一、工程概况
余姚市城北圩区候青江排涝泵闸工程建设地点位于余姚市候青江玉皇山,距离候青江凤山桥约310米。新建泵闸工程设计规模为:排涝泵站设计流量80m3/s(4×20m3/s),节制闸设计总净宽度为 60m(18m+24m+18m)。本工程主要由泵房、闸室、消力池、水池、翼墙及进水渠等建筑物组成。
泵闸基坑开挖最深处为泵房段,基坑底高程-8.50m,地面高程为3.00m,基坑开挖深度11.5m。基坑左岸为空地,右岸为现有公园绿地,基坑两岸场地开阔,地势平坦,具备大放坡开挖条件,故本工程基坑考虑采用大放坡开挖方式,副厂房段基坑深度约4.87m,基坑局部距离明渠较近,无放坡开挖条件,考虑采用灌注桩围护后垂直开挖。
二、降排水施工
本工程泵闸位于候青江主河道上,内外河侧设计采用钢板桩围堰围护,本基坑开挖的关键在于基坑内降排水施工。
(一)、基坑内初期排水
基坑内初期排水采用水泵排水,围堰内面积约22000m2,候青江内目前平均水深约2.5m,则基坑内初期排水量为55000m3。
为防止围堰以及两侧边坡因排水速度过快而产生崩塌,水位下降速度不超过在0.5~0.7m/昼夜。
围堰形成后,计划安装4~6台型号为150CSQ200-10-15的泥浆泵排水,单机出水量200m3/h。
排水期间平均按4台泵运行计算,每天24小时内的工作效率取系数0.8,则
4*200*24*0.8=15360m3 ,55000/15360=3.58(天)<5天
经计算约5天可完成基坑内初期排水。设备数量可满足排水工期要求。
(二)、开挖期间明沟排水
为防止基坑底部积水,基坑开挖期间在坑底设置临时性的排水沟,做到有水即排。
明排方案即沿基坑四周布置并设置明沟,每隔一段距离设置集水井,将地表水引至集水井,通过集水井抽排至内外侧河中,明沟设置随土方分层开挖同步下移。
分层开挖期间设置的明沟和集水井,采用铺设防渗土工膜的方式防渗,集水井内放置潜水泵抽排水。
泵房、闸室基坑及内外河侧消力池部位基础施工时,在基坑四角、结构物各边线中间处设置集水井,基坑底明沟400mm*400mm和集水井采用砖砌体砌筑,内表面水泥砂浆抹面以防止渗水。使基坑渗出的地下水通过排水明沟汇集于集水井内,然后用水泵将其排出至降水井内。
排水明沟布置在结构物基础边0.4m以外,沟边缘离开边坡坡脚不小于0.3m。排水明沟的底面应比基坑(齿墙底面)高程低0.3-0.4m,集水井底面比沟底面低0.5m以上,明沟的坡度不小于0.3%。
各边坡坡脚设置截水沟,每间隔40m左右设置集水井,集水井底面比沟底面低0.5m以上,截水沟的坡度不小于0.3%。截水沟400mm*400mm和集水井采用砖砌体砌筑,内表面水泥砂浆抹面以防止渗水。截水沟截留的坡面雨水汇集于集水井内,然后用潜水泵将其排出至降水井内。
集水井内水泵型号选用50CSQ25-30-5.5型潜水泵,每小时额定排量为25m3/h,能满足排水需求。
排水沟穿过下基坑的道路时,改为埋设直径400mm的涵管。
(三)、管井降水
为防止基坑开挖出现管涌等现象,影响基坑开挖安全,按照初设要求在泵房以及闸室段采用管井降水,共布置14口管井,井深25m。
1、管井布置
本工程主要施工任务大部分集中在泵站的泵房和水闸的闸室段,且其位置较低,考虑整体降水需要,依据施工总体布局及管井的设计,结合现场情况,基坑开挖至高程0.00m平整,左右岸(泵房安装间、水闸侧空箱挡墙外侧)布设管井,开挖至-3.00m高程打设上下游的管井,管井环形布置,共布置14眼,井间距不超过30m,PVC管井成孔直径300mm,管底进入粉质粘土层,抽水泵进入井底部2m,确保砂滤层施工质量,做到出水常清。
2、管井施工工艺流程:定位→成孔→清孔→下管→填砾→洗井→下泵。
(1)定位:通过测量仪器定出井位,并严格按照设计井位成孔。钻机就位时必须对准所定孔位,机架水平、正直,井位误差不超过10cm。
(2)成孔:采用正循环钻进工艺,成孔直径400mm,PVC管直径为300mm,钻进过程中,根据不同的地层合理选用钻压、转速、泵量等技术参数,成孔垂直度偏差小于1%。
(3)清孔:成孔后及时清孔,清孔的目的是将成孔后的稠泥浆及孔内的泥浆冲出。
(4)下管:计划采用PVC管,下管时所有深井的底部要通过测量控制在一个水平面上。
(5)填砾料:所用材料选择粒径3~8mm的瓜子片。填砾高度至孔口2m处,井口2m高范围内采用水泥掺量15%的水泥土封口。
(6)洗井:下管填砾后及时洗井,拖延的时间越长,泥浆与砂土、砾料一起凝固后洗井越困难,洗井时必须用清水冲洗,以达到要求。
(7)下泵:洗井完成后,将潜水泵下放至井底抽水,型号为50CSQ25-30-5.5的潜水泵,扬程不低于30m,以保证抽水效果。
(四)、轻型井点降水
泵闸开挖建基面位于③层粉质粘土中,为保证基坑工作面干地施工条件,考虑沿进出水池段、内外河消力池段布置轻型井点降水,共布置6套轻型井点,300根,井管长6m。
按照初步设计,6套井管长6m的轻型井点分别布置在进出水池段、内外河消力池段,环状封闭,以确保地下水位低于基底高程0.5m以下,干地施工。
该轻型井点施工部署和工艺等如下:
1、总体部署
在进出水池段、内外河消力池段插入单排井点管,井点管通过软胶皮管与积水总管连接,积水总管与抽水设备连接;每台真空泵的抽水能力需满足50根降水管的降水工作。
井点管的布置水平间距按1.2米,转角处可增设,吸水井点管的长度为6.5米。
2、材料要求
井点管:用直径48mm硬塑料管,下端为长1.2米钻有10mm梅花形孔(6排)的滤管,外缠8号铁丝,间距20mm,外包尼龙砂布二层,棕皮三层,缠20号铁丝,间距40mm。
连接管:用胶皮管,管径38-55cm,顶部装铸铁头。
集水总管:采用直径75-100mm钢管作为积水总管。
滤料:粒径5-30mm石子,含泥量小于1%。
3、井点管施工工艺程序
放线定位——铺设总管——钻孔——安装井点管,填砂砾滤料,上部填水泥土密封——用弯联管将井点管与总管接通——安装集水箱——开动水泵抽水——测量观测井中地下水位变化。
(1)井点管埋设
钻孔成孔,井深为比井点设计深50cm;井点管用机架吊起徐徐插入进孔中央,使露出地面200 mm,然后倒入粒径5-30mm石子,使管底有500mm高,再沿井点管四周均匀投放2-4 mm粒径粗砂,上部1.0mm深度内,用水泥掺量15%的水泥土封口以防漏气。
(2)积水总管
总管设在井点管外侧50cm处,总管之间采用法兰连接。端头法兰穿上螺栓,垫上橡胶密封圈,然后拧紧法兰螺栓,总管端部,用法兰封牢。一旦井点干管铺好后,用吸水胶管将井点管与干管连接,并用铁丝绑牢。一组井点管部件连接完毕后,与抽水设备连通,接通电源,即可进行试抽水,检查有无漏气、淤塞情况,出水是否正常,如有异常情况,应检修后使用。
4、质量标准
井点管间距、埋设深度应符合设计要求,一组井点管和接头中心,应保持在一条直线上。
井点埋设应无严重漏气、淤塞、出水不畅或死井等情况。
埋入地下的井点管及井点联接总管,均应除锈并刷防锈漆一道,各焊接口处焊渣应凿掉,并刷防锈漆一道。
5、成品保护及施工注意事项
井点成孔后,应立即下井点管并填入豆石滤料,以防塌孔。不能及时下井点管时,孔口应盖盖板,防止杂物掉入孔内堵孔。
井点管埋设后,管口要用木塞堵住,以防异物掉入管内堵塞。
井点使用应保持连续抽水(设备用电源),避免中途停泵造成泥渣沉淀淤管和因停止抽水使地下水位上升,造成浸泡基坑的事故。
冬期施工,井点联结总管上要覆盖保温材料,以防冻坏管道。
成孔时,如遇到地下障碍物,可以空一井点,钻下一进点,井点管滤水管部分必须进入含水层内。
井点使用时,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较清后又混等情况,或许是管道漏气等情况应立即检查纠正。
在土方开挖后,应保持降低地下水位在基底500mm以下,以防止地下水扰动地基土体应及时修好。井点管淤塞,可通过听管内水流声,手扶管壁感。