浅谈轻型井点降水在桥梁基坑施工中的应用

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摘要：当基础处于粉土液化层时，在基坑开挖施工中常常会遇到地下水。本文结合工程实例对基坑支护、轻型井点降水的施工方法进行了总结与探讨。

关键词：基坑地下水 措施粉土液化层轻型井点降水

Abstract: when the foundation is in the liquefaction of silty soil layer, in construction, often encounter groundwater excavation. This paper summarized and discussed the construction method of the foundation pit, the light well point precipitation.

Keywords: groundwater measures liquefaction of silty soil layer of light well point precipitation

TU46+3

1、工程概况

淠河特大桥全长1344m，桥梁基础设计为钻孔灌注桩和承台基础。桩基采用1.0m和1.25m两种直径钻孔灌注桩，桩长在40~50m，共有41个承台，墩台高度在5.5~9.5m，承台采用2层，高3.5m，承台平面尺寸为13*8m，基坑开挖深度在4.02~7.23m，承台顶距离地面高度0.57m~3.73m。承台施工时基坑开挖深度为4m。

2、工程地质、水文条件

大桥桥位沿线工程地质情况复杂，不良地质与特殊条件分布广泛，桥梁基础范围地层主要为粉土、粉砂、粉质粘土，位于地震动峰值加速度0.20g（Ⅷ度）的8度地震区（液化现象通常出现在7度以上的地震场地，地面水平加速度峰值0.1g可以作为一个门槛值），粉砂及粉土层属于地震液化层，且具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、透水性差和强度低的特性（承载力普遍低于160kpa）。大桥桥位处地面以下15m范围均为粉土液化层，局部夹杂粉质黏土。粉土的渗透系数在0.1~0.5m/d。

桥位区地下水主要为第四系孔隙潜水、基岩裂隙水、岩溶水。主要受大气降水补给。地下水位埋深浅，地面以下1.5m有水。

3、基坑降水方案初步确定

基坑地面以下1.5m粉土层开挖后呈现液化流塑状。由于粉土液化主要由于土层受到剪切应力和扰动后，有效应力小或等于零，孔隙水压力促使粉土液化流动，结合现场实际情况，采取轻型井点降水措施，以降低地下水位至基坑底面以下，减少孔隙水压力，避免基坑土层的液化，地下水降水标高满足基坑开挖及干施工的要求，并且不因地下水位的变化，对基坑周围的环境和设施带来危害。

根据基坑土层情况、降水深度要求、周围环境等综合考虑，选择环形轻型井点降水方案先降低地下水至坑底面以下0.5m后，按1：0.2的坡度放坡开挖基坑。根据计算结果，开挖深度5m以下的采取一级井点降水。

4、轻型井点降水方案概述

轻型井点降水即在基坑土方开挖之前，用真空（轻型）井点深入含水层内，用不断抽水方式使地下水位降至坑底以下，同时使土体产生固结以方便土体开挖。

轻型井点降水设计主要内容包括：井点降水方法、井点管长度、构造和数量；降水设备的型号和数量；井点系统布置图；井孔施工方法及设备；质量和安全技术措施；降水对周围环境影响的估计及预防措施等。

根据以往类似施工经验和计算，针对大桥不同地质条件和不同开挖深度的基坑采取一级轻型井点降水措施抽干基坑内地下水后，再开挖基坑。

采取一级井点降水的基坑开挖深度均按照4.5m设计，基坑顶部开挖平面尺寸分别为17.75m×21.15m和18.75m×23.75m。具体计算和设计方案详见井点降水计算书和各轻型井点降水系统布置图。

5、真空井点结构和施工的技术要求

5.1 一般要求

A、降水设备的管道、部件和附件等，在组装前必须经过检查和清洗。滤管在运输、装卸和堆放时应防止损坏滤网。

B、降水井孔应垂直，孔径上下一致。井点管应居于井孔中心，滤管不得紧靠孔壁或插入淤泥中。

C、井孔采用湿法施工，冲孔所需的水流压力控制在250~500KPa，在填灌砂滤料前应把孔内泥浆稀释，待含泥量小于5%时才可灌砂，滤料填灌至地面以下1m，滤料采用洁净的中粗砂砾，地面以下1m范围用粘土封孔。

D、井点管安装完毕应进行试抽，全面检查管路接头、出水状况和机械运转情况。一般开始出水浑浊，经一定时间后应逐渐变清，对长期出水浑浊的井点应予以停闭或更换。

E、降水施工完毕，根据结构施工情况和土方回填进度，陆续关闭和逐根拔除井点管。土中所留孔洞应立即用砂土填实。

5.2 机具设备

真空井点系统由井点管（管下端有滤管）、观测管、连接管、集水总管、抽水设备、供电设备等组成。

A、井点管：

井点管采用直径φ50×3.5mm的钢管，长度6m，管下端另配有滤管和管尖（滤管与井点管焊接连接，滤管长1m），滤管直径、管材与井点管相同，管壁上渗水孔直径10~15mm，呈梅花状排列，孔间距控制在30~40mm，孔隙率应大于15%，滤管管壁外设2层滤网，内层滤网采用30~80目的金属网或尼龙网，外层滤网采用3~10目的金属网或尼龙网，管壁与滤网间采用金属铁丝绕成螺旋形隔开，滤网外面再绕一层金属铁丝，根据现场情况，可设置3层滤网。井点管和滤管可采用钢管自己加工。

B、连接管和集水总管

连接管采用直径50mm的透明软塑料管或胶皮管，每个井点管配一根；集水总管一般用直径100mm左右的钢管分节连接，制成1m节段，各节段之间用三通连接，并使三通与连接管连接。

C、抽水设备

根据抽水机组的不同，真空井点分为真空泵真空井点、射流泵真空井点和隔膜泵真空井点。本次采用真空泵真空井点。

真空泵真空井点由真空泵、离心式水泥、水气分离器组成，有定型产品供应，这种真空泵真空度在67~80KPa，带动井点数多，降水深度较大（5.5~6m），但设备复杂，维修管理困难，耗电多，适用于较大的工程降水。

D、供电设备

由于现场没有高压电，计划采用发电机供电，考虑投入30KW发电机24小时发电供应抽水设备用电，每台发电机可同时供应4套真空泵真空井点设备（即4个基坑降水用电）。

5.3 井点布置

井点布置根据基坑平面形状和大小、地质和水文情况、工程性质、降水深度、周边地形等决定。有单排、双排、环形井点，本次采用环形井点，靠便道侧布置在便道与基坑之间，在小桩号方向靠便道侧转角处设置4m挖土通道；井点管距坑壁0.5m（一般不应小于1~1.5m，但经过试验，0.5m的间距能够满足要求）；井点间距按1m设置（一般为0.8~1.6m）；一级降水井点管埋深控制在5.6以上；为方便井点管与连接管安装，井点管露出地面高度在0.2~0.3m。为保证井点管埋置深度，一级井点降水基坑可先将原地面挖除1m以上后再安装井点管。

5.4 井点管埋设

井点管埋设采用冲孔法成孔或射水法均可，井孔直径控制在30cm以内，孔深比滤管底深1m（一般要求深0.5m~1m）。在井点管与孔壁间及时用中粗砂填灌密实，投入滤料数量应大于设计量的85%，冲射成孔、井点管安装、滤料填充的三个工序要连续进行，防止泥浆和粉土混入过滤层，影响抽水效果。在地面以下1m范围采用粘土封孔。