。以适应钻进和护壁的需要,在井孔钻进过程中,泥浆的性能会发生变化,这直接影响泥浆的护壁作用和排渣能力,给井孔钻进带来不利影响,甚至会造成塌孔等事故。因此必须加强泥浆比重、含砂率、粘度等指标的控制,及时检测调整。在粘性土层自行造浆。砂层泥浆比重控制在1.1~1.2g/cm,保证钻进顺利进行。
  (3)钻机就位、钻孔;
  深井的成孔方法采用高压水枪结合手动钻机钻进成孔,用泥浆护壁,要求成孔直径60em,超深30em;成孔后应立即安装井管,以防塌孔。钻孔前,在钻孔桩附近挖两个泥浆池,一个为泥浆池,一个为沉渣池,沉渣池的容量不小于2根深井的体积。废浆应及时外运并作妥善处理,保持现场环境卫生。
  (4)清孔;
  井管下人前应注入较小密度的泥浆置换井内泥浆,并用水泵或捞砂管抽出沉渣。清孔后的泥浆比重控制在1.06~1.1g/cm3。
  (5)井管安装;
  在井托上放置井管,在底部中间设导中器,缓缓下放,当管口与井口相差200ram时,接上节井管,接头处用滤布裹好,以免挤入泥砂淤塞井管,竖向用2~4条30mm宽竹条绑扎井管管身,固定井管。为防止上下管节错位,在下管前将井管依方向立直。吊放井管要垂直,并保持在井孔中心。为防止雨、泥砂或异物进入井中,井管要高出地面300mm,井口加盖。
  (6)填管壁与孔壁间的过滤层;
  井管下人后立即填入滤料。滤料沿井孔四周均匀填人,宜保持连续,将泥浆挤出井孔。井管与土壁间填充粒径大于滤网孔径的砂滤料,滤料采用粗砂和碎石混合滤料。填滤料要一次连续完成,从底填到井口下1m左右,生部采用不含砂石的粘土封口。
  (7)洗井;
  洗井要彻底清除井内的沉淀物,在深井内安放水泵前应清洗滤井,冲除沉渣。
  (8)安装抽水设备及控制电路;
  安放潜水泵时用绳吊人滤水层部位,并安放平稳,电缆等应绝缘可靠,并配置保护开关控制。
  (9)抽水;
  抽水两天内保证出水量丰富,沉淀不超过5cm,水质清澈,含沙量在二万分之一以内。
  (10)进行正常降水作业。
  (11)降水井的保护
  由于深井降水历时相对较长,在降水过程中,降水井内难免会出现涌砂,出水量变小,影响降水效果。出现此种情况时,要取出深井泵,用空压机或高压水枪进行反冲式洗井、捞碴,待冲洗干净后再下放深井泵继续降水。
  在运行中,所有降水井井口四周设置钢筋焊接的架子,直径为50em,高80em,其上覆盖封口板,以免杂物掉人井内,损坏深井泵。
  2.1.4 深水井质量施工要求:
  (1)原材料控制
  1)井管:透水管采用无砂混凝土透水管,外径为40 cⅢ,内径为34cm。
  2)滤布:透水管裹一层40目滤布。
  3)滤料:采用粗砂和碎石混合滤料。
  (2)过程控制
  1)成孔:钻机就位后,检查钻头直径、桩位、钻机垂直度;要求钻头直径不小于60cm,桩位偏差10cm以内,钻机垂直度0.1%以内。
  2)井管安装:要求井管中心与成孔中心重合,误差在1cm以内。
  2.1.5 深井降水试验
  在基坑开挖前,做深井降水试验,得出深井降水曲线,以确定是否需要调整方案。
  任选取一口深井作为试验井,与之相邻一侧的两口深井作为观测井,水泵放置V-15.0位置。观测前,测量3口井的初始水位。观测水位时间间隔,抽水开始0-10分钟,每2分钟观测1次共5次;10-30分钟,每5分钟观测1次;30-100分钟每10分钟观测1次;100分钟以后每50分钟观测一次。如48小时仍无法大致完整绘出完整的降水曲线,时间还可能继续延长,根据抽水试验得到的深井降水曲线,确定是否需要调整井距。
  2.1.6 降水观测及控制
  (1)降水观测
  降水过程中,安排专人每天上、下午各测量一次井内水位,并对测量结果进行汇总,及时分析,比较。要求各井水位基本保 持一致,当个别井内水位偏差较大时,通过调整水泵高度或者改变水泵功率来调整水位。
  (2)控制措施
  ①土方开挖阶段控制
  通过观察开挖面土方的含水情况,决定是否需要调整水位,保持能满足土方施工要求即可。
  ②主体工程施工阶段
  在上、下闸首底板外各打1眼观测孔,观测孔为外包滤布的φ10cmPVC管。通过测量中心孔内水位是否达到设计要求(基底标高以下0.5m),来观测调整深井内水位。
  2.1.7 明沟布置方案
  (1)明沟线路布置
  排水沟布置在闸首基坑开挖边线以外2m外,以避免形成新的补给源。两侧成直线布置,在上、下游导航墙外合并后排向南、北侧的支渠。支渠排向附近的排水沟。
  (2)明沟结构布置
  基坑周围排水沟断面采用梯形,下口宽为0,8m,上口宽为1.8m,深为0.5m。排水沟底板采用6cm砼,沟壁采用18cm厚浆砌砖墙,外露面采用砂浆抹面。不同断面间采用跌水井连接。
  
  3 基坑降水过程中出现局部降水问题的处理
  
  3.1对于土方开挖过程中出现局部地方的降水问题,采取明排和针井相结合的降排水方法。
  3.1.1 针井降水布置:
  在上、下闸首基坑土方开挖过程中,砂土层中出现了多层薄层粉质粘土,该土层保水性强,垂直向渗透系数较小,深井渗水速度较慢,因而土中的含水量总是降不下去,严重影响土方开挖的进度,在深井降水失效的情况下,我们在基坑边坡上施打针井井点,由于降水深度不太大,采取一级针井和明沟配合降水方式。如降水深度较大,采用二级针井和明沟相配合,进行降水。针井管长7m,采取条形布置,针井管间距一般取0.8~1.2m。
  3.1.2 井点施工:
  井点的施工程序:施工准备,井点系统的安装与使用,井点系统的拆除、清洗,移至下一循环。
  3,1,3井点的施工安装方法:
  放线定位开挖井点安装沟槽,安装集水总管;采用高压水泵冲孔,沉设井点管。灌填砂滤料;将井点管和集水总管采用硬质耐压软管连接成一体;安装抽水设备;试运行。施工时,各施工工序间须紧密衔接,井点系统的各连接接头均密封不漏气,以防影响降水效果。
  冲孔时,注意冲水管垂直插入土中,并上下左右摇摆,以加速进度,冲孔应保持单个孔眼垂直,并总体基本成一直线,为使滤管周围均匀布满一定滤料,冲孔深度比滤管深50cm以上。以保证埋设深度。冲孔完成后,停止冲水,并立即拨出冲水管,插入包设80~100目玻璃丝布的井点管,并在井管四周孔壁间隙之间填灌中粗砂做滤层。填灌滤层时观察高出土面的井管口是否有泥浆水冒出,如冒水则说明井点四周滤料填设密实,井点管能正常出水;反之,可摇晃井点,以促进滤料的填设,并可从井管口向管内灌清水,根据管内水位下渗快慢来确定滤管的下渗质量,如下渗很快,则表明滤管质量良好。
  系统安装完成后,立即运行系统进行抽水试验,检查管路接头质量、井点系统出水等情况,并及时处理漏水、漏气情况,对泥砂堵的个别“死井”采取高压水反向冲洗,直至试验合格。
  井点使用:井点使用时,连续抽水是关键。从组织上和技术上采取有力的措施,为保证降水顺利进行,施工用电须达到100%的保证率,因此除采用系统网电外,场内配备的柴油发电机要保证随时准备供电。配备足够施工易损件,以便在损坏时及时更换。并配备各专业人员随时处于待命状态,在组织上保证连续不断的运行。
  3.1.4 明排水
  在V-1.0m平台上设梯形截水沟,上口宽为0.9m,下口宽为0.3m,深为0.3m,砂浆抹面防护,每隔100m设一个砖砌集水坑。在集水坑内架设水泵直接抽排集水到排水沟内。
  
  3.2 在基坑土方开挖基本成功后、闸室底板封底之前及以后,我们发现在基坑边坡坡角(坡面和底面相交处)处,由于土中的含水量较大,坡角土方全部下塌,而且表面集水严重。导致原计划留有的工作面不可用,为了解决这一问题,我们在基坑坡角处采用边坡覆盖、盲沟导流、集水井集水,然后将水抽至深水井中进行二次抽排到明沟的方法进行处理。
  3.2.1 边坡覆盖对于已经开挖好的边坡,由于土以粉砂土为主,为防止雨水冲刷边坡而使坡角下塌,用土工布把边坡全部覆盖。
  3.2.2 盲沟的施工
  沿坡角人工开挖下口宽为40cm、上口宽了为120cm、深为40cm的明沟,然后在明沟中铺设400g/m2土工布,土工布宽度要以覆盖整个明沟断面为限,然后在明沟中的土工布上铺设级配碎石。
  3.2.3 集水井施工在明沟中用无砂透水管开设集水井,直径为40cm、内径为34cm,间隔30m,无砂透水管底部比明沟底下降40cm,以利于集水和排水。
  3.2.4 在每一个集水井中安放水泵,把集水井中的水抽到深井中,再利用深井中的水泵把水抽到基坑外的明沟中。
  
  3.3 基坑的雨水
  对于基坑土方开挖过程中的雨水,可以通过设置明沟和集水坑,然后集中排水来进行;由于本船闸施工工序是:底板封底全部完成后再进行底板砼浇筑,因而我们在基坑周围的盲沟中设置六个较大集水坑,然后用较大功率的水泵将雨水排至基坑外的明沟中,以此来集中排除汛期雨水,保持干爽的基坑工作环境。
  综上所述,在焦港船闸主体工程实际施工过程中,我们通过深井和明沟相结合,重点解决基坑的大面积降水问题;利用针井、盲沟、集水坑等组合方法,解决局部的渗水、雨水问题。这些措施的实施,不仅保证了焦港船闸主体工程顺利进行,而且为焦港船闸创造了良好的文明施工环境,取得了良好的经济效益和社会效益。
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