禹门口东扩工程二标段富水软基处理

郭 涛

（山西省汾河灌溉管理局 祁县 030900）

禹门口提水东扩工程是山西大水网建设工程项目之一，工程位于山西省中南部，是向临汾、运城两市的新绛、稷山、襄汾、候马、曲沃、翼城六县（市）的工、农业以及农村生活供水的保障性给水工程。年供水1.61亿m3，包括农业和汾河生态用水8 095万m3，工业供水8 030万m3.

工程襄汾段汾河北4.7 km为内径2 m的PCCP管，管道埋深4.2～5.8 m，每节长度6 m，采用两道橡胶圈止水，在适当位置，设有排气阀、流量计等附属建筑物。

1 水文地质特性

1.1 流沙地层

据原设计柱状图资料显示，0～1m为低液限黏土，1～2.5 m为粉砂土夹细砂，2.5～6.3 m为粉细砂，一般称为流沙。其特点是，随水而动，容易形成塌方。

1.2 地下水位高

在桩号G17+080处进行开挖，地面高程为398.12 m，设计槽底高程为393.645 m，设计挖深4.475 m，地下水位距地面1.27 m（高程396.85 m）基坑水深达3.205 m.

1.3 区域补给充足

1）本区段水源补给充足，主要有：①距此500 m的汾河内常年流水；②附近农田一年浇地3～4次；③本区域降雨量大，多年平均降雨量504.8 mm.

2）从地形上看，此区域东、北、西三面高，只有靠汾河的南面低，而且地下含水层厚，所以此区域为一个天然的地下水库，库内水位的高低，水库蓄水量的大小，由汾河来水进行自动调节。

2 施工步骤

由于PCCP管道工程基础座落在Qpa1的粉砂土上。且距汾河主河道500 m左右，汾河中常年流水，致使地下水位高，因此做好基础的关键是降低地下水位，排除土体内多余的水分。然后分段施工，并保证紧凑连续，在PCCP管达到要求后进行分层覆盖，工序流程如下：

施工准备——打井排水——开挖地基——碎石垫层——安装PCCP管——打压试验——回填——清理场地。

3 排水方案

3.1 排水方式选择

经常性的排水方式有明沟排水和人工降低地下水位两种方式。人工降低地下水位的方式很多，按其排水原理分为管井排水法、真空井点排水法、喷射井点排水法、电渗井点排水法等。东扩工程地下水位高，距地面1～3.2 m，含水层为粉细砂渗透性较好，地下水的补给有距工程500 m的汾河常流水和工程附近农田每年3～4次的浇灌，地下水补给十分丰富。综上所述本工程适用于管井排水法。就是在工程开挖线附近打井，用水泵抽水，在井周围形成地下水漏斗，降低地下水位，保证工程质量。

3.2 基坑渗透量的确定

基坑渗透量是确定井距和水泵选用的关键所在，因基坑在透水的地层上，且地层都是粉细砂，所以可以按照1 m水头下1 m2基坑面积细砂的渗透流量0.16 m3/h来确定。每米基坑渗透面积为12.66 m2，渗透流量为0.16 m3/h，则每米基坑每小时的渗透量为2.33 m3.

3.3 井点数目确定

式中：n为井点数目；Q为渗透量；qmax为单井集水能力；

式中：rc为滤水管半径；l为滤水管长度；vf为允许流速；

式中：K为土的渗透系数，细砂土取K=2 m/d.

经计算得井点数目为每百米7.7眼井。

参照验算公式 d≈（15-20）2πrc

计算得最小间距为16.9 m

考虑到工程开挖方便，井点布置在基坑一侧，随管线一字形排开。为加快工程进度，快速降低地下水位取d=15 m.

3.4 水泵和电源的配备

单井集水能力qmax为28.92 m3/h，选取扬程为20～25 m，出水量在25～30 m3/h的潜水泵。因不同地段单井集水有差异，所以在实际工作中选用扬程为20～30 m，出水量在15～30 m3/h的潜水泵。

由于工程线路长，比较分散，所以电源的配备要根据工地现场的情况确定，接线方便的地方以接线为主，没有固定电源的地方要配备发电机。

4 基础开挖处理

4.1 管井降水

基础降水是工程开挖的关键，降低地下水位就是要保证在基础开挖和PCCP管道施工过程中保证基坑干燥，以利施工。本工程排水主要分为初期排水和经常性排水，初期排水安排在工程开挖前5～7 d，以降低地下水位为目的，通过连续不断地抽水使水位降到开挖面以下0.5 m；经常性排水，就是要通过观测地下水，根据数值，经常性排水保证干燥施工，并且要在回填以后才可以停止抽水。

4.2 开挖土方

流砂基础必须是干土体开挖，第一选用50马力的装卸机将表层土0.5 m放在外边线，保护好以利下步回复原位，以利耕种;第二再挖1 m左右，将土方放到远处;第三用1.6 t挖机，将土方一次挖到设计深度。注意：①放土要与修路和回填相结合；②因为下面的土体，含水量大，结构不稳定，要注意放土的位置；③因地下水位高，在施工中尽量避免机械作业对基础的挠动，避免出现弹簧土和涌水，凡出现此类现象的土体都必须及时处理掉，并换填石渣；④必须做到保持土体的原状。挖深达到设计标高后，经检查无异常情况时就马上组织进行碎石垫层回填。

4.3 碎石垫层

垫层设计选用级配良好的砂砾料或碎石作为管道基础垫层，注意粒径不大于25 mm和不小于2 mm的不得超过总量的45%.根据有关资料得知，在这种地层中选用0.3 m厚的垫层在碾压过程中会出现弹簧土，主要原因：①是土体刚脱水，土体中含水量大，容易塌方；②是垫层太薄，起不到支撑的作用。为保证工程质量需要做到：将垫层加到0.5～0.8 m厚；填料中掺10%左右粒径小于5 mm的石砂。运输倒料采用进占法，碾压时先静压两遍后再振动碾压四遍。以此分两层压实。

5 施工要点

5.1 深井安排要科学

在处理基础地下水位时，主要是如何确定降低地下水位的方法，本工程采用了管井法降水。这种办法是否成功，关键取决于施工时间、井的深度、数量和位置的布置、泵的抽水量等要素。这些要素成为保证基础安全施工的必要前堤。

5.2 夯实方法要轻压

排除地下水成功后，要及时合理选择基础的开挖方法，如施工机械类型、数量、作业程序等。开挖过程中还要密切对基础土体进行观察，发现问题要及时处理。关键注意不能重压，反复夯。

5.3 设计垫层需增厚

施工过程中对基础层状土体取样分析，合理确定换填介质、种类、铺填厚度、铺料方法、碾压方法等，并作压实试验。关键是由于基础土体刚离水体，含水率大，原设计0.3 m厚的垫层，根本经不起碾压，不能达到压实的质量要求，所以必须增加其厚度到0.8 m，并将两边三角地带用碎石回填。只有这样才能保证质量。

5.4 井内抽水要控制

井内抽水要控制，就是要掌握平衡状态，在基础处理和上部建筑物施工中，要科学正确地掌握排水量，使之既能保证地下水相对平衡状态，又不会给施工造成不便。

5.5 施工期间抽水不停

在整个工程回填覆盖前，应保持地下水位低于建筑基础面0.5 m以下，这是严格的要求，直到回填后方可停止抽排地下水。