9 “深井管井+疏導(dǎo)井”的深基坑降水工法

1、“深井管井+疏導(dǎo)井”的深基坑降水工法伭永利 李輝1 前言首鋼搬遷方案于2005年年初獲國務(wù)院批準(zhǔn)，列為國家重點(diǎn)工程項(xiàng)目，為河北省一號(hào)工程，擬建成年產(chǎn)950萬噸鋼具有國際競爭力的鋼鐵精品生產(chǎn)基地。建筑地點(diǎn)為渤海海域中的曹妃甸島，全部位于吹填區(qū)上，填海規(guī)模居我國首位。曹妃甸島地貌屬濱海堆積地貌，潮灘發(fā)育，經(jīng)吹砂造地后，地形較平坦，平均絕對標(biāo)高3.3m。首鋼搬遷工程的施工場地吹填工作基本是近一、兩年內(nèi)完成的，目前地下水位很高，地面下即可見地下水，局部地區(qū)積存大量地表水，且環(huán)島周圍即為渤海灣，地下水補(bǔ)給水源充足。首鋼工程有很多深基坑工程。豐富的地下水對深基坑施工產(chǎn)生了巨大的不利影響，降水工程的成功與否

2、直接影響了后續(xù)工程的施工。如何找到一種經(jīng)濟(jì)、有效的適合吹填砂場地的降水方法，尤為重要。由中建二局二公司承建的原水處理工程，在深基坑施工中采用“深井管井+疏導(dǎo)井”的降水施工方案，取得了良好的降水效果且大幅降低了費(fèi)用成本。2 特點(diǎn)1) 降水方法科學(xué)、經(jīng)濟(jì)，“深井管井+疏導(dǎo)井”方法在滿足降水需求的前提下，大大降低了降水費(fèi)用。2) 解決了復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)中層間滯水影響降水的技術(shù)難題。3) 在多家施工單位實(shí)踐的基礎(chǔ)上，自主創(chuàng)新，研究制定的新工法，具有廣闊的應(yīng)用、推廣前景。3 適用范圍本工法最為適合曹妃甸島或類似的吹填砂場地。疏導(dǎo)井的應(yīng)用，解決了地質(zhì)結(jié)構(gòu)層中滯水層影響降水的技術(shù)難題，是一項(xiàng)可以普遍推廣使用的技

3、術(shù)。4 工藝原理“深井管井+疏導(dǎo)井”的降水方法關(guān)鍵是疏導(dǎo)井的應(yīng)用，而疏導(dǎo)井的作用原理就是“打穿滯水層，讓滯水層不再滯水”。曹妃甸島土質(zhì)主要為粉砂層，因地下水量大，適合選用深井管井降水，但因吹填層下即為原始老海底，覆蓋有一層3002000厚的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，屬不透水層，將降水井附近的地下水降落曲線截?cái)?，使管井降水難以形成整體的降水漏斗，管井的降水輻射半徑大大降低，嚴(yán)重影響降水效果。而過多的增加管井，又無形中增加了大量的工程成本。采用一定數(shù)量的較淺無砂管井做疏導(dǎo)井，穿透滯水層，將滯水層上滯留的地下水疏導(dǎo)入下層沙土層中，再用適量的深井管井將地下水排出。疏導(dǎo)井加密了降水管井間的間距，與管井一道形成了有

4、效的水流隔斷帷幕，解決了降水管井間距大截不住地下水水平滲透水流的問題。淺井靠水的自滲性疏導(dǎo)水流，因深度淺，并且不用布設(shè)水泵電線等設(shè)施，所需費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于深井降水管井。這樣既達(dá)到了降水目的，又節(jié)約了大量成本，降水方法既科學(xué)又經(jīng)濟(jì)。5 工藝流程操作要點(diǎn)疏導(dǎo)井即為淺埋深的管井，工藝流程同深井管井，但不需布設(shè)水泵。管井、疏排井布置方案確定井點(diǎn)測量定位鉆孔機(jī)就位、鉆井疏導(dǎo)井施工流程吊放無砂井管深井管井施工流程回填砂礫過濾層洗井安裝水泵及控制電路降 水降水完畢封井8/86 材料所需的主要材料為：1) 井管井管采用無砂混凝土透水管，內(nèi)徑須大于水泵直徑，并有一定操作間隙，以確保外徑為232mm的水浸式工程潛水泵

5、檢修運(yùn)行不卡泵。一般工廠化制管機(jī)生產(chǎn)的井管，定型管徑為30cm，壁厚為3cm，滿足要求。2) 濾布采用雙層100目玻璃絲布作濾布，防止被保護(hù)土層中的砂質(zhì)土顆粒經(jīng)地下滲流液化流失，從而避免地基擾動(dòng)破壞。3) 濾料采用潔凈級(jí)配良好的中粗砂，井管四周濾料必須均勻以確保出水通暢。7 機(jī)具設(shè)備成井機(jī)采用反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆井機(jī)。曹妃甸島地下水質(zhì)為海水，腐蝕性強(qiáng)，采用油浸式潛水電泵性能較好，型號(hào)根據(jù)水量計(jì)算確認(rèn)。8 勞動(dòng)組織及安全施工中執(zhí)行建筑機(jī)械使用安全技術(shù)規(guī)程JGJ332001、施工現(xiàn)場臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范JGJ462005。9 質(zhì)量要求要確保成孔的垂直度，成孔鉆機(jī)底座穩(wěn)固，開鉆時(shí)，精確檢查鉆桿的垂直度，這樣

6、成孔垂直度好，安裝的井管和成孔同心，成孔過程中要防止孔壁坍塌。10 效益分析采用“深井管井+疏導(dǎo)井”降水方法，在滿足降水要求的情況下，減少了管井的數(shù)量，減少了設(shè)備、材料的投入。按曹妃甸目前市場行情，每少打一米的降水井，節(jié)約費(fèi)用90元，打一口疏導(dǎo)井比打一口降水管井可節(jié)約成本9001300元。首鋼新址占地1800萬平方米，有數(shù)百萬平米的基坑降水工程，按每平米節(jié)約20元降水費(fèi)用計(jì)，可節(jié)約上億元費(fèi)用，社會(huì)效益巨大。11 應(yīng)用實(shí)例目前已有幾十家大型施工企業(yè)進(jìn)駐曹妃甸島施工，在此選用四家較具有代表性的深基坑降水方法，比對降水成本和降水效果。案例一：我單位承建的首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限公司原水處理工程位于曹妃甸

7、首鋼工業(yè)區(qū)經(jīng)三路與經(jīng)四路之間。場地地質(zhì)情況為：吹填沙場地，面層為粉砂，透水性高；吹填層下為原始老海底，土質(zhì)為淤泥質(zhì)粉土和粉土，厚度約為0.9m2m，屬不透水層，老海底土層下為砂土層，透水性高。其中供水泵站水池最大基礎(chǔ)埋深-8.0m，水池尺寸72*45m，地堪數(shù)據(jù)見下表：土層土質(zhì)土質(zhì)成分厚度透水性第層吹填沙（Qml）以粉砂、細(xì)砂為主0m-3.5m高第層粉質(zhì)粘土（Q4m）局部淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土-3.5m-4.4m不透水第層細(xì)砂（Q4m）細(xì)砂-4.4m-18.4m高第2層粉質(zhì)粘土（Q4m）層間夾粘土、粉砂夾層-18.4m以下低經(jīng)過計(jì)算，設(shè)計(jì)深井管井間距16m，井深19m，沿基坑周邊布置，共布置18口降水

8、井；疏導(dǎo)井8m深，在每兩口深井管井中間設(shè)一口、基坑中部均勻布設(shè)6口，共布設(shè)26口疏導(dǎo)井，疏導(dǎo)井兼做觀察井。潛水泵選用18臺(tái)QY8.4-40-2油浸式潛水電泵，疏導(dǎo)井中不設(shè)水泵。降水井平面布置示意圖見下圖：降水計(jì)算簡圖見下圖：降水5天后開始基坑開挖，基槽土干燥，降水效果良好，平均每平米降水費(fèi)用約17.3元（不含電費(fèi)）?；矍闆r見下圖：案例二：某甲公司施工的電纜隧道工程，基槽寬16m ，基礎(chǔ)開挖深度-8.4m，開挖后在-3.0m處遇滯水層。降水方案采用單排降水井，管井間距8m，井深20m，平均每平米基槽費(fèi)用約16.8元（不含電費(fèi)）。施工過程中遇大雨，因無降水井一側(cè)邊坡的滯水層滯水涌出，沖刷邊坡，基

9、坑積水，難以進(jìn)行施工。基槽情況見下圖：案例三：某乙公司施工的綜合管網(wǎng)工程，基槽寬12m，基礎(chǔ)開挖深度-8.0m，降水方案采用在基槽兩側(cè)布設(shè)雙排降水井，管井間距12m，井深20m，平均每平米降水費(fèi)用約29.9元（不含電費(fèi)），基槽-2.0m處有滯水層，有少量滯水，降水效果不理想，勉強(qiáng)可以滿足施工需要，但遇大雨天氣風(fēng)險(xiǎn)大 ?；矍闆r見下圖：案例四：某丙公司施工的大型水池工程，基坑尺寸為296m×191m，基槽深度6.15m，基坑周邊布置環(huán)狀井點(diǎn)深井管井，井距7.6m，中部布設(shè)一排深井管井，井距4.8m，共布設(shè)深井管井190口，管井深度為18m 。平均每平米基槽費(fèi)用約6.7元（不含電費(fèi)）。降水20天后，基坑開挖時(shí)發(fā)現(xiàn)，基槽中間區(qū)域-3.5m滯水層處滯水嚴(yán)重，因土方要求分層開挖，施工機(jī)械無法在上面施工，降水方案失敗。只得增加降水費(fèi)用，重新采取降水措施?；矍闆r見下圖：總結(jié)：通過列表對以上四個(gè)案例比較：單位名稱地質(zhì)情況降水方法降水費(fèi)用（元/m2）降水效果我公司-3.5m遇滯水層深管井+疏導(dǎo)井17.3好甲公司-3.0m遇滯水層深管井16.8差乙公司-2.0m遇滯水層深管井35.9較好丙公司-3.5m遇滯水層深管井