渭北新城秦王二路排污箱涵工程降水設(shè)計(jì)與施工

1、<p>　　渭北新城秦王二路排污箱涵工程降水設(shè)計(jì)與施工</p><p>　　摘要：本文通過(guò)對(duì)排污箱涵工程降水設(shè)計(jì)和施工的實(shí)踐，提出了對(duì)狹長(zhǎng)基槽進(jìn)行降水的設(shè)計(jì)思路和方法，揭示了在強(qiáng)透水砂卵石層中進(jìn)行降水施工的注意事項(xiàng)和工程經(jīng)驗(yàn)，供同類型工程參考借鑒。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：狹長(zhǎng)基槽單元體設(shè)計(jì)思路工程經(jīng)驗(yàn) </p><p>　　中圖分類號(hào)：TE42 文

2、獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　西安渭北現(xiàn)代工業(yè)新城秦王二路為規(guī)劃城市主干道，呈南北走向，設(shè)計(jì)寬度100m，道路工程南起鐵塔路，北至陜汽大道，為新建道路工程，全長(zhǎng)6Km。其南段長(zhǎng)1.2Km靠近渭河區(qū)段道路中心線下埋設(shè)市政排污箱涵。根據(jù)箱涵的設(shè)計(jì)圖：箱涵寬度4.6m，高度4.0m，箱涵底標(biāo)高344.00m，現(xiàn)地面標(biāo)高354

3、.30m，箱涵底面距現(xiàn)地面10.30m。箱涵整體埋藏于地下水位以下，必須對(duì)地下水采取降水措施后才能完成箱涵施工。 </p><p><b>　　水文地質(zhì)條件 </b></p><p>　　擬建場(chǎng)地地貌單元為渭河左岸一級(jí)階地，距渭河河道約3.0km，場(chǎng)地地形緩傾，北高南低，地層自上而下依次為：第四系全新統(tǒng)人工填土、沖積黃土狀土、中粗砂、卵石、粉質(zhì)粘土等。其中中粗砂③層、

4、卵石④層為主要含水層，埋藏于地表下2.8—8.0m之間，粉質(zhì)粘土⑤層中夾中粗砂薄層或透鏡體，埋藏于卵石④層之下，為次要含水層。該地下水主要接受大氣降水和地表水滲入補(bǔ)給，徑流方向?yàn)楸薄?，以人工開(kāi)采和自然蒸發(fā)消耗為主。 </p><p>　　巖土工程勘察報(bào)告揭示平水期地下水位埋深4.10m，水位年變幅2.0m左右，地下水類型屬潛水，砂卵石層地下水綜合滲透系數(shù)k值為25m/d。按照巖土工程勘察時(shí)的地下水位標(biāo)高350.

5、20m計(jì)算，地下水須降至標(biāo)高343.00m（箱涵底標(biāo)高下1.0m），水位降幅達(dá)7.2m。由于地下水位的動(dòng)態(tài)變化，2012年9月實(shí)測(cè)水位埋深2.90m，水位標(biāo)高為351.40m，高出勘察期間水位1.20m；為滿足工程需要，降水幅度將由7.20m增大至8.40m。水文地質(zhì)斷面圖如下圖。 </p><p><b>　　降水設(shè)計(jì) </b></p><p><b>　

6、　3.1設(shè)計(jì)思路 </b></p><p>　　該箱涵長(zhǎng)度達(dá)1200m，基槽寬度為32m，基槽長(zhǎng)寬比達(dá)37.5，為一個(gè)狹長(zhǎng)基槽。降水設(shè)計(jì)思路是：將狹長(zhǎng)基槽看成是由若干個(gè)有一定長(zhǎng)度的不大的基坑單元拼接組合而成，分析其中一個(gè)單元體，若這一單元體的中心水位降深滿足施工要求，那么，將這一單元體擴(kuò)展開(kāi)來(lái)，即向左、右平移Δx的距離，所得任一單元體中心水位降深也將滿足要求。這樣，整個(gè)箱涵基槽的降水將達(dá)到目的。如果單

7、元體長(zhǎng)度取值和一般的基坑長(zhǎng)度相當(dāng)，其計(jì)算結(jié)果和一般基坑降水的計(jì)算結(jié)果應(yīng)相似，設(shè)計(jì)方案可用大量的基坑降水設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行類比和反向驗(yàn)證。同時(shí)，相鄰單元體在抽水時(shí)存在相互干擾，將加大對(duì)方的降幅，屬正向影響因素，即當(dāng)所有降水井在抽水時(shí)，在相鄰單元體的影響下，所分析的單元體的中心實(shí)際降深將大于其理論計(jì)算的降深。單元計(jì)算時(shí)未考慮單元體之間的相互作用和影響，將其正向影響作為安全儲(chǔ)備。這一概念性設(shè)計(jì)理念是狹長(zhǎng)基槽降水設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想。 </p&

8、gt;<p>　　在上述概念性設(shè)計(jì)思路的指導(dǎo)下，根據(jù)勘察報(bào)告和可獲得的信息參數(shù)，對(duì)基槽降水進(jìn)行初步設(shè)計(jì)；再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水文地質(zhì)條件變化和場(chǎng)地附近降水資料和不斷收集得到的更詳盡的信息，進(jìn)行優(yōu)化、修改設(shè)計(jì)，動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)理念貫穿于狹長(zhǎng)基槽降水設(shè)計(jì)的全過(guò)程。 </p><p>　　由于場(chǎng)地臨近渭河，主要含水層為中粗砂、卵石層，其透水性能較好，根據(jù)場(chǎng)地附近降水工程資料反算，滲透系數(shù)K值在30—70m/d之間。綜合考慮

9、水平、垂直滲透兩種情況，降水設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)地層綜合滲透系數(shù)K值取50m/d，此值比勘察報(bào)告中的建議值25m/d大了1倍。降水工程檢驗(yàn)證明：K值取50m/d是符合砂卵石強(qiáng)透水層實(shí)際的。K值初設(shè)取25m/d，最終修正為50m/d，這本身就是動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)思想的體現(xiàn)。 </p><p><b>　　3.2設(shè)計(jì)計(jì)算 </b></p><p>　　根據(jù)降水設(shè)計(jì)思路，采用井點(diǎn)降水，在單元體

10、兩側(cè)按等腰三角形布設(shè)井點(diǎn)，井間距分別取10.0、15.0、20.0m，單元體長(zhǎng)度取30.0、60.0、100.0m、150m與井間距分別組合試算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)卧w長(zhǎng)度較小時(shí)，將單元體的降水設(shè)計(jì)擴(kuò)展到整個(gè)箱涵狹長(zhǎng)基槽有一定的風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)單元體長(zhǎng)度較大時(shí)，將單元體的降水設(shè)計(jì)擴(kuò)展到整個(gè)箱涵狹長(zhǎng)基槽又顯保守和浪費(fèi)。綜合分析認(rèn)為單元體長(zhǎng)度取一般工民建基坑的長(zhǎng)度較為合適。最終確定計(jì)算單元體長(zhǎng)度取60.0m，井間距取15.0m，k值取50m/d。水文地質(zhì)

11、計(jì)算結(jié)果如下：（在計(jì)算一些參數(shù)時(shí)采用不同的公式比較計(jì)算，綜合取值） </p><p>　?。?）、降水總面積：A＝ab=60*32=1920m2; </p><p>　　（2）、中心水位降深：＝8.4m； </p><p>　?。?）、地下水位埋深：取2.9m； </p><p>　　（4）、井點(diǎn)水位降深：＝11m </p>&

12、lt;p>　?。?）、抽水井管設(shè)計(jì)深度=水位埋深+2倍抽降深度+沉淀管長(zhǎng) </p><p>　　=2.9+2*10+5=27.9m≈28m；(經(jīng)驗(yàn)公式) </p><p>　　抽水井管設(shè)計(jì)深度HW=HW1+HW2+HW3+HW4+HW5+HW6=32m；（規(guī)范公式） </p><p>　　二者綜合取值：抽水井管設(shè)計(jì)深度HW=32m </p>&l

13、t;p>　?。?）、地層滲透系數(shù)：K=50m/d； </p><p>　　（7）、含水層厚度H=井深-水位埋深-隔水層厚度=32-2.9-8.0≈21m; </p><p>　?。?）、單元體等效大井半徑：=0.29(a+b)=26.68m； </p><p>　?。?）、等效半徑與影響半徑和：=2+=571.06m； </p><p>

14、;　?。?0）、抽水井半徑：＝0.3m </p><p>　　(11)、單井出水量：q=1.366*1990.62m3/d； </p><p>　　(12)、單元體總涌水量：=1.366*14493.98m3/d； </p><p>　　(13)、設(shè)計(jì)井?dāng)?shù)量：n=1.1Q/q=8； </p><p>　　(14)、抽水泵參數(shù)：82.94m3/

15、h。 </p><p>　　(15)、基坑中心實(shí)際降深： </p><p>　　S中心==9.06m﹥8.4m(設(shè)計(jì)要求值) </p><p>　　分析上述計(jì)算結(jié)果，其與一般的基坑降水計(jì)算結(jié)果具有類比性；若將1200m的狹長(zhǎng)基槽等效成一個(gè)大井，等效大井的半徑達(dá)357m，在單井深度、單井降深、滲透系數(shù)等與單元體計(jì)算參數(shù)相同的條件下，基槽中心降幅計(jì)算值為13.2m，亦滿

16、足工程需要。這里存在兩個(gè)問(wèn)題：一是基槽中心降深大于單井降深，這可能是單井在狹長(zhǎng)基槽中心的降深疊加效應(yīng)的表現(xiàn)，實(shí)際上是不甚合理的，應(yīng)取單井降深值(11.0m)作為狹長(zhǎng)基槽中心降深；二是單井出水量和狹長(zhǎng)基槽中心實(shí)際降深計(jì)算工作量和計(jì)算難度相當(dāng)大，是繁瑣和不易完成的。所以將整個(gè)狹長(zhǎng)基槽按等效大井進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，這一方法顯得僵化和死板，不是理想的方法。實(shí)際降水檢驗(yàn)證明，按照單元體進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果更加符合實(shí)際，達(dá)到了降水目的，是值得推薦的設(shè)計(jì)思路和方

17、法。 </p><p>　　降水井施工與抽水檢驗(yàn) </p><p>　　降水井施工與抽水按如下工序進(jìn)行：測(cè)量定位—鉆機(jī)就位—鉆進(jìn)成孔—置換泥漿—下設(shè)井管—回填濾料—砌筑井口—洗井—下泵試水—正常抽水等。其中測(cè)量定位、鉆進(jìn)成孔、下設(shè)井管、回填濾料、洗井等為關(guān)鍵工序。 </p><p>　　成孔采用正、反循環(huán)鉆機(jī)，鉆機(jī)按測(cè)放點(diǎn)就位，成孔時(shí)加入黃土、膨潤(rùn)土、下入護(hù)筒進(jìn)行護(hù)

18、壁，井深達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，抽渣換漿，利用專用卷?yè)P(yáng)機(jī)將500mm井管分段下入井內(nèi)，井管接頭間墊壓麻繩，接頭外采用編制袋包裹，用不少于3道鐵絲綁扎，采用竹片導(dǎo)正，井管與井管對(duì)齊，保證井管中心與井孔中心基本重合，管頂高出地面50cm；下管結(jié)束，在井管與孔壁間填入0.5cm的石灰?guī)r圓礫濾料；洗井采用水泵＋空壓機(jī)聯(lián)合洗井法，清渣徹底，洗井取得了較好效果；水泵放置在地面下22.0m左右，即位于現(xiàn)地下水位以下約19.0m處。開(kāi)始抽水時(shí)采用4寸泵，控制地

19、下水位平穩(wěn)下降，水位下降后采用4寸、3寸泵相間的布泵方式，抽水過(guò)程中定時(shí)觀測(cè)每個(gè)井的水位變化、單井出水量變化、總集水臨排管的流量變化等，做好降水記錄。 </p><p>　　經(jīng)過(guò)7天的控制性連續(xù)抽水，通過(guò)觀測(cè)孔量測(cè)，基槽中心線位置水位即降至標(biāo)高343.00m，滿足了降水設(shè)計(jì)和箱涵施工要求，證明單元體的概念設(shè)計(jì)思路是正確和實(shí)用的。 </p><p><b>　　工程經(jīng)驗(yàn) </

20、b></p><p>　　對(duì)于狹長(zhǎng)基槽降水取一定長(zhǎng)度的單元體進(jìn)行降水設(shè)計(jì)，這一概念設(shè)計(jì)思路是合理、實(shí)用的。單元體長(zhǎng)度不宜過(guò)大、也不宜過(guò)小，取50m—100m較為合適。 </p><p>　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況變化，隨著獲得的信息量不斷增加，及時(shí)修改和優(yōu)化設(shè)計(jì)，堅(jiān)持動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和信息法施工更加重要。 </p><p>　　降水檢驗(yàn)表明，對(duì)于渭河一級(jí)階地上的砂、卵石層，

21、綜合滲透系數(shù)取50m/d是符合實(shí)際的。 </p><p>　　在砂卵石層中成井，沉渣速率和沉渣厚度均較大，一晝夜沉渣厚度最大可達(dá)2.0—3.0m，遠(yuǎn)超出“大家”的想象。在砂卵石中降水，沉淀管長(zhǎng)度應(yīng)大于計(jì)算值3—5m，以保證單個(gè)降水井有足夠的體積容納沉渣，從而不影響單井的正常工作。箱涵降水井計(jì)算深度為28.0m，設(shè)計(jì)取值32.0m，從觀測(cè)結(jié)果看，設(shè)計(jì)取值仍不算大。 </p><p>　　在砂

22、卵石層中成井，防止孔壁坍塌成為一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，采用護(hù)筒、黃土泥漿、加入膨潤(rùn)土等措施是有效地。采用泥漿護(hù)壁措施后，洗井工作時(shí)間要足夠長(zhǎng)，力度要足夠大。 </p><p>　　設(shè)計(jì)中井管直徑宜大不宜小，一是單井實(shí)際出水量大，二是水泵易下入井內(nèi)，提吊檢修方便。 </p><p>　　在下入井管時(shí)必須有導(dǎo)正桿，保證井管整體垂直，井管與井管之間采取防砂涌入的措施，施工中同時(shí)使用管口鋪墊麻繩和包裹編織袋

23、兩種方法，有效地隔離了粉細(xì)砂的涌入。 </p><p>　　回填濾料是關(guān)鍵工序和環(huán)節(jié)。下管完成后必須及時(shí)足量地下入質(zhì)量合格的濾料，無(wú)濾料或?yàn)V料較少或?yàn)V料不合格都將大大影響單井出水量，縮短單井壽命，影響降水效果，甚至由于泥砂直接包裹井管而導(dǎo)致單井出水量很小，群井達(dá)不到降水目的。填料及時(shí)和填料量足量，單井出水量大，實(shí)際影響半徑大；停泵后井內(nèi)回水聲大，水路通暢，單井壽命長(zhǎng)。 </p><p>　

24、　單獨(dú)采用水泵洗井效果不明顯，水泵＋空壓機(jī)聯(lián)合洗井是值得推薦的方法。成孔結(jié)束后先采用鉆具對(duì)護(hù)壁泥皮劃割，在下管后采用水泵＋空壓機(jī)聯(lián)合洗井，這樣即達(dá)到了洗井的目的，又避免了在下管前洗井對(duì)砂卵石層孔壁造成坍塌。 </p><p>　　降水設(shè)計(jì)計(jì)算得出定值的單井出水量和抽水泵參數(shù)，這些參數(shù)往往是水位下降過(guò)程中的對(duì)應(yīng)參數(shù)，水位下降到目標(biāo)水位后，小型號(hào)的水泵就能滿足控制水位的要求。在該工程降水過(guò)程中采用了計(jì)算值4寸泵和比計(jì)

25、算值低一等級(jí)的3寸泵相間布泵，效果良好。 </p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　?、拧ⅹM長(zhǎng)基槽降水設(shè)計(jì)計(jì)算思路和方法值得探究，取“單元體”這一概念性的設(shè)計(jì)思路是一個(gè)合理和實(shí)用的方法。同時(shí)，動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和信息法施工應(yīng)貫穿于降水設(shè)計(jì)、降水施工、降水觀測(cè)和降水檢驗(yàn)的全過(guò)程。 </p><p>　?、?、在砂卵石層中成井，防止踏孔

26、和涌砂是關(guān)鍵問(wèn)題；采用水泵＋空壓機(jī)聯(lián)合洗井是重要方法；及時(shí)足量下入合格濾料是有效手段。 </p><p>　?、?、不同型號(hào)抽水泵結(jié)合使用，是對(duì)從開(kāi)始抽水到降水穩(wěn)定乃至水位恢復(fù)整體過(guò)程的全面理解，僵化的認(rèn)識(shí)降水計(jì)算所確定的單井出水量和水泵參數(shù)將是錯(cuò)誤的。 </p><p>　　參考文獻(xiàn)：1、《建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范》JGJ/T111--98 </p><p>