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基坑降水工程中人工冲孔轻型井点的应用

363 2020-09-03 11:42:57

基坑降水通过降水施工可将基坑的原地下水位降至基坑坑底以下,使基坑保持干燥状态,从而可以改善施工条件,保证基坑的稳定和安全。

基坑降水工程中人工冲孔轻型景点的应用

人工冲孔轻型井点降水的施工方法较传统的井点降水法相比,更具有施工工艺简单、易操作、降水效果好等特点。

规划馆工程总建筑面积18545平方米。规划馆主馆地上三层、地下一层;地下一层(汽车库、设备用房)、地上三层(中间设有三层通高的中庭,一层为中心模型展区;二层为专项成果展示区;三层为人防展区和展馆内办公区)。

该工程主馆设计为一层地下室,基坑实际开挖深度为2.9m,虽然没有达到住房和城乡建设部文件规定的深基坑标准,但由于到工程建在天镜湖的湖畔,而且60%的施工区域都是回填而成的,为防止基坑开挖后湖水的渗入,施工总承包单位对本工程基坑的施工考虑了双轴搅拌桩止水帷幕结合人工冲孔轻型井点降水、边坡挂网喷浆的施工工艺。

根据本工程的土层情况及开挖深度分析,本工程的地下室基础在地质报告标注的第三层土下部,该土层的土质大多为灰色粉质土,流塑性,含水量较高(W=42%),孔隙比大(e=1.2左右),土的强度低,灵敏度高,渗透性较差,加之基坑底以下的第四层为正是地下水含量最丰富的一层,这给降水带来了一定的难度,为了保证基坑的干燥度及边坡的稳定性,根据理论计算及设计的要求,结合本工程降水要求的特点,确定选用人工冲孔井点降水,来降低本工程的地下水位,从而达到保持坑底干燥,便于施工,满足基础工程施工的要求。

一、人工冲孔轻型井点的工艺原理
1、在基坑开挖施工中,为了避免产生流砂、管涌,防止基坑坑壁土体的坍塌,保证施工安全和工程质量,一般尽量避免在水下作业。当地下水位高于基坑面时,应进行基坑降水。
2、工程的基坑人工冲孔轻型井点降水原理系在基坑外围、双轴搅拌桩止水帷幕的内侧埋设井点管深入含水层内,每两个井点管的上端通过连接弯管与离心式自吸泵相连,离心式自吸泵再与集水总管连接,启动抽水离心式自吸泵后,地下水便在离心式自吸泵吸力的作用下,经井点管外侧滤水层进入井点管,由离心式自吸泵抽入集水总管排出坑外,由此使地下水位降低到基坑底以下。
3、根据人工冲孔轻型井点在工程基坑降水应用的情况来看,该施工工艺具有机具设备简单、操作方便、降水效果好等特点,能够有效地提高基坑边坡的稳定性、防止坑底流砂现象的发生。特别适用于渗透系数为0.1~5.0m/d的土层及含有大量的细砂和粉砂的土层,亦适用于明沟排水易引起流砂、塌方的基坑降水施工。

二、人工冲孔轻型井点的施工方法
1、冲孔管
冲孔管为2m~2.5m长、直径为32mm 钢管,下端为带有5㎜~10㎜孔锥形管尖,上端连接冲孔管直径相匹配的塑料软管(或胶皮管),塑料软管(或胶皮管)的长度根据实际需要配置;
2、井点管
井点管为2m长、直径为25mm的聚乙烯PE管,下端1m长范围内钻Ф5mm梅花形孔(间距100mm),钻孔的部位及管的下端包尼龙窗纱二层,用12号铁丝将尼龙窗纱绕紧,上端用聚乙烯PE管连接管与水泵连接。
3、连接管
连接管为直径25mm的聚乙烯PE管,用于井点管和水泵、水泵和集排水管之间的连接。
4、集排水管
集排水管为直径40㎜~50㎜聚乙烯PE管,水泵和集排水管之间用连接管采用三通接头与集排水管相连。

三、主要机具
1、离心式自吸泵
井点抽水用CPM158离心泵,每两个井点共用一台水泵。CPM158离心泵是一种高效家用水泵。它由微电机、离心泵和高质量的特殊机械密封组成,具有重量轻、耗电省、操作和维修方便,安全可靠等优点。其性能参数见下表:
2、 高压水泵
100TSW-7高压离心泵,配备一个压力表,作下井管之用;

四、施工工艺
1、根据地质勘探报告备注的地下水位深度、土的渗透系数和土质分布情况确定降水方案;
2、井点布置根据基坑平面形状与大小、地质和水文情况、工程性质、降水深度等而定。本工程主馆基坑井点采用环形井点,平台区沿湖侧采用单排井点,井点管距坑壁不大于 0.50m,井点的间距为1.5m,埋深1.5m。应优先采用挡水作用的支护结构,如深层搅拌桩、钢板桩、砼灌注桩或地下连续墙等,并尽可能把降水井点立管埋设在支护墙的内侧(基坑一侧),井点管的深度应浅于支护的深度。(注:本工程就是采用双轴搅拌桩支护兼止水帷幕(桩长8 m)结合人工冲孔轻型井点降水、边坡按照1:1.25放坡挂网喷浆的施工工艺。)
3、井点管施工工艺程序是:放线定位→土方预开挖→冲孔→安装井点管→安装离心式自吸泵→用弯联管将井点管与水泵连接→安装集排水管→开动离心水泵抽水→观测地下水位变化。
4、井点冲孔,人工将冲孔管对准井点位置,启动高压水泵,水压控制在0.4~0.8MPa,在高压水冲击下冲孔管开始下沉,并不断地升降冲孔管。在射水与冲孔管冲切作用下,大约在5~10min时间之内,冲孔管可下沉2m左右,若遇到较厚的纯粘土时,沉管时间要延长,此时可增加高压水泵的压力,以达到加速沉管的速度。冲击孔的成孔直径应达到100~150mm,保证井孔壁与井点管之间有一定间隙,以便于填充砂石,冲孔深度应比滤管设计安置深度低500mm以上,当基坑附近没有建筑、管线、道路时,坑中井点水位应降至基坑底面以下1米为宜。
5、井点管埋设。成孔后将井点管插入井孔,使井点管露出地面500mm,然后沿井孔壁与井点管之间倒入粒径5-15mm瓜子片,使管底有500mm高,再沿井点管四周均匀投放2-4mm粒径粗砂,上部1.0m深度内,用粘土填实以防漏气。
6、 离心式自吸泵安装。井点管埋设完毕后,进行离心式自吸泵的安装,每两根井点管用三通与一台离心式自吸泵,水泵和集排水管采用连接管接通。 
7、设备调试 。井点管、连接管、水泵、集排水管等部件连接完毕后,即可接通电源进行试抽水,检查有无漏气、淤塞情况,出水是否正常。井点使用时,正常出水规律是“先大后小,先浑后清”,如不上水、或水一直较浑,或出现清后又浑等情况,应立即检查、检修后方可使用。
8、 基坑降水 。井点使用时,应保持离心式自吸泵连续不间断抽水。一般连续抽水3d~5d后,基坑形成地下降水漏斗,地下水位降落、基本趋于稳定,即可进行基础和地下构筑物的施工。井点降水时,应对水位降低区域内的建筑物进行沉降观测,发现有沉陷或水平位移过大时,应及时采取防护技术措施。
9、井点拆除 。基础和地下构筑物的施工完成后,可以停止降水并拆除井点系统。井点管的拔出可借助于机械,比如挖掘机、神仙葫芦等。井点管拔出所留孔洞用砂或土堵塞。

五、人工冲孔轻型井点的施工质量要求
1、井点管间距、埋设深度应符合“基坑支护与降水工程专项方案”要求,井点管滤水管部分必须埋入含水层内。
2、井点成孔后,应立即下井点管并填入瓜子片、中粗砂滤料,以防塌孔。不能及时下井点管时,孔口应盖盖板,防止物件掉入井孔内堵孔。井点埋设应无严重漏气、淤塞、出水不畅等情况。
3、降水期间,现场设专人经常观测,若抽水过程中发现真空度不足,应立即检查整个抽水系统有无漏气环节,并应及时排除。
4、 在抽水过程中,特别是开始抽水时,应检查有无井点管被淤塞的情况,可通过管内水流声、管子表面是否潮湿等方法进行检查。如果井点管被淤塞数量超过井点管总数的10%,则会严重影响基坑降水效果,应及时采取措施,采用高压水反复冲洗处理。
5、井点使用后,中途不得停泵,防止因停止抽水使地下水位上升,造成淹泡基坑的事故.另外,在基坑土方开挖后,应保持降低地下水位在基底0.5m以下,以防止地下水扰动地基土体。

六、结束语
轻型井点降水法是一种行之有效地处理软弱土地基的处理方法,已被广泛应用,施工工艺已经很成熟。本文所述人工冲孔轻型井点降水的施工方法较传统的井点降水法相比,更具有施工工艺简单、易操作、降水效果好等特点,对主馆基坑降水应用情况来看,该施工方法对处理地下水位高、土壤含水率较大的地基,不仅起到了增加边坡的稳定性,而且可以大大减少土方开挖量,既保证了安全施工,又能大大降低施工的成本,同时可以缩短施工工期。