王克宏

(中南大学, 湖南长沙 410007)

群井降水在库区滑坡抗滑桩施工中的应用

王克宏

(中南大学, 湖南长沙 410007)

广西百色水利枢纽工程库区滑坡抗滑桩在开挖施工中部分桩孔涌水量较大,采用群井降水后,桩孔顺利开挖。借助该工程群井降水实例,介绍了群井降水设计参数选取与降水井数量的确定方法,以及降水井施工监测方法,为类似工程的设计与施工提供参考。

抗滑桩;桩孔开挖;降水井

广西百色水利枢纽工程库区剥隘镇四、七、九片区滑坡为一古滑坡,滑坡平面前缘横向宽约 570 m,后缘横向宽约 250 m,滑坡体纵向长约 800 m。滑坡体面积约 0.36 km2,滑坡体厚度为 25～64 m。2008年 10月初至 11月初,受长时期强降雨影响,四片区滑坡后缘和地表产生新的变形,变形引起居民房屋和公路开裂,严重威胁当地居民生命和财产安全。四片区滑坡共设计 12根抗滑桩,桩截面为 2 m×3 m,最大设计桩长 35 m。在开挖过程中,桩内出现涌水,涌水量从 Z35桩到 Z38桩呈增大趋势,其中 Z38桩由于涌水较大,采用了注浆、堵塞混凝土、打超前锚杆等措施后才完成桩孔开挖。因此,根据地质资料及已挖桩涌水量对比分析,推测 Z41～Z44桩开挖时会产生较大涌水,经反复研究决定,采用群井降水,降低地下水位后,再进行该 4根桩的开挖,以保证挖桩、桩芯砼浇筑的顺利施工。

1 降水井设计

1.1 渗透系数

根据长江三峡勘测研究院有限公司提供的施工场地勘察成果资料,四片区抗滑桩部位泥岩隔水层上部覆盖层渗透系数 K=0.44～0.54 m/d,为中等渗透。

1.2 降水场地及场地面积确定

根据 Z33～Z44号桩所在地段地质勘察资料,以及现已开挖到泥岩隔水层深度的 Z35、Z38等已开挖桩所揭露的水文地质情况,选择 Z39～Z44号桩孔方向长度 35.0 m、宽度 13 m的范围 (见图1)作为群井的位置,则场地面积 F=455 m2。

1.3 水文地质参数的选取

根据场地水文地质勘察成果以及抗滑桩设计资料,桩孔设计深度 Z41～Z44号桩为 35 m,Z38～Z40为 28 m,桩顶 (高程为△316 m～△318 m)至泥岩隔水层深度为 18～23 m,计算时取深度为 20 m,根据地质勘察资料,地下水位在桩顶下 4～9 m,计算时取 5 m,降水深度按降低水位至隔水层下 3 m控制,则要求降水深度 S为:

含水层厚度 H为:

考虑到施工即将进入雨季,地表、地下水对覆盖层补充丰富,渗透系数计算时取大值 K=0.54 m/d。

图1 群井布置

1.4 降水井数量的确定

将图1降水范围场地视为一个完整的潜水大井,先测算整个大井的预测涌水量,按完整潜水井计算,再计算单井日出水量以及抽水设备的抽水能力,从而确定降水井数。

(2)水的影响半径:R=2S HK=102.46 m。

(3)水的渗透半径:R0=R+r0=114.5 m。

(4)场地日总涌水量:

(5)单井日出水能力:q=l′d ×24/a′=936 m3/d,式中 l′为过滤器淹埋长度,本场地即为含水层厚度 15 m;d为过滤器外径,采用 130 mm;a′为经验系数 ,取 50。

抽水泵选用 100QJ2-45/8不绣钢深井潜水泵,泵量为 2 m3/h,考虑井径扬程等因素的影响,泵的有效工作系数取 0.75,则单泵日抽水的有效泵量q0=36.0 m3/d＜q=936 m3/d,单井的出水量完全满足抽水设备的抽水能力。

则降水井数量 n=Q总/q0=4.5,即设置 5口降水井。

2 降水井设计及施工

2.1 降水井布置

根据计算结果,总共布置 5口降水井,结合施工场地考虑,2口井布置在抗滑桩所在坡体上部,3口井布置在抗滑桩所在坡体的下坡端,即靠博爱大道一侧 (见图1)。降水井深度以入泥岩隔水层 2 m为准,井径为Φ160 mm,降水井下部 10 m段安放Φ127 mm的滤水钢管 (花管)上部为Φ127 mm钢管。

2.2 滤水填料

管与井壁间填砾料,砾石不均匀系数 ＜2,砾径为 1～3 mm,磨圆度好,不合格砾石含量少于 10%,砾料填至泥岩面上 8 m,上部用粘土回填封闭。

(1)施工时,先施工抗滑桩所在坡体的下坡端的 3口井,并安装深井泵调试后进行降水抽水,如下部 3口井的降水满足挖桩的降水需求,则可以不进行上部 2口降水井的施工。

(2)施工工艺:测放井位→钻机就位→钻进成孔→吹渣清孔→安装井管→填砾→洗井→抽水测试→抽水。

(3)造孔采用 100型潜孔钻机造孔,钻孔倾角90°,终孔孔径 ＞Φ160 mm,孔深入中风化岩石2.0 m。

(4)填滤料采用静止填砾法,沿井管四周均匀连续地填入砾料,并随填随测砾料深度,以防止发生架空现象,出现架空时应及时排除。

(5)洗井采用活塞与空压机联合洗井,空压机不停地向井内压入高压风,高压风管在井内不停地搅动,活塞则反复抽拉至砂清水净为止。

(6)抽水通过排水管排至地表的排水系统,并确保排水不会对井周形成回灌,造成循环抽排降水。

3 监测与维护

(1)抽水开始后,应每天对水位以及抽水流量进行至少 2～3次观测,抽水稳定后,应每天观测 1次,出水量误差 ＜5%,水位降深值观测允许误差＜10 mm。九片区上水厂有富余水溢出时应增加水位以及水量的观测次数。

(2)降水期间应该对抽水设备进行运行状况的检查,发现问题应及时处理,使抽水设备始终处于正常的运行状态,并预备有相同的抽水设备。

4 结 论

2009年 5～7月,在降水井实施降水后,顺利地完成了 Z41～Z44桩的开挖以及桩体混凝土浇筑施工,实践证明群井降水技术应用于抗滑桩施工是切实可行的,该方案投入少、施工简便,有利于加快施工进度,同时,群井降水不仅适用于抗滑桩,而且还适用于其他大口径人工挖孔桩,值得在同类工程中推广应用。

[1]JGJ/T111-98.建筑与市政降水工程技术规范[S].

[2]薛禹群,朱学愚.地下水动力学 [M].北京:地质出版社,1986.

[3] GB50296-99.供水管井技术规范[S].

[4] GB20021-2001.岩土工程勘察规范[S].

2010-10-19)

王克宏 (1975-),高级工程师、注册岩土工程师。主要从事地基与基础的处理研究工作。