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基坑開挖管涌防治中可調(diào)水量淺井的運(yùn)用分析論文
摘要：在地下水源豐富、承壓水水頭高的深基坑場地，坑內(nèi)一旦發(fā)生管涌不僅直接影響基坑自身安全，而且嚴(yán)重影響周邊建筑物及地下管線的安全。文章介紹的可調(diào)水量淺井是通過對管涌點(diǎn)處水流加以引流，并通過改變特制濾芯與井管搭接長度以達(dá)到調(diào)節(jié)水量為目的的管井。經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)與論證，成功處理了基坑管涌事故，既快速又經(jīng)濟(jì)。
關(guān)鍵詞：管涌；人工淺井；調(diào)節(jié)水量；濾芯。
引言。
隨著我國城市高層建筑物的發(fā)展，深基坑越來越多，地下水引起的深基坑開挖安全問題日益突出。特別在地下水源豐富，承壓水水頭高的基坑場地，坑內(nèi)管涌時有發(fā)生。由此導(dǎo)致地下水從基坑底部滲入，降低地基土的強(qiáng)度，這不僅直接影響該基坑的開挖與后續(xù)工程的施工，更嚴(yán)重影響周邊建筑物及地下管線的安全。因此在基坑開挖中一旦發(fā)生管涌現(xiàn)象，要及時采取合理、有效措施進(jìn)行治理。然而常用的注漿、高壓旋噴等措施有時效果不盡人意，且成本高昂。文章通過介紹某基坑開挖過程發(fā)生的管涌現(xiàn)象及措施提出的可調(diào)水量淺井可快速有效治理基坑管涌，且經(jīng)濟(jì)合理。
1 工程簡介。
南京河西某公園位于南京市河西地區(qū)，工程占地面積近 78 000 m2,為南京市平戰(zhàn)結(jié)合的人防工程。工程設(shè)二層地下室，戰(zhàn)時作為人防工程，平時作為地下商鋪；地面綠化，作為市民休閑廣場。該工程主體開挖深度為 12.5 m.開挖區(qū)地下水分兩層，淺部為潛水，埋深為 1 m 左右。深部為弱承壓水，主要受地下水徑流補(bǔ)給。賦存于下部粉土、砂性土、卵礫石中。地層自上而下情況如下：①-1 雜填土：層厚 1.5~6.5 m;①-2 素填土，局部；②-1 淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土：層厚 8.60~23.5 m;②-2 粉質(zhì)黏土：層厚 0.8~9.7 m;②-3 粉土-粉砂，層厚 0.70~7.2 m;②-4 粉細(xì)砂：層厚 0.9~22.1 m;②-5粉細(xì)砂，局部中砂夾：層厚 10.9 m.設(shè)計采用中心盆式開挖，上段放坡，下段支護(hù)樁擋土，三軸深攪止水，管井降水的止降結(jié)合。共設(shè)降水管井 120 口。
2 基坑管涌情況及方案提出背景。
該工程前期施工非常順利，但是由于施工單位過多，協(xié)調(diào)困難，尤其是土方開挖單位施工不當(dāng)，對成品保護(hù)意識淡薄，造成東南角 10 口降水井損壞，完全失去降水功能�；娱_挖到底后，被損壞的 26 號管井濾料處發(fā)生管涌，并隨時間推移伴隨大量沼氣產(chǎn)生，氣水相互作用導(dǎo)致涌水量不斷加大，達(dá)到流量 2~3 t/h、含砂量 8%~10%的程度，情況十分嚴(yán)重。項(xiàng)目部立即采取在管涌點(diǎn)四周雙液注漿的辦法，但由于管涌通道已形成，漿液從管涌點(diǎn)流出，補(bǔ)救失敗。繼而在距管涌點(diǎn)10 m 補(bǔ)井，因管涌形成流沙，無法成井。遠(yuǎn)離 20 m 鉆井成功，但不見水，再次失敗。最終決定采取人工成井方式，在管涌處施工人工淺井，以保障管涌泥水從井內(nèi)涌出，不至于因泥水沖涮而變本加厲地涌出。但根據(jù)該位置工程勘察報告及涌水情況，人工淺井水量較大，需進(jìn)行人工控制水量，否則后續(xù)工作難以開展，因此，該工程設(shè)計了可調(diào)節(jié)水量水井。
3 方案設(shè)計。
3.1 設(shè)計原則。
（1）原地成井必須具有足夠的出水量，以完全釋放地下水頭壓力，使地下承壓水不至于肆無忌憚從坑底涌流，同時又要嚴(yán)格控制水量，不至于使地下流沙通道越來越大。因此要能適當(dāng)調(diào)節(jié)水量。
�。�2）要方便封井，不至影響后續(xù)主體底板施工。
�。�3）操作簡單，成本低廉。
3.2 具體方案。
根據(jù)管涌情況和該處工勘報告，確定該處基坑底面為 2.0 m 的隔水層，隔水層下伏中砂-粉細(xì)砂含水層。通過現(xiàn)場積水實(shí)驗(yàn)測定，在無阻力情況下管涌處水流速度為 0.7~1.0 m/s,如采用 Φ286 鋼管，管內(nèi)涌水約 8 t/h.人工成井穿過隔水層進(jìn)入含水層 1.5~2.0m 左右，控制井管濾水段長度和水泵抽水速度可使水量在 10 t/h 以上。
3.3 材料準(zhǔn)備。
井管采用長 3.8 mΦ286 鐵管，壁厚 2 mm,底端割成鋸齒，并在 1.8 m 范圍內(nèi)切割若干 Φ40 圓孔作為透水孔。頂端每隔 50 cm 割 Φ50 對穿孔，如圖 1 所示。由于直接采用井管自身鉆進(jìn)，無法加包濾網(wǎng)，因此采用濾芯過濾泥沙。濾芯制作采用 0.5 mm 普通彩鋼板，切割若干 Φ20 小孔作為透水孔，卷成長 2.0 mΦ286 開口圓筒，并設(shè)拉繩，方便控制安裝位置，外包 170 目濾網(wǎng)，如圖 2 所示。
4 方案實(shí)施。
�。�1）將井管底端垂直對準(zhǔn)管涌位置，杠桿橫插對穿孔，二人扶正，二旋轉(zhuǎn)杠桿，利用井管自身重力和鋸齒切割土體，鉆進(jìn)到指定深度，井管頂端高于基坑底面 25 cm 即可。這時，原來從土體涌出的泥沙導(dǎo)入井管，并將井管旋轉(zhuǎn)切割的土體沖散成漿，自流出井。
�。�2）將濾芯安放在井管內(nèi)，并用鋼管推送至井管底端。由于濾芯為開口管，具有一定橫向彈性，因此可依靠彈性附在井管內(nèi)壁，起過濾泥沙作用。
�。�3）利用鋼管和拉繩調(diào)整濾芯位置，調(diào)節(jié)濾芯與井管透水面重合度，達(dá)到調(diào)節(jié)過水面積從而調(diào)節(jié)水量的目的，使出水量最少而井管周邊又無涌水即可。
�。�4）安裝潛水泵排水。根據(jù)水量大小選用合適水泵。該工程開始選用 2.2 kW 潛水泵。
5 施工要點(diǎn)。
（1）井管安裝前要在外壁刷涂減磨劑，底端鋸齒相鄰齒要分別向內(nèi)外略斜，二者都可以減小鉆進(jìn)阻力。也可以在井管加載重物，增加切削能力。同時要根據(jù)實(shí)際情況安排人力。如井管長度不夠，可采用焊接方式加長。為防止井管直沉，安置完畢后要在管壁加焊井字形鋼管固定。
�。�2）濾芯開口要保持 10 mm 左右，卷曲時內(nèi)徑要大于井管（內(nèi)徑 286 mm），安裝時將開口擠攏，使內(nèi)徑小于井管內(nèi)徑，這樣既方便安裝，又可使濾芯具有橫向彈性，緊緊依附在井管內(nèi)壁。濾芯拉繩沿開口對稱安裝，長度足夠露出井管。如發(fā)現(xiàn)濾芯淤塞可迅速取出清洗或更換。
（3）要經(jīng)常調(diào)整濾芯與井管透水端的重合度，控制水量，降低流速，盡量達(dá)到讓涌水產(chǎn)生的流沙通道自然淤塞的目的。
�。�4）施工人工井同時，其他尚未管涌的失效井要補(bǔ)設(shè)新井，防止事故重演，同時也降低管涌點(diǎn)水頭壓力。
�。�5）要協(xié)調(diào)主體施工單位，在管涌控制后，盡快施工該處墊層砼，提高墊層砼標(biāo)號，并加設(shè)雙向鋼筋網(wǎng)片，防止因管涌造成地下空洞而坍塌造成無法挽回的損失。
（6）該臨時人工淺井封前要加大其他降水井排水量，并采用帶泵封井方式，即封井時不能停止降水。
6 效果驗(yàn)證及總結(jié)。
人工淺井安裝使用后，結(jié)果符合預(yù)期，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，正常抽水可控制在 5~8 t/h,含砂率<1%,管涌得到完全控制。同時該工程的其他被損壞水井也成功補(bǔ)井，管涌隱患被消除。在主體施工單位積極配合下，一周后該處鋼筋砼墊層施工完畢，二周后，該處砼底板成功澆注，確保了工程安全和進(jìn)度。
經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)與論證，在基坑發(fā)生管涌后，在管涌點(diǎn)施工人工淺井，并將濾網(wǎng)加以創(chuàng)新制成特制濾芯，通過改變?yōu)V芯與井管搭接長度，可使恣意橫流的管涌變成水量可控的管井，成功處理了基坑管涌事故，既快速又經(jīng)濟(jì)。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳紀(jì)德，李川。管涌及其產(chǎn)生的原因和治理方法[J].安全與環(huán)境工程，1999（2）：25-26.
[2]余志成，施文華。深基坑支護(hù)設(shè)計與施工[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.
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