佛山市顺德区均安镇国土城建和水利局 广东 佛山 528300
摘 要:本文主要针对排涝泵站基坑的降水施工展开了探讨，通过结合具体的工程实例，对工程实例的进行作了详细的阐述，并为施工基坑降水的方案作了系统的比选，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。
关键词:基坑；降水；探讨
排涝泵站作为我国水利建设的重要部分，对其的基坑施工需要有足够的重视，特别是降水施工的进行。因此，我们就需要制定科学合理的施工方案，并严格按照方案步骤进行施工，从而为降水工程带来帮助。
1 工程概况
某排涝站主要功能是抽排团结圩内涝水。装机5台，单机容量250kW，降压站布置1250kVA主变压器一台。主体工程包括: 压力水箱、控制竖井、连接段、泵室、前池、出水箱涵，站前节制闸、防洪闸首和出水池。另外还有降压站、厂区道路、管理房等。
2 工程施工特性
工程区堤内场地较开阔，施工布置较方便，堤外略嫌狭小；施工项目较多、工期紧、单项作业强度高，施工中机械化程度要求较高；各种建筑材料距离施工现场运距较远，运输机械需求量较大；施工季节性强，泵房～出水池段建筑物受外水位限制及雨情影响较大。
3 工程地形及地质条件
排涝站圩内地面高程12.20～12.98m，沟塘众多，塘底高程一般在10.50m左右。右岸堤顶高程16.66～17.29m，宽度一般为5.8m,河底高程6～9m。
根据本次勘察成果，拟建场地地层主要由人工回填土(Ⅰ-1)灰褐色～黄褐色粉质粘土，可塑状态，层顶分布高程16.96～13.18m，层底分布高程8.00～8.02m，层厚5.0～8.6m；粉质粘土(Ⅱ-1)土体一般呈软可塑状态，层顶分布高程9.87～9.95m，层底分布高程8.97～8.95m，厚度0.90～1.00m；淤泥质粉质粘土(Ⅱ-2)土体一般呈流塑状态，层顶分布高程6.76～8.95m，层底分布高程4.96～6.52m，厚度1.50～3.10m；淤泥质粉质壤土(Ⅱ-3)土体一般呈流塑状态，层顶分布高程5.85～3.62m，层底分布高程-0.36～0.62m，厚度3.30～6.20m；粉细砂(Ⅱ-4)呈透镜体分布，松散状态，层顶分布高程5.82～6.52m，层底分布高程3.62～4.52m，厚度2.00～2.20m；粉质粘土(Ⅲ)土体一般呈硬塑状态该层层顶分布高程2.23～2.24m，层底分布高程-0.37m，层厚2.60m。
泵站位于冲积湖圩区，站房基础下分布的多为淤泥质粉质粘土、淤泥质粉质壤土，粉细砂在堤基内呈透镜体分布，且穿堤基，与河道相通。淤泥质粉质粘土、淤泥质粉质壤土渗透系数4.10×10-8～6.80×10-6cm/s，土体具有弱～微透水性；粉细砂渗透系数在I×10-4～I×10-3cm/s左右，土体具有中等透水性。
拟建场地内地下水类型为第四系孔隙水，主要赋存于淤泥质粘土、粉细砂中，主要受大气降水补给，以地表蒸发和向低洼处排泄(沟塘和河道)为其主要排泄方式，地质勘探期间，场地内稳定地下水位埋深2.00～3.50m，分布高程11.02～11.82m，高于建基面高程；排涝站泵室建基面高程7.0m左右，泵室及穿堤涵箱基础下存在中等透水的砂层，施工过程中需降低地下水来保证工程顺利实施。
4 施工基坑降水方案比选
本工程建筑物建基面高程分别为站前节制闸高程8.3m、前池及岸墙高程7.1m、泵房(含泵室、压力水箱、竖井控制段)高程7.0～8.9m、出水箱涵(含防洪闸首，下同)高程8.9～8.7m。建筑物建基面离粉细砂层顶距离0.5～2m、低于地下水面线约2～5m；根据以上分析，必须在工程施工期内降低地下水位和截断地下水补给才能保证施工基坑边坡稳定和永久建筑物工程顺利实施。实施前比选布置深井降水与水泥土搅拌桩防渗墙围井两种处理方案。
方案一:深井降水方案设计
(1)基坑等效降水半径ro
根据泵室、前池等的平面布置，将基坑纳入深井群降水范围，平面尺寸为130m×30m，将井圈范围作为一个大井。
基坑等效降水半径ro按下式计算
ro=0.29(a+b)
式中a、b—分别为基坑长、短边，a=130m,b=30m。
经计算ro=46.4m。
(2)降水影响半径R
式中:s为降水深度，s=11-3=8m；
k—渗透系数，k=5.05m/d。
H—含水层厚度，H=7m。
经计算R=95.13m。
(3)基坑涌水量计算
将基坑作为一口大井，均质含水层承压～潜水非完整井坑涌水量计算公式如下:
式中:γ0—矩形基坑等效半径，γ0=46.4m；
s—基坑水位降深，S=8m；
k—渗透系数，k=5.05m/d；
R—降水井影响半径，R=95.13m；
H—含水层厚度，H=7m。
h—基坑中心水面线至砂层底的深度，h=3.5m。
经计算Q=1156m3/d。
(4)井出水量计算
设计滤管内径0.3m，外径0.4m，单井出水量按下式计算:
式中:rs—透水管半径(m)，rs=0.15m；
l—透水管进水段长度(m)；
k—含水层渗透系数(m/d)。
经计算，单井出水量为190m3/d。
(5)深井数量确定
降水井数量n按下式计算
取n=7口井。
就理论计算而言，7口井即可满足基坑降水要求，考虑到某河河水的直接补给，尚需适当增加井的数量。根据工程经验，井间距一般为20m左右，本站需降水的基坑尺寸为130m×30m，临河侧需要加密布井故共需布置10口深井。
(6)井管结构
根据单井出水量计算及地质分布情况，确定井底高程为1.0m，井口高程为12.0m，井深11.0m。1.0m～2.0m高程为钢筋砼有底沉淀管段，2.0m～11.5m高程为无砂砼滤水管段，11.5m高程至地面为普通砼盲管。
盲管采用内径为0.3m，外径为0.4m的C20普通钢筋砼管。透水过滤管采用水泥无砂砼管，井管接头均须用0.3m宽无纺土工布包扎严密，透水管外包二层80目尼龙丝网布，透水管外壁至井管孔土壁之间环形空间填充洗净的中粗砂，径向厚度0.2m，顶部不透水管外用粘土球捣实至地面。
埋设井管的造孔直径为0.9m，采用钢套筒护壁清水钻进。
(7)深井抽水泵配置
每口井内配扬程15m、流量15m3/h潜水泵1台，另降水基坑按深井数的50%配备用泵。
(8)降水水位观测系统
为了监测群井运行过程中的降水效果，以便随时调整井群运行工况和控制数据，保证降水正常运行及施工期对已有建筑物可能造成的危害，须设置降水观测系统。本工程共需布置4根临时测压管，观测地下水位变化。根据测压管水位控制深井的运行，并尽量实行自控运行。
(9)深井封堵
主体工程完成后，撤出井中的抽水设备，并对深井进行分层封堵。砂层内封堵材料采用反滤料回填，砂层以上段采用粘性土料回填，回填应逐层填实。
方案二:水泥土搅拌桩防渗墙围井方案设计
工程建筑物基础持力层均为淤质软土层，地基处理方案采用水泥土搅拌桩提高地基承载力。水泥土搅拌桩主要目的是截断地基下透水性较强的粉细砂透镜体，确保施工时基坑抗浮稳定满足要求。
防渗墙由四段组成:堤脚线外侧防渗墙，轴线长60m；东侧防渗墙，轴线约长70.9m；西侧防渗墙，轴线约长74.96m；内圩侧防渗墙，轴线约长50.0m。搅拌桩呈壁状布置，平面上防渗墙呈“口”字形。外河侧搅拌桩首尾和东西侧外河端处搅拌桩相连，东西侧内圩端搅拌桩越过细砂层透镜体，嵌固在淤质粉质壤土层(Ⅱ-4)中，在平面上形成封闭的防渗墙，全面围封粉细砂层。
防渗墙墙顶高程的确定，根据基坑开挖高程结合现场地形确定，在外河围堰填筑完成和12m高程平台形成以后，在设计堤脚线外侧0.3m(防渗防冲墙轴线，下同)和堤防两侧开挖边坡12m高程2m宽平台外边线0.5m处实施防渗墙。
水泥土搅拌桩分两种桩长布置:对于外堤脚线水泥土搅拌桩，其不仅在施工期作为临时工程起防渗作用；同时在以后的运行期作为永久工程起防冲作用———护岸保堤，确保工程处堤防稳定。由此确定此段水泥土搅拌桩桩底至老粘土层顶，桩顶高出设计堤脚线高程11m以上0.5m，即桩顶高程11.5m，平均桩长约9m。对于东西及圩内侧水泥土搅拌桩，其纯粹作为临时防渗工程。因此，其只需截断粉细砂透镜体并深入上下相对不透水层一定深度即可。考虑其作为临时工程，深入上下相对不透水层各0.5m。根据地质报告，平均桩长约4.0m。
按深层搅拌法技术规范要求，水泥土防渗墙最小厚度不宜小于150mm，搅拌桩的搭接长度不宜小于100mm。
防渗墙墙体厚度按以下公式计算:
式中:S—有效厚度(m)；
△H—墙体两侧水头差(m)，取△H=6；
[J]—水泥土允许比降，取[J]=50；
ηj—系数，取ηj=1.1。
由上式计算得S=132mm。
在搅拌桩直径D=0.6m，桩距L=0.58m情况下，搭接处厚度为150mm，满足要求。
由此确定水泥土搅拌桩的布置,防渗防冲工程搅拌桩都呈壁状布置。对于东西及圩内侧搅拌桩，其防渗墙线长约175.86m，桩距0.58m，搭接处厚度150mm，共计313根桩；对于堤脚线外河侧搅拌桩，其轴线长约60m，桩距0.50，搭接处厚度300mm，共计156根桩；合计以上共需水泥土搅拌桩690m3。
由表1可见，方案二投资较方案一优。
表1 两方案工程投资比较
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深井降水施工工艺比较成熟，但施工期管理运行费用大，本工程砂层比较薄，降水效果不明显；水泥土搅拌桩防渗墙围井方案对施工机械要求高，但和主体工程地基处理方案一致；通过对两方案的地形、地质、主体工程地基处理方案、工期和工程投资等方面比较，综合权衡选定方案二作为推荐方案。
5 结语
综上所述，排涝泵站基坑降水施工质量的好坏将影响着排涝泵站基坑整体工程的施工，因此，我们必须要制定科学的方案，并以此为指导进行工程的施工，以保障降水的施工质量，从而给整体的工程施工打下坚实基础。
参考文献
[1]高瑞、万亚鲁.深基坑井点降水与封闭降水施工对比探讨[J].市政技术.2012（S1）.
[2]田大军.深圳市某排涝泵站超大深基坑支护方案优化[J].技术与市场.2010（12）.
论文作者:蔡列敏
论文发表刊物:《基层建设》2015年第35期
论文发表时间:2016/12/7
标签：高程论文; 基坑论文; 防渗墙论文; 工程论文; 深井论文; 细砂论文; 方案论文; 《基层建设》2015年第35期论文;