轻型井点降水在锡二铁路桥梁基础工程中的应用

邓承德

（中铁二十三局集团第三工程有限公司，四川 成都611130）

1 工程简介

锡二铁路线，位于内蒙古自治区锡林郭勒盟境内，东起锡林浩特北站，途经阿巴嘎旗、苏尼特左旗，西至集二线西里站，新建正线全长375.805km，国铁Ⅰ级，单线，设计行车速度120km/h。本线东端通过锡林浩特地区连通锡乌线进入东北地区，通过锡林浩特～桑根达来～正蓝旗～曹妃甸线直达环渤海港口；西端与规划的二连浩特至西小召铁路贯通，通过集二线联通二连浩特国际口岸，构筑成内蒙古自治区东西铁路大通道北部辅助通道，构建二连口岸新的后方运输通路，形成锡盟煤炭外运通路，促进锡盟资源开发。

锡林河特大桥全长1324.6m（40-32m），设计桩基213根，墩台41个，墩身高度6～10米。位于锡林浩特市下游13km，在既有锡林河水库下，桥墩位于沼泽地和河床中，地下水丰富。承台基坑范围内覆土层依次为：①冲淤积淤泥质粉土(Q4al+h)：灰黑色，软塑，局部夹薄层粉土；②冲洪积粉砂(Q4al+pl)：潮湿～饱和，稍密，局部夹有植物根系及粉质黏土；③冲洪积细沙(Q4al+pl)：饱和，局部潮湿，松散，局部夹有薄层粉土，淤泥质粉质黏土及少量细粗圆砾，0～2.8m；④冲洪积细沙(Q4al+pl)：饱和，稍密，局部夹有薄层淤泥质粉质黏土、粉质黏土及少量粉质黏土,0～1.6m；⑤冲洪积细沙(Q4al+pl)：饱和，中密，局部夹有薄层粉土、中砂及少量粉质黏土，后2～13m；承台开挖基底深度约为-5m，主要位于③和④冲洪积细沙(Q4al+pl)层中。

2 施工情况及方案比选

因锡林浩特特大桥位于严寒地区。土壤最大冻结深度为2.75m。根据指导性施组工期安排，于枯水期12月份，在桩基施工之前采取填土及山皮石施做施工平台。因气温过低，年前桩基及承台施工无法进行，至次年3月后组织施工。桩基施工完毕后进行承台基坑开挖。

经开挖揭示：0～2m为冻土，2～3.5m为流沙，地下水丰富，坍塌严重，无法开挖至基底，边坡冻土层悬空，随时都有坍塌的危险，常规支护无法满足施工要求。经研究，同时采用9m钢板桩和井点降水施工，比较两种方案的可行性，终选其一，确保施工顺利进行。

钢板桩进场设备为改装小松350-6打拔桩机，9米钢板2套 （一个承台一套，基坑周长28m），配备15kW水泵2台。承台施工基本工序为：测量放线—破冰平场地—打钢板桩—开挖—抽水—开挖—抽水—封底—破除桩头—承台混凝土施工—拔桩—承台回填。

施工情况：钢板桩打桩范围为6×8m,周长28m。在冻土层时，施工困难，穿过2m冻土层后，较为容易，每个承台打钢板桩时间约为1.5天，支撑加固约0.5天，后经调整为预先采用挖机破除冻土层，打钢板桩和支撑加固共1天，开挖约2天（因地下水丰富，一次不能开挖至基底，需分两次开挖），2台15kW 水泵，抽水2天，但开挖后，地下水从基坑底部细沙层透水，且钢板桩背后有部分掏空，基底仍然有少量水，需采用混凝土封底。

轻型井点降水进场设备为15kW真空水泵20台，5kW真空水泵20台，直径70mm的冲水管一套，PVC管及 100mm主管（钢管）5套（5个承台）。

承台施工基本工序为：测量放线—破冰开挖—插管接管—抽水—开挖—破除桩头—承台混凝土施工—拔管—承台回填。

施工情况：因冻土层约2m，承台尺寸为5×7m，基坑深度约为5米，井点按承台轮廓线加宽至7×9m环形布置，优先采用一级降水，备选二级降水。提前采用挖机破冻土层，插管及安装水泵1天，4～5组（15+5）kW水泵抽水2天，达到开挖条件。开挖到承台基底后，效果较好，达到预期的干燥作业，边坡干燥，很稳定。

比较钢板桩和轻型井点降水的效果，最终选择了轻型井点降水施工。

3 轻型井点降水施工方法

3.1 施工流程

测量放线→铺设总管→冲孔→安装井点管→用弯联管将井点管与总管接通→安装集水箱和排水管→先试抽水，再正常运转水泵抽水→观测基井（点）水位变化。

3.2 材料及设备

（1）井点管：用直径55mm钢管，下端为长1～2m钻有Φ5mm梅花形孔外包尼龙窗纱二层，缠透明塑料胶带。或直径55mm的PVC管，下端长1～2m钻有Φ5mm梅花形孔，外包尼龙窗纱二层，缠透明塑料胶带。

（2）连接管：用钢丝塑料透明管、胶皮管，直径55mm。（3）集水总管：用直径100mm钢管带接头。（4）主要机具设备：采用真空泵轻型井点。

3.3 轻型井点降水施工方法

（1）井点管的埋设

①采用直径70mm的冲水管进行冲孔，冲水管压力采用离心泵循环抽送。冲孔进冲管应垂直插入土中，并作上下左右摆动，加剧的砂土的松动，并且在孔旁挖一个排泥浆水沟。冲管深度应比滤管深度深0.5m，以便流泥，井点管与孔壁间及时用粗砂填实。井点管要位于砂滤水层中间，并且井点管在地面-0.5m深度内用粘土填实，以防止漏气。

②井点管埋设完毕，应接通总管与抽水设备进行试抽水。检查有无漏水，漏气现象，出水是否正常，有无淤塞现象，如有异常情况应及时进行修理。

（2）井点管的使用

井点管工作后，应保证连续不断的排水，正常出水规律是“先大后小，先混后清”。如不上水，或水一直较混或出现清后水混等情况，应立即检查纠正。

（3）井点管的拆除

待承台竣工后，拆除井点系统，所留孔洞用砂土填塞。

3.4 施工要点

本方案采用沿承台环状布置井点。因坑壁为冻土冻结，井点管布置距坑壁的距离为0.5～1m，井点管的间距为0.6～1.0m。为了充分利用泵的抽空能力,集水总管标高尽量接近地下水位线，并沿抽水水流方向有1%的上仰坡度，水泵轴心与总管齐平，井点管埋置深度比基坑深度至少深1m。

降水设施完毕后开始降水，在承台基底采用挖机挖观测点5个（深0.5m），观测点设置于承台四角及中间无桩基位置，降水过程中随时观测水位，发现水位异常随时汇报。降水过程中水泵设备设专职人员昼夜进行值班，观测各井点降水情况和各泵运行情况，如下渗水量不满足水泵运行时，及时更换水泵。井点使用时，应保持连续不断抽水，并配用发电机或双电源以防断电。水位降至设计基底以下0.5m，并处于基本稳定状态后，进行承台基坑开挖清底，破除桩头，安装钢筋，立模板浇筑混凝土等工序施工。

4 效果分析

经钢板桩与轻型井点降水的施工对比，轻型井点降水有如下优势：

（1）操作性方面，机具简单，便于施工。轻型井点降水仅需要PVC管，15kW、5kW水泵、小型水箱，100mm主管钢管，均为小型设备机具，人工操作，极其简单，便于施工；钢板桩需要打拔设备一台，为重型设备，且一个承台钢板桩需要约40吨，十分笨重。

（2）经济方面，省成本。轻型井点降水进出场费用每三套设备约为2万元，每个承台施工成本约为3万元；钢板桩进出场费用每套设备约为2万元；，每个承台钢板桩施工成本为5～6万元；而且承台采用钢板桩施工需要封底，轻型井点降水无需封底，每个承台节约混凝土约14m3。

（3）安全方面，安全可靠。轻型井点降水为主动降水，细沙失去水分，无流动动力，能自然稳定，边坡放坡开挖即可；且降水后能达到干燥作业，极其方便施工。采用钢板桩施工，为被动降水，背后掏空，侧压力大，基底易发生流沙和管涌，导致钢板桩失稳，存在安全隐患。

（4）工期方面，周期短，节省循环时间。轻型井点降水达到承台基坑下步作业的时间为3天，而钢板桩施工时间为4天（因地下水丰富分两次开挖和抽水），轻型井点降水方案较为节约时间，尤其在该工程工期非常紧迫的情况下，显得极为重要。

5 结束语

现场施工证明，轻型井点降水方案，适用于地下水位较高、水量较大、冲淤积淤泥质粉土、冲洪积粉砂、冲洪积细沙层，克服了基坑开挖时出现的流砂、管涌，效果较好。在锡二铁路锡林河特大桥承台基础基坑施工中应用非常成功，既节省了施工成本，又保证了施工安全，且便于操作，效果突显。

［1］李明哲.浅谈轻型井点降水施工工艺[J].科技信息·科学教研,2007.

［2］易津湘.轻型井点降水技术的应用研究[J].中国新技术新产品,2009.