渭北新城秦王二路排污箱涵工程降水設(shè)計與施工

1、<p>　　渭北新城秦王二路排污箱涵工程降水設(shè)計與施工</p><p>　　摘要：本文通過對排污箱涵工程降水設(shè)計和施工的實踐，提出了對狹長基槽進行降水的設(shè)計思路和方法，揭示了在強透水砂卵石層中進行降水施工的注意事項和工程經(jīng)驗，供同類型工程參考借鑒。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：狹長基槽單元體設(shè)計思路工程經(jīng)驗 </p><p>　　中圖分類號：TE42 文

2、獻標識碼：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6Km。其南段長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)計圖：箱涵寬度4.6m，高度4.0m，箱涵底標高344.00m，現(xiàn)地面標高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>　　擬建場地地貌單元為渭河左岸一級階地，距渭河河道約3.0km，場地地形緩傾，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給，徑流方向為北→南，以人工開采和自然蒸發(fā)消耗為主。 </p><p>　　巖土工程勘察報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的地下水位標高350.

5、20m計算，地下水須降至標高343.00m（箱涵底標高下1.0m），水位降幅達7.2m。由于地下水位的動態(tài)變化，2012年9月實測水位埋深2.90m，水位標高為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 </b></p><p><b>　

6、　3.1設(shè)計思路 </b></p><p>　　該箱涵長度達1200m，基槽寬度為32m，基槽長寬比達37.5，為一個狹長基槽。降水設(shè)計思路是：將狹長基槽看成是由若干個有一定長度的不大的基坑單元拼接組合而成，分析其中一個單元體，若這一單元體的中心水位降深滿足施工要求，那么，將這一單元體擴展開來，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，整個箱涵基槽的降水將達到目的。如果單

7、元體長度取值和一般的基坑長度相當(dāng)，其計算結(jié)果和一般基坑降水的計算結(jié)果應(yīng)相似，設(shè)計方案可用大量的基坑降水設(shè)計和施工經(jīng)驗進行類比和反向驗證。同時，相鄰單元體在抽水時存在相互干擾，將加大對方的降幅，屬正向影響因素，即當(dāng)所有降水井在抽水時，在相鄰單元體的影響下，所分析的單元體的中心實際降深將大于其理論計算的降深。單元計算時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備。這一概念性設(shè)計理念是狹長基槽降水設(shè)計的指導(dǎo)思想。 </p&

8、gt;<p>　　在上述概念性設(shè)計思路的指導(dǎo)下，根據(jù)勘察報告和可獲得的信息參數(shù)，對基槽降水進行初步設(shè)計；再根據(jù)現(xiàn)場水文地質(zhì)條件變化和場地附近降水資料和不斷收集得到的更詳盡的信息，進行優(yōu)化、修改設(shè)計，動態(tài)設(shè)計理念貫穿于狹長基槽降水設(shè)計的全過程。 </p><p>　　由于場地臨近渭河，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)計計算時地層綜合滲透系數(shù)K值取50m/d，此值比勘察報告中的建議值25m/d大了1倍。降水工程檢驗證明：K值取50m/d是符合砂卵石強透水層實際的。K值初設(shè)取25m/d，最終修正為50m/d，這本身就是動態(tài)設(shè)計思想的體現(xiàn)。 </p><p><b>　　3.2設(shè)計計算 </b></p><p>　　根據(jù)降水設(shè)計思路，采用井點降水，在單元體

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

11、計算結(jié)果如下：（在計算一些參數(shù)時采用不同的公式比較計算，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>　?。?）、井點水位降深：＝11m </p>&

12、lt;p>　?。?）、抽水井管設(shè)計深度=水位埋深+2倍抽降深度+沉淀管長 </p><p>　　=2.9+2*10+5=27.9m≈28m；(經(jīng)驗公式) </p><p>　　抽水井管設(shè)計深度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)計深度HW=32m </p>&l

13、t;p>　?。?）、地層滲透系數(shù)：K=50m/d； </p><p>　?。?）、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)、基坑中心實際降深： </p><p>　　S中心==9.06m﹥8.4m(設(shè)計要求值) </p><p>　　分析上述計算結(jié)果，其與一般的基坑降水計算結(jié)果具有類比性；若將1200m的狹長基槽等效成一個大井，等效大井的半徑達357m，在單井深度、單井降深、滲透系數(shù)等與單元體計算參數(shù)相同的條件下，基槽中心降幅計算值為13.2m，亦滿

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

17、法。 </p><p>　　降水井施工與抽水檢驗 </p><p>　　降水井施工與抽水按如下工序進行：測量定位—鉆機就位—鉆進成孔—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。其中測量定位、鉆進成孔、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，鉆機按測放點就位，成孔時加入黃土、膨潤土、下入護筒進行護

18、壁，井深達到設(shè)計要求后，抽渣換漿，利用專用卷揚機將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。開始抽水時采用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，抽水過程中定時觀測每個井的水位變化、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7天的控制性連續(xù)抽水，通過觀測孔量測，基槽中心線位置水位即降至標高343.00m，滿足了降水設(shè)計和箱涵施工要求，證明單元體的概念設(shè)計思路是正確和實用的。 </p><p><b>　　工程經(jīng)驗 </

20、b></p><p>　　對于狹長基槽降水取一定長度的單元體進行降水設(shè)計，這一概念設(shè)計思路是合理、實用的。單元體長度不宜過大、也不宜過小，取50m—100m較為合適。 </p><p>　　根據(jù)現(xiàn)場實際情況變化，隨著獲得的信息量不斷增加，及時修改和優(yōu)化設(shè)計，堅持動態(tài)設(shè)計和信息法施工更加重要。 </p><p>　　降水檢驗表明，對于渭河一級階地上的砂、卵石層，

21、綜合滲透系數(shù)取50m/d是符合實際的。 </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2.0—3.0m，遠超出“大家”的想象。在砂卵石中降水，沉淀管長度應(yīng)大于計算值3—5m，以保證單個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。箱涵降水井計算深度為28.0m，設(shè)計取值32.0m，從觀測結(jié)果看，設(shè)計取值仍不算大。 </p><p>　　在砂

22、卵石層中成井，防止孔壁坍塌成為一個關(guān)鍵問題，采用護筒、黃土泥漿、加入膨潤土等措施是有效地。采用泥漿護壁措施后，洗井工作時間要足夠長，力度要足夠大。 </p><p>　　設(shè)計中井管直徑宜大不宜小，一是單井實際出水量大，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足量地下入質(zhì)量合格的濾料，無濾料或濾料較少或濾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，群井達不到降水目的。填料及時和填料量足量，單井出水量大，實際影響半徑大；停泵后井內(nèi)回水聲大，水路通暢，單井壽命長。 </p><p>　

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

25、算值低一等級的3寸泵相間布泵，效果良好。 </p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　⑴、狹長基槽降水設(shè)計計算思路和方法值得探究，取“單元體”這一概念性的設(shè)計思路是一個合理和實用的方法。同時，動態(tài)設(shè)計和信息法施工應(yīng)貫穿于降水設(shè)計、降水施工、降水觀測和降水檢驗的全過程。 </p><p>　?、?、在砂卵石層中成井，防止踏孔

26、和涌砂是關(guān)鍵問題；采用水泵＋空壓機聯(lián)合洗井是重要方法；及時足量下入合格濾料是有效手段。 </p><p>　?、恰⒉煌吞柍樗媒Y(jié)合使用，是對從開始抽水到降水穩(wěn)定乃至水位恢復(fù)整體過程的全面理解，僵化的認識降水計算所確定的單井出水量和水泵參數(shù)將是錯誤的。 </p><p>　　參考文獻：1、《建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范》JGJ/T111--98 </p><p>