中国水利水电第十一工程局有限公司 河南郑州 450001
摘要：在水利工程施工中要确保临水基坑的稳定，降低并疏干地层中的地下水是其中的关键，在黑龙江三江治理工程闸站施工中，经过反复论证，采用深井降水替代防渗墙，节约了工期，降低了成本，整个施工过程快速、安全、高效、达到了预期效果，对富水厚砂砾层地质条件下基坑降水施工有一定的借鉴作用。
关键词：深井降水、防渗墙、降水试验
1 工程概况
该工程位于黑龙江省东北部，闸址位于河床及漫滩上，为灌排两用水闸。基坑上开口投影尺寸230×200m，最大开挖深度13.54m，揭露的地层岩性主要有：①低液限粉土、②级配不良中砂、③级配良好中砾、③-1级配不良中砂、④低液限粉土、⑤级配良好中砾、⑥低液限粘土、⑦级配良好中砾等。
闸址区地下水为第四系孔隙潜水，含水层岩性为级配良好中砂、级配良好中砾，地下水与河水水力联系密切，水位随黑龙江水位变化而波动。
2 深井降水与原设计比较
2.1 工期比较
2.1.1原设计工艺
原设计闸站基坑四周布置多头小直径水泥搅拌桩，成墙厚度30cm，打设22.84m～22.94m，轴线长度899m。
施工采用ZCJ-25型3轴一次成墙搅拌桩机，下沉速度V≤1.0m/min，提升速度V≤2m/min。一次施工长度960mm，总单元数为899/0.96（1+0.12）=1049个，一个单元所需时间为22.89×3=68.67min，则总打设时间为1049×68.67min=1200小时，考虑移机、调整及白天有效施工时间，每天按12个小时计算，一台设备需施工100天，配置两台需50天时间，考虑雨季有效施工天数因素，两台设备需施工2~3个月，同时由于防渗墙仅具备截渗功能，不具备疏干功能，防渗墙施工完成后并不能立即进行基坑开挖。
2.1.2 深井降水工艺
降水井成孔采用SPC100反循环钻机，降水井深度25m左右，成孔直径800mm，单台循环钻机每天可施工2～3口降水井，采用2台循环钻机10天可完成降水井布设，考虑设备故障、天气原因、管线布置及洗井等因素，采用2台循环钻机15天即可完成全部降水井施工并投入使用。降水井超前运行5~7天即可进行基坑上层土方开挖，大大提前了基坑开挖时间。
2.2 施工难易程度比较
根据多头小直径水泥搅拌桩试桩情况，钻机钻进至地面以下14.0m处出现钻杆抖动、卡钻现象，并能听到钻头摩擦坚硬障碍物的声响，底部存在较为集中的且颗粒较大的砾石，施工难度极大。
降水井采用反循环钻机进行成孔，施工难度较小。
2.3 投资比较
2.3.1 原设计工艺
依据合同工程量清单多头小直径搅拌桩防渗墙共20060m2，每平米单价145.46，街津口闸多头小直径搅拌桩防渗墙投资共计20060×145.46=291.793万元。
2.3.2 深井降水工艺
深井降水工艺降水井施工及运行费用350万元左右。与原设计工艺相比增加约60万元。
3 深井降水工程设计
3.1 水文地质参数的确定
3.1.1 抽水试验
⑴ 试验井的结构及平面布置
试验井井深为21m，成井直径800mm，井管采用直径500mm的钢管，其中下部15m为桥式滤水管作为过滤器，上部为实管，花管外包60目滤网2层，滤料为豆石(1-5mm)。
1#、2#、3#观测井井深21m，成孔直径500mm，井管全部采用直径300mm的UPVC管，下部15m为花管，滤料为豆石(1-5mm)。
⑵ 抽水设备
抽水试验选用两种型号的水泵进行两次降深抽水试验：
第一次降深采用250QJ80-20/7.5型潜水泵，第二次降深采用250QJ125-32/18.5型潜水泵。
⑶ 试验步骤
由于考虑到地下水含水层岩性为砂砾层、渗透系数较大、抽水井水位降深较小，因此试验采用单井稳定流两次降深进行数据收集及计算。
① 先进行单井一次降深抽水试验：抽水井采用水泵(250QJ80-20/7.5)抽水、1#、2#、3#观测井进行观测。一次降深抽水稳定后停机恢复水位，并更换水泵。
② 二次降深抽水试验：恢复水位稳定后，采用水泵(250QJ125-32/18.5)抽水。1#、2#、3#井进行观测。二次降深抽水稳定后停机恢复水位，并更换水泵。
⑷ 试验成果
抽水试验流量、降深水位观测成果汇总表
H1——水泵净扬程（m）；水泵安装高程29.50m，地面高程51.0m左右，取H1 =21.5m ；
h——管路损失扬程（m）；排水管为钢管，经查表 h取5m；
V2/2g——泵出水口处的动能损失水头（m）。取0.14m。
将数据代入上式可得H=21.5+5.0+0.14=26.64m，选择水泵时水泵的额定扬程按计算总扬程的1.1倍计算，则水泵扬程按29.3m左右选取。
考虑不同时期降水需求存在差异，为避免超降或降水深度不足等情况的出现，影响降水效果，为保证降水效果及成本最小化，同时根据计算流量Q=134.6m3/h；扬程H=29.3≈30m，经分析对比及现场试验确定经济适用的降水设备主要采用250QJ125-32-18.5、250QJ140-30-22及175QJ80- 33-11型潜水泵。
3.2.8 井群平面布置
考虑基坑补水方向，基坑上、下游侧各布置8眼井，间距23.0m；左侧布置5眼井，右侧布置4眼，间距20m。
4 实施效果
闸站基坑采用深井降水施工工艺替代了原设计的防渗墙施工工艺与围堰填筑同步实施，基坑开挖时间较原施工工艺提前30天，同时结合基坑开挖及基础施工进度实时进行优化调整，基坑始终处于无水状态下，极大的方便了施工人员操作，节约了工期，又降低了成本，整个施工过程快速、安全、高效、达到了预期效果。
5 经验与建议
⑴基坑降水设计及施工应按照施工的要求，根据不同的地质、水文地质条件及施工进度安排，结合局部临时强排及明排，不可一味的全面降低地下水，造成资源浪费；
⑵现场的抽水试验对整个降水工程具有指导性作用，所以正式开始施工前，最好进行现场抽水试验，取得实际渗透系数、影响半径、抽水设备等重要数据。
⑶井点施工时，洗井是一道不可缺少的工艺，且洗井要及时，井洗的好坏，关系到降水井的出水量，直接影响降水效果。
⑷在利用均质、稳定流裘布依公式进行降水井设计计算时，假设状态较为理想，由于群井叠加效应的影响，计算所得的降水井数量偏大，应适当减少。
参考文献
⑴《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）
⑵ 姚天强、石振华《基坑降水手册》中国建筑工业出版社 2006年
论文作者:李清伟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第32期
论文发表时间:2018/1/17
标签：基坑论文; 防渗墙论文; 深井论文; 水泵论文; 扬程论文; 直径论文; 钻机论文; 《基层建设》2017年第32期论文;