深井管井+疏导井的深基坑降水工法

1/7“深井管井+疏导井”的深基坑降水工法前言曹妃甸岛地貌属滨海堆积地貌，潮滩发育，经吹砂造地后，地形较平坦，平均绝对标高3.3m。首钢搬迁工程的施工场地吹填工作基本是近一、两年内完成的，目前地下水位很高，地面下即可见地下水，局部地区积存大量地表水，且环岛周围即为渤海湾，地下水补给水源充足。首钢工程有很多深基坑工程。丰富的地下水对深基坑施工产生了巨大的不利影响，降水工程的成功与否直接影响了后续工程的施工。如何找到一种经济、有效的适合吹填砂场地的降水方法，尤为重要。由中建二局二公司承建的原水处理工程，在深基坑施工中采用“深井管井+疏导井”的降水施工方案，取得了良好的降水效果且大幅降低了费用成本。特点降水方法科学、经济，“深井管井+疏导井”方法在满足降水需求的前提下，大大降低了降水费用。解决了复杂地质结构中层间滞水影响降水的技术难题。在多家施工单位实践的基础上，自主创新，研究制定的新工法，具有广阔的应用、推广前景。适用范围本工法最为适合曹妃甸岛或类似的吹填砂场地。疏导井的应用，解决了地质结构层中滞水层影响降水的技术难题，是一项可以普遍推广使用的技术。工艺原理“深井管井+疏导井”的降水方法关键是疏导井的应用，而疏导井的作用原理就是“打穿滞水层，让滞水层不再滞水”。曹妃甸岛土质主要为粉砂层，因地下水量大，适合选用深井管井降水，但因吹填层下即为原始老海底，覆盖有一层300~2000厚的淤泥质粉质粘土，属不透水层，将降水井附近的地下水降落曲线截断，使管井降水难以形成整体的降水漏斗，管井的降水辐射半径大大降低，严重影响降水效果。而过多的增加管井，又无形中增加了大量的工程成本。采用一定数量的较浅无砂管井做疏导井，穿透滞水层，将滞水层上滞留的地下水疏导入下层沙土层中，再用适量的深井管井将地下水排出。疏导井加密了降水管井间的间距，与管井一道形成了有效的水流隔断帷幕，解决了降水管井间距大截不住地下水水平渗透水流的问题。浅井靠水的自渗性疏导水流，因深度浅，并且不用布设水泵电线等设施，所需费用远远低于深井降水管井。这样既达到了降水目的，又节约了大量成本，降水方法既科学又经济。工艺流程操作要点疏导井即为浅埋深的管井，工艺流程同深井管井，但不需布设水泵。管井、疏排井布置方案确定管井、疏排井布置方案确定井点测量定位井点测量定位钻孔机就位、钻井钻孔机就位、钻井疏导井施工流程疏导井施工流程吊放无砂井管吊放无砂井管深井管井施工流程深井管井施工流程回填砂砾过滤层回填砂砾过滤层洗井洗井安装水泵及控制电路安装水泵及控制电路降水降水降水完毕封井降水完毕封井材料所需的主要材料为：井管井管采用无砂混凝土透水管，内径须大于水泵直径，并有一定操作间隙，以确保外径为232mm的水浸式工程潜水泵检修运行不卡泵。一般工厂化制管机生产的井管，定型管径为30cm，壁厚为3cm，满足要求。滤布采用双层100目玻璃丝布作滤布，防止被保护土层中的砂质土颗粒经地下渗流液化流失，从而避免地基扰动破坏。滤料采用洁净级配良好的中粗砂，井管四周滤料必须均匀以确保出水通畅。机具设备成井机采用反循环回转钻井机。曹妃甸岛地下水质为海水，腐蚀性强，采用油浸式潜水电泵性能较好，型号根据水量计算确认。劳动组织及安全施工中执行《建筑机械使用安全技术规程JGJ33—2001》、《施工现场临时用电安全技术规范JGJ46—2005》。质量要求要确保成孔的垂直度，成孔钻机底座稳固，开钻时，精确检查钻杆的垂直度，这样成孔垂直度好，安装的井管和成孔同心，成孔过程中要防止孔壁坍塌。效益分析采用“深井管井+疏导井”降水方法，在满足降水要求的情况下，减少了管井的数量，减少了设备、材料的投入。按曹妃甸目前市场行情，每少打一米的降水井，节约费用90元，打一口疏导井比打一口降水管井可节约成本900~1300元。首钢新址占地1800万平方米，有数百万平米的基坑降水工程，按每平米节约20元降水费用计，可节约上亿元费用，社会效益巨大。应用实例目前已有几十家大型施工企业进驻曹妃甸岛施工，在此选用四家较具有代表性的深基坑降水方法，比对降水成本和降水效果。案例一：我单位承建的首钢京唐钢铁联合有限公司原水处理工程位于曹妃甸首钢工业区经三路与经四路之间。场地地质情况为：吹填沙场地，面层为粉砂，透水性高；吹填层下为原始老海底，土质为淤泥质粉土和粉土，厚度约为0.9m~2m，属不透水层，老海底土层下为砂土层，透水性高。其中供水泵站水池最大基础埋深-8.0m，水池尺寸72*45m，地堪数据见下表：土层土质土质成分厚度透水性第eq\o\ac(○,1)层吹填沙（Qml）以粉砂、细砂为主0m~-3.5m高第eq\o\ac(○,2)层粉质粘土（Q4m）局部淤泥质粉质粘土-3.5m~-4.4m不透水第eq\o\ac(○,4)层细砂（Q4m）细砂-4.4m~-18.4m高第eq\o\ac(○,5)2层粉质粘土（Q4m）层间夹粘土、粉砂夹层-18.4m以下低经过计算，设计深井管井间距16m，井深19m，沿基坑周边布置，共布置18口降水井；疏导井8m深，在每两口深井管井中间设一口、基坑中部均匀布设6口，共布设26口疏导井，疏导井兼做观察井。潜水泵选用18台QY8.4-40-2油浸式潜水电泵，疏导井中不设水泵。降水井平面布置示意图见下图：降水计算简图见下图：降水5天后开始基坑开挖，基槽土干燥，降水效果良好，平均每平米降水费用约17.3元（不含电费）。基槽情况见下图：案例二：某甲公司施工的电缆隧道工程，基槽宽16m，基础开挖深度-8.4m，开挖后在-3.0m处遇滞水层。降水方案采用单排降水井，管井间距8m，井深20m，平均每平米基槽费用约16.8元（不含电费）。施工过程中遇大雨，因无降水井一侧边坡的滞水层滞水涌出，冲刷边坡，基坑积水，难以进行施工。基槽情况见下图：案例三：某乙公司施工的综合管网工程，基槽宽12m，基础开挖深度-8.0m，降水方案采用在基槽两侧布设双排降水井，管井间距12m，井深20m，平均每平米降水费用约29.9元（不含电费），基槽-2.0m处有滞水层，有少量滞水，降水效果不理想，勉强可以满足施工需要，但遇大雨天气风险大。基槽情况见下图：案例四：某丙公司施工的大型水池工程，基坑尺寸为296m×191m，基槽深度6.15m，基坑周边布置环状井点深井管井，井距7.6m，中部布设一排深井管井，井距4.8m，共布设深井管井190口，管井深度为18m。平均每平米基槽费用约6.7元（不含电费）。降水20天后，基坑开挖时发现，基槽中间区域-3.5m滞水层处滞水严重，因土方要求分层开挖，施工机械无法在上面施工，降水方案失败。只得增加降水费用，重新采取降水措施。基槽情况见下图：总结：通过列表对以上四个案例比较：单位名称地质情况降水方法降水费用（元/m2）降水效果我公司-3.5m遇