井點降水在禹門口黃河大橋中的應用

梁建軍+李凱

摘 要：基坑開挖前要保持基坑干燥及邊坡穩定，創造有利的施工環境，為防止流砂、管涌等不利因素的影響，就井點降水在G108禹門口黃河公路大橋施工中的實際應用，介紹黃河河道深基坑開挖中井點降水的施工。

關鍵詞：深基坑；井點降水；應用

中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.19.095

1 引言

常見的基坑開挖分為兩種，一種為放坡開挖，一種為支護垂直開挖，若地下水位較高，開挖過程中地下水被阻斷，地下水便會從基坑四周或坑底不斷滲入基坑內，使基坑四周土體強度降低。從支護結構的安全性方面考慮，地下水的阻斷致使支護結構外土體強度降低，支護結構將承受較大的壓力；對于放坡開挖來講，也增加了邊坡失穩和產生流砂的可能性。從現場施工角度出發，水下開挖難度大，結構基底土體強度的降低，影響結構整體受力的穩定，因此，為保證深基坑工程開挖施工的順利進行，需采取降低地下水位的措施，減少支護結構承受的巨大壓力，同時也可使基坑處于干燥的狀態，便于基坑開挖和結構施工。本文以G108禹門口黃河公路大橋項目12#索塔基坑開挖為例，闡述井點降水工藝在深基坑開挖過程中的應用。

2 工程概況

擬建禹門口黃河公路大橋位于晉陜峽谷出口，舊橋下游420m處。主橋為主跨565m雙塔雙索面半漂浮體系的鋼混結合梁斜拉橋，跨徑組成為245m+565m+245m，橋面寬30.25m。東塔11號墩位于黃河主河道上方，基礎采用鉆孔灌注樁群樁基礎方案，共設60根樁，樁長65m，樁徑2m，承臺尺寸為49×29m×6m（橫橋向×順橋向×高度），樁基沿順橋向布設6排，每排10根樁，承臺下設2m厚封底混凝土。西塔12號墩位于河灘上，基礎共設50根樁，樁長58m，樁徑2m，承臺尺寸為49×24m×6m（橫橋向×順橋向×高度），樁基沿順橋向布設5排，每排10根樁，承臺下設2m厚封底混凝土。索塔樁基均按摩擦樁設計，順橋向和橫橋向樁中心間距均為5m，樁身采用C30水下混凝土。承臺高度為6m，下設2m厚封底混凝土。施工過程中，基坑采用拉森Ⅳw型鋼板樁圍堰支護，內設3層鋼支撐結構，基坑開挖深度約為10m，地下水位在原地面以下2m位置。

3 類似工程基坑開挖優缺點

本工程工期緊，任務中，對于類似工程中超大基坑開挖，一般采用水下開挖方式，并進行水下封底，其優點在于基坑開挖過程中，基坑內水壓可平衡基坑外水壓力（本工程基坑外水壓力約為126kN/m2，土壓力為28kN/m2），減小鋼板樁因取土開挖所承受的巨大壓力，其缺點是，基坑開挖效率較低，開挖所需設備需自行設計研究，市場無成品購買，各種配套設備需自行采購，投入較大，同時需進行水下封底，封底前需潛水查看基底開挖質量，清理鋼板樁、鋼護筒四周淤泥，搭設封底平臺，設置至少可覆蓋三分之一基坑范圍的布料點，投入較大，封底難度大，封底混凝土頂面平整度難以控制，需采用混凝土二次封底進行處理。

4 井點降水的應用

主橋11#主塔位于黃河主河道內，12#主塔位于黃河灘涂位置，地下水較為豐富，位于原地面以下2m左右位置，承臺基坑開挖深度較大，常規施工工藝為水下開挖，保持內外水壓力平衡，基坑開挖過程中鋼板樁僅受外部土壓力左右，其基坑開挖施工工期長，水下混凝土封底，操作難度大，風險較高，為解決這一難以，根據計算，鋼板樁壓力分為兩種，1種為土壓力，每平方米壓力約為26kN，1種為水壓力，每平米壓力約為126kN，基坑外水壓力是土壓力的4.8倍，為了減少承臺內的滲水量及鋼板樁所承受的水壓力，確保鋼板樁的整體穩定性，在鋼圍堰四周布置降水井，降低地下水位至承臺封底混凝土底面，將水下開挖方式，改為干開挖方式，將水下封底改為干封底施工，提高了圍堰安全性和施工進度，保證了封底混凝土質量。

5 井點降水工藝

5.1 工藝原理

井點降水就是在基坑開挖前，按照計算的間距、位置、深度沿基坑四周打設一定數量的降水井。在基坑開挖前和開挖過程中，利用抽水設備不斷抽水，使地下水位降低到坑底以下，使所挖土體始終保持干燥狀態。

5.2 工藝流程

井點測量定位→挖井口→安裝護筒→鉆機就位→鉆孔→吊放過濾管→清洗管井→下放大功率抽水設備→試抽水→降水井正常工作→降水完畢拔井管→封井。

6 井點降水設計

橋位區域內地下水為賦存于第四系全新統松散層中的孔隙潛水，埋深0～3.5m，水量較大，水位變化較小，主要受大氣降水及黃河河水補給。根據12#承臺底標高和地下水位，采用大口徑井點降水進行基坑施工。

12#承臺基坑考慮為無壓非完整井井點系統。

6.1 基坑總涌水量計算

6.5 布置形式

井點布置根據基坑的平面形狀及所需的降水深度決定。12#承臺基坑開挖面積為51m×27m，降水深度11m，采用環形布置。

6.6 井點降水評估

經過模擬計算，12號基坑集水井周邊設置20口降水井（長邊各8口，短邊各2口）降水后，圍護樁外圍長邊一側水位埋深為8.7m，短邊一側水位埋深為6.2m，無法滿足降水深度要求，故對降水井數量進行調整，將長邊由8口調整為10口，短邊由2口調整為4口，供給設置28口降水井。

6.7 主要設備材料

井點管采用直徑400mm，長度1m、壁厚15cm的無砂混凝土管，管道所采用的碎石粒徑不大于1cm，在預制井管時，控制好無砂混凝土配合比，盡可能減少膠凝材料的使用，保證管道具有較強的滲漏性，同時在管道外側纏繞直徑3mm銅線，銅線間距為6cm，纏繞時保證銅線繃緊，然后在銅線外側包裹兩層尼龍布，作為最外層的過濾層，纏繞時保證尼龍布緊繃，不能使其與混凝土管接觸，管道安裝完成后，在每個井管內放置一臺功率3kW的抽水泵。

6.8 控制要點

6.8.1 鉆孔埋管

測量放線后確定井位，以定好的井位點為中心，用打井機向下鉆孔，按鉆孔樁施工方法進行施工，成孔后，用鉆機卷揚機提升架安井管，將直徑為400mm井管下放入孔內。井管接頭采用焊接工藝。安裝完井管后，在無砂濾水井管外側與井壁之間填礫料，接近井口0.5m處，用粘土封嚴，以防地面水、雨水流入。成井完畢后，立即用空壓機洗井。

6.8.2 管路安裝

每處井管內配置一臺抽水泵，水經軟管排出至黃河。在正式運轉抽水之前必須進行試抽，以檢查抽水設備運轉是否正常，檢查各個接頭在試抽水時是否有漏氣現象，發現漏氣應重新連接，直至不漏氣為止。

6.8.3 抽水

管井安裝完畢，試抽穩定后進行正式降水施工，降水操作中應經常檢查電機、傳動機械、電流電壓等，并對管井內水位下降和流量等進行觀測記錄，按照降水方案曲線控制標高，確保工程施工正常進行。因基坑四周為透水性較強的粉細砂，故在施工基坑開挖前，需提前抽水，本工程井點降水抽水時間為35天。

7 結語

采用井點進行大面積降水，改變水下開挖方式為干開挖方式，改變水下封底為干封底施工，從禹門口黃河公路大橋12號墩基坑開挖結果來看，是可行而且成功的，基坑開挖至基底后，基坑底基本干燥，人工清理整平后，直接澆筑混凝土，插入振搗棒振搗，封底混凝土質量較好，標高、平整度、接縫嚴密性均滿足要求。本工程基坑施工時井點降水工藝的成功應用，保證了承臺施工順利進行，降低了工程費用，加快了施工進度，提高了施工質量，為11號墩承臺的基坑降水設計和施工及以后類似工程施工積累了寶貴的經驗。

參考文獻

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