元脑岭扬水站蓄水池开挖支护降水施工

刁伟伟

（长治市襄屯灌区管理中心 山西长治 046000）

1 工程概述

长治市襄屯灌区是长治市最大灌区，在原长治市后湾水库灌区扩建工程基础上组建成立的，以后湾水库为水源，灌溉襄垣、屯留、潞城1.33万hm2农田。元脑岭扬水站是长治市襄屯灌区襄垣调产示范区的重要提水泵站，建成后可实现襄垣候堡夏店片调产示范区近533hm2水地常年不间断供水。为了保证供水能力，需要在扬水站外围修建蓄水池，蓄水池设计长25m，宽10 m，开挖深为4.5m，为矩形钢筋混凝土结构，水池施工由于受地形和两侧建筑物影响，开挖放坡受限制，且地下水位较高，基坑开挖支护降水是首要任务。

2 基坑开挖支护降水方案提出

根据《岩土勘测报告》扬水池地下水较浅，受气候季节影响，测得地下水在0.8～1.5m上下浮动，土质渗透系数较大，且受地形条件限制，无法正常放坡，经查阅有关资料和设计地勘人员共同研究开挖方案，对钢筋混凝土板桩，槽钢钢板桩和水泥土搅拌桩等支护方案进行了经济、施工条件、进度影响分析比较，认为水泥土搅拌桩投资较省，且现场施工条件进度方面比较优势大，施工降水采用管井法。为了保证施工作业面，水泥土搅拌桩布置在补水池边线外2m，管井在支护桩外围1.5m。具体见图1蓄水池支护桩管井布置示意图。

图1 蓄水池支护桩管井布置示意图

3 水泥土搅拌桩支护

水泥土搅拌桩施工技术在水利工程中常用于基础处理、开挖支护。该技术是通过深搅拌钻机钻孔到设计深度位置，利用钻头输入已配好的水泥浆液，钻头提升时搅拌将水泥浆液与土进行均匀拌和，形成连续的水泥桩柱。它具有整体连续支护，抗渗以及水稳定性，施工简单，造价成本低的特点。

3.1 桩长与桩经、桩距

桩机选用型号为ZLD180/85-3三轴水泥搅拌机，根据工程要求、设备条件和参考其它工程经验，桩径设计为850 mm，桩距要求每孔要搭接125mm，搭接形式为全断面套打，采用硅酸盐水泥42.5，水灰比1.5，水泥掺入比为20%。

3.2 水泥搅拌桩施工过程

施工工序为：定位放线→桩机定位→搅拌下沉→搅拌提升

1）定位放线。施工前，先依据设计图纸和坐标基准点，精确计算和测量出桩体中心线（或桩体转角点）坐标，并在线上做好定位标记（可用短钢筋打入土中定位）。

2）桩机定位。按照钻杆与桩垂直轴线在同一线上的要求将机械移动到位，开钻前要检查桩体垂直度，以确保钻杆垂直，桩位误差要控制在2cm以内。

3）搅拌下沉。做好水泥浆液的过滤与灰浆泵出口和搅拌机的连接工作后，先启动水泥浆泵，然后启动主机，主机下沉要正向转动，同时要记录螺杆下沉深度，直到达到设计深度，并要做好钻孔记录，将深度误差控制在5cm以内。

4）搅拌提升。在进行喷浆搅拌提升操作时，一定要保证管路畅通，钻杆提升要反转，反转时要求连续注入水泥浆液，在钻头提升到桩顶位置时，要进行连续30 s的喷浆，不间断搅拌以提高桩头质量。

4 管井法降水

管井法降低地下水位，就是在基坑四周布置一系列管井，在管井中放入水泵和吸水管，地下水在重力作用下渗入井中被水泵抽走。形成漏斗状从而使地下水位下降。管井降水量是应用比较广的降水方法，管井降水设备较简单，排水量大，降水效果好，设备易维护等优点。

4.1 降水井井深、井径、水泵的选型

从《岩土勘测报告》分析，含水介质为黏质粉土、砂质粉土，具有渗透性差、涌水量小的特征，施工时需加深降水井深以增大渗流梯度，确保降水效果。降水井比设计开挖基坑高程深7m，降水井布置是保证降水效果的一个重要环节，降水井布置沿开挖外边线间距在5m左右。降水井井深10.5m，井径为600 mm下400 mm套管，水泵选用7.5kW JS80-65-160离心泵，每个管井装置一台。

4.2 管井法施工过程

施工工序为：钻机成孔→井管安装→填充滤料→下泵试抽水

1）钻机成孔。首先按照管井井点布置测量确定井位，本方案共设降水管井12个，钻机成孔设备采用CZ22型钻机，孔口设置护筒，用泥浆护壁，并在一侧设排泥沟、泥浆坑，成孔孔径600 mm，成孔深度比设计井管埋设大于1.0 m。

2）井管安装。成孔后，下管前保证井底沉渣厚度不大于20 cm，井管安放管口内壁不错位，下管时要在孔中心，井管搭接要垂直，同心缓慢下沉。管井成孔检查后应立即放入井管，井管为无砂砼管（管径Φ400 mm）井管安放应力求垂直并高于井孔，管顶部比自然地面高500 mm左右。

3）填充滤料。井管与井孔之间孔隙100 mm，填筑滤料要符合设计规范要求，对滤料要进行筛分，将不合格滤料筛除，滤料要满足合格率大于90%，杂质含量少于3%，填筑时要用铁锹下料，以避免下料分层和冲击井管，滤料要一次完成，从井底到井口下1m井管左右，管井上部采用黏土封口。

4）下泵试抽水。下泵深度距井底1.0～2.0 m，降水井内施工完成后，应加井盖予以保护避免杂物落入井内。为了掌握含水层水文地质条件变化，记录分析降水效果，在地基正式开挖前要进行抽水试验，监测分析水位变化情况。抽水试验开始时，要求每天检测记录早、中、晚各一次，以便随时了解降水效果，地下水位达到稳定后要确保每天观测一次，以便及时掌握降水效果。收集数据绘制降水曲线图，分析降水时间、水泵出水量和降水深度，以便为以后开挖降水提供参考数据。

5 结论与建议

待支护桩施工完成达28d龄期后，通过多次连续降水基坑开挖成形后，观测支护桩稳定，地下水位在-6m左右，达到了预期效果。水泥土搅拌桩虽投资较省，经济效果明显，但开挖时需分层，注意观测支护桩变化情况。管井降水排水量大，降水范围广，可引起周边建筑物沉降，应设置观测点随时测量沉降情况。如周边建筑出现大的沉降，要暂停降水，采取有效保护措施（如采取回灌井回灌水），以保证建筑物的安全和施工顺利进行。