高水位地质开挖式基础"井点降水"施工方法研究

引言

随着社会经济的不断发展,在沿海地区建设输电线路将越来越多,在地下水位高的地区施工开挖基础面临一个新的课题:地下水位高的土质普遍属于容易塌方的沙质黏土或流沙,如采取直接开挖后再进行降水的方法,基坑会发生严重的塌方,窝工严重,开挖后仍需不断降水,将造成坑底沙土流失,存在基础产生偏移的风险。因此,采取何种有效的施工方法,减少在基坑开挖时的塌方,提高施工效率,是施工面临的首要问题。

本文提出了采取"井点降水法"进行高水位基坑开挖施工的方法,就是在基坑开挖周围离坑口2～3m的地方打8～10个水井,水井深度一般控制在比基础埋深加深5～6m,在基础开挖前进行降水处理,并随时检测地下水位的高度,在地下水位降到基础埋深以下时,再组织进行基坑开挖,以有效防止基坑坍塌,降低施工成本及安全风险,加快施工进度。

1概论

1.1提出问题

由我公司负责施工的安各庄至京唐港220kV线路第二标段位于河北省唐山市乐亭县境内,属于渤海湾沿海地区,该地区是滦河冲积平原,全线路的地质均属于淤泥和流沙,普遍地下水位较高,在地下0.5m左右。设计考虑到对施工造价的成本控制,全线路均采用开挖基础型式,基础普遍埋深在3～4m之间,终端塔基础的埋深达到了5.2m,为基础施工带来了很大难度。

1.2制定方案

通过现场调查,结合设计提供的地质报告,发现该地质由于含沙率较高,属于见水就会坍塌的土质,但渗水性较好。为确保施工进度及控制施工成本,在基础施工中采取了"井点降水法",大大提高了施工效率,减少了因基坑坍塌造成反复修坑的人工浪费,节约了施工成本。

1.3"井点降水"的施工原理

在基坑外围埋设多个井点滤水管深入含水层内,井点滤水管的分布视基坑大小情况而定,一般控制在8～10个之间为宜(图1）。为使降水效果更加明显,井点滤水管的埋深深度一般比基础埋深深5～6m,井点滤水管内装设潜水泵,潜水泵潜入水底的深度控制在距离井点滤水管底0.6m左右,以预防沉积物堵塞水泵,影响水的排出(图2）。潜水泵上端通过连接管道与集水总管连接,使多个水泵形成一个整体的排水系统,再启动抽水设备,地下水便可在水泵吸力的作用下经潜水泵进入连接管,通过集水总管排出,使地下水位降低到基础埋深以下。本法具有机具设备简单,使用灵活,装拆方便,降水效果好,可提高边坡稳定性,防止流沙现象发生,降水费用较低等优点。

1.4材料要求

(1）井点滤水管:用4300mm的水泥预制管,管壁钻有多排410mm梅花形滤水孔。一般埋入水中的部分均需有滤水孔,以确保地下水能顺利排入井点滤水管内。井点滤水管不单起到滤水作用,还能起到井点的护壁作用。

（2）连接管:用塑料透明管、胶皮管,直径大小需要与潜水泵配套:顶部装铸铁头,方便与集水总管连接。

（3）集水总管:排水流量需满足多个潜水泵同时排水的要求。

1.5主要机具设备

（1）配套井点分布情况配备潜水泵,并需要配备备用的潜水泵,确保能保证持续降水作业。

（2）在现场无电源可以连接使用的情况下,需要配备能承担降水系统总功率的发电机。

（3）敷设井点滤水管用的小型钻孔机。

1.6施工操作工艺

（1）井点布置根据基坑平面形状与大小、地质和水文情况、降水深度等而定。为提高降水效果,便于基坑开挖,宜采用环形井点,在开挖机械进出的道口,可不封闭,间距可达4m。井点滤水管距坑壁控制在2～3m之间,井点滤水管间距视井点布置情况而定,除挖土设备进出通道处外需均匀分布井点滤水管,埋深根据降水深度及含水层位置决定,一般以比开挖基坑深5～6m为宜。

(2）井点滤水管埋设,用冲击式或回转式钻机成孔,孔径为300mm,井深根据降水深度及含水层位置决定,一般以比开挖基坑深5～6m为宜:洗井用水泵将井内泥浆抽出:用机架吊起井点滤水管徐徐插入井孔中央,使其露出地面200mm左右。

(3）井点滤水管施工工艺程序:放线定位→冲孔→安装井点滤水管→安装潜水泵→连接排水管→连接集水总管→启动电源→开动潜水泵抽水→测量观测井中地下水位变化。

1.7工程实例

在位于河北省唐山市乐亭县的安各庄至京唐港220kV线路工程第二标段的施工中,共有基础55基,如按先开挖后排水的方法施工,平均施工一基基础最少需要15～20天的施工时间,存在大量塌方的现象,严重制约工程进展,存在安全隐患,浪费施工成本。由于开挖后仍需不断抽水,会造成坑底沙土流失,容易导致基础产生不同程度的沉降及偏移。

安各庄至京唐港220kV线路工程第二标段在采用"井点降水法"施工后,平均每基基础施工只需5天时间(提前采取降水措施）,大大提高了施工进度,降低了基坑塌方的可能性,有效降低了安全风险,保证了工程质量和工期目标。

2注意事项

(1）在钻井点孔时,如碰见障碍物,可以空一井点,钻下一井点。

(2）井点滤水管必须埋入深水层,一般比开挖基坑深5～6m。

(3）启动井点内潜水泵开始抽水后不得停止抽水,以防因停止抽水而淹泡基坑的事故发生,引起塌方,因此需要配备备用电源或备用发电机。

(4）注意防止沉积淤泥堵塞水泵及排水管道。

(5）基坑开挖后,要控制地下水位低于基坑底,防止地下水扰动基坑地基土体。

3安全措施

(1）钻孔井架必须安放平稳,预防井架倾斜坍塌伤人。

(2）对于已完成钻井的井点要采取覆盖措施,防止人、牲口或土体回落井内。

(3）做好防触电措施,采取"一机、一闸、一保护"的措施,做好接地、接零保护。水泵部件检修必须断开电源。

(4）进入施工现场人员必须正确佩戴安全帽。

4结语

实践证明,采用"井点降水法"进行高水位地质开挖式基础施工,能有效避免基坑开挖时发生严重坍塌的现象,提高了工作效率,加快了工程进度,减少了安全隐患,起到了降低施工成本、保证工程质量的作用,值得在输电线路施工中借鉴及推广。

在变电站施工中,在大型基础开挖时采用多点的"井点降水"施工方法,能对保证工期及施工安全、降低施工成本起到重要作用。