润扬大桥悬索桥南锚碇深基坑降水设计与施工

润扬大桥深基坑资料

５０

桥梁建设

２００４年第４期

。——．—————————————————————————————————————————————————————————一

文章编号：１００３—４７２２（２００４）０４一００５０—０４

润扬大桥悬索桥南锚碇深基坑降水设计与施工

欧阳效勇，李

海，沈忠群，张志荣，赵有明

（路桥集团第二公路工程局，陕西西安７１００６５）

摘

要：介绍真空负压深井井点降水技术在润扬大桥悬索桥南锚碇深基坑工程中的应用情

况，对以后类似工程具有指导意义。

关键词：锚碇；深基坑；降水；设计；施工方法

中图分类号：Ｕ４４８．２５；Ｕ４４３．２４

文献标识码：Ａ

ＤｅｗａｔｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎａｎｄＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＳｏｕｔｈＡｎｃｈｏｒａｇｅ

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１

引

言

排桩外侧形成１３０ｃｍ冻土壁进行隔水。

南锚碇锚区工程地质勘察资料表明［１］：锚区地面高程＋３．Ｏｍ，第四系覆盖层主要以软塑淤泥质亚粘土、亚粘土与粉砂互层为主，底层为３～５ｍ粉细砂，总厚２７．８０～２９．４０ｍ。基岩的岩性为二长风化花岗岩，层面总体上较为平缓，标高在一２４．８０～

一２６．４０

基坑降水是在基坑支护结构和隔水帷幕形成后，抽排基坑土层中天然含（蓄）水和基坑底部涌水用以降低坑内水位而采取的措施；同时其还能使粘性土中的孔隙水压力降低，有效应力相应提高，加速软土排水固结，提高地基承载力和基坑内未开挖土体对基坑围护结构抗力，改善机械化施工作业条件，杜绝开挖时产生涌砂和管涌等渗透破坏现象。

ｍ之间，但全风化层和强风化层分布不均

匀。在基坑西侧岩石呈碎裂结构，裂隙发育。

南锚碇场区地下水位为十１．８～＋２．２ｍ，由于

２工程概况

润扬大桥悬索桥南锚碇基坑平面尺寸为６９．Ｏ

ｍ×５１．ｏ

区域断裂构造的叠加影响及长江漫滩冲刷沉积，赋

存两大含水层组——第四系孔隙微承压含水层组及

基岩裂隙微承压含水层组，其渗透系数分别为２．５

ｍ／ｄ和ｏ．００６～ｏ．４ｍ／ｄ，两大含水层与长江水系均

ｍ，基底标高一２６．ｏｍ（黄海高程系统，以

下同），开挖深度为２９．ｏｍ，基坑支护结构采用１４０根声１５０ｃｍ钻孔灌注排桩，桩长３５．ｏｍ，嵌岩６．Ｏｍ。基坑四周利用一２５～一２８℃冷却循环盐水在

有不同程度的水力联系。

收稿日期：２００４一０４—２１

作者简介：欧阳效勇（１９６２一），男，高级工程师，１９８３年毕业于西安公路学院公路系桥梁与隧道专业，获学士学位。１９９８年东南大学道路与铁道工程研究生毕业。

万方数据　

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欧阳效勇，李海，沈忠群，张志荣，赵有明

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３降水设计３．１

降水方案

南锚碇锚区地质勘察资料显示，基底以上２０多

米高存在承压水头，同时为防止开挖时坑底因裂隙存在出现管涌和突水等不良现象，基坑内降水设计采用井管内真空负压深井井点降水新技术，其相对于其他降水方式主要有以下优点：

（１）在开挖施工前井管一次埋设，管线一次安装到位，在施工结束后再拆除，保证施工期间不间断抽水，降水效率高。

（２）在深井井管内进行负压，大大增加了水力梯度，加快土层水的流速，同时扩大了抽水半径，减少降水井的数量，节约工程成本。

（３）根据土层特性和施工需要，可以改变滤管的位置和长度，调节土层中的真空和水平向吸水能力；可以在基岩中设置滤管，抽取承压裂隙水，降低水头压力。

（４）可以改变井管内真空度和水泵位置来控制抽水力度。

（５）易于实施和管理，便于信息化施工。真空负压深井井点构造示意见图１。

排水

盘

单位；∞

图ｌ真空降水井点结构

３．２基坑涌水量估算

当基坑周边冻结帷幕形成后，坑内水量由３部分组成，即地下水补给量（动资源量）、坑内静资源量及雨水落入量。

万　

方数据（１）地下水动资源量

冻结帷幕隔水性能良好且冻土深入基岩，假定其不透水，基坑充水为平底进水，故可采用公式（１）估算：

Ｑｏ＝笔蒜器

㈩

式中，ｒ。为其引用半径，按《建筑基坑支护技术规程》，取ｒ。一（ａ＋ｂ）×ｏ．２９—３５ｍ；Ｋ。。为渗透系数，取基岩全强风化层综合渗透系数Ｋ＝ｏ．１０ｍ／ｄ；基岩弱风化层透水率平均值接近相对抗水层，估算时暂不考虑；Ｓ为降深，按照地下水位低于开挖基底不少于１．ｏｍ考虑，取值３０

ｍ［２］。

则：Ｑｊ一１８８．１ｍ３／ｄ

（２）静资源量

基坑天然状态土平均含水量为３５％。根据以往经验，降水能抽出土体含水量的１０％～２０％。假定平均每天出土量为２

ｏｏｏ

ｍ３，则每天从土中出水

为：６８～１３６ｍ３／ｄ。

（３）雨水落入量

为提供设计所需的排水参数，特以１０年一遇的一次性日暴雨量计算可能的雨水落入量。

ＱⅣ一Ｆ ｗ

式中，Ｆ为基坑开口面积，取值为３３４２

ｍ２；ｗ为多

年一遇的一次性日降雨量，取最大值为ｏ．２０ｍ，最

小值为Ｏ．１０

ｍ。

则：Ｑｗ大＝６６６．４ｍ３／ｄ，ＱⅣ小＝３３３．２ｍ３／ｄ

因此，在正常情况下基坑抽水量为２５６～３２４ｍ３／ｄ；如遇特殊情况，基坑抽水量不大于９５０ｍ３／ｄ。３．３井点数量确定３．３．１井点布置原则

（１）在基坑平面内尽可能均匀布置，便于同步降水作业；

（２）坑内土体的疏于和裂隙水的排除一次同时解决；

（３）减小对基坑开挖施工的影响；（４）方便井点管线安装与拆卸施工。３．３．２抽水半径计算

每口深井的最大抽水半径可用最远点的水分渗流到井点的时间来控制：

ｒ

５妒 ｕ ￡２妒 是Ｈ ｉ ￡

式中，，．为抽水半径（ｍ）；ｕ为水的渗流速度（ｍ／ｄ）；ｍ／ｄ；ｉ为水力梯度（水头压差／抽水半径）；￡为预降水的时间，考虑不小于５ｄ；妒为经验修正系数，本例计算中

七Ｈ为水平渗透系数，据勘察报告取值为２．５

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取Ｏ．２。则：

，－＝（Ｏ．２×２．５×７×５）ｍ一１７．５ｍ

３．３．３井点数量确定

按照井点布置原则和抽水半径情况，同时考虑到基岩中裂隙水涌出的极端不均匀性，南锚碇基坑内共布设１２口直径为３５０ｍｍ深井，其中处于基岩裂隙带附近的５口深井井管埋深为３９ｍ，其余深井埋深为３４ｍ。降水井点及管线布置见图２。

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１

图２降水井点及管线布置

３．４抽水设备选择

根据本工程地质条件的特殊性，要求单井排水

量在２００ｍ３／ｄ以上，同时结合降水深度要求，采用

ＱＹ８。４—５０一３型深井泵式潜水泵（流量８。４ｍ３／ｈ，扬程５０ｍ），其安装简单、耗能少、效率高、成本低。降水用真空泵采用Ｗ。型往复式真空泵（抽气速率２００ｌ／ｓ，气缸直径２５０ｍｍ，行程１５０ｍｍ），共４组。

４降水井施工及设备安装

（１）深井成孔。采用工程钻机正循环方法成孔，施工要点如下：①钻机就位必须稳固、水平，控制成孔垂直度；②钻头直径为８００ｍｍ；③采用膨润土造浆护壁，防止塌孔；④严格控制成孔标高；⑤清孔指标，泥浆比重为１．１～１．１５。

（２）井管和滤头安装。井管采用直径３５０

ｍｍ，

壁厚３ｍｍ的钢管；滤管直径３５０ｍｍ，每节滤管长３

ｍ。安装时先安装滤头，再安装井管。井管与滤管两端预先焊接法兰，安装时用螺栓连接，法兰之间放置橡胶垫圈防止漏水和漏气。

（３）回填、洗井。井管与孔壁间用粗砂填实，上部（井管外侧）用粘土密封，其厚度５０～１００ｍｍ，保证不漏气。回填和洗井应连续进行，不可中断。

（４）安装深井泵、真空泵。安装技术要点如下：

万　

方数据桥梁建设２００４年第４期

①安装前须检查电机和泵体，确认完好无误后方可安装；②施工过程中必须保证各连接部位密封可靠不漏气；③调整好真空泵轴向间隙，保证运行可靠；④安装完毕进行试运行，有不正常现象必须及时排除；⑤真空泵进出水、进出气须调节好，保证正常运转，开机后保证正常连续工作，不得随意停机。

（５）管路系统。据本工程特点，管路沿支撑走向，在支撑上面安装金属水管、真空管及自动泵控记录装置所需的信号线等。管路上装有闸阀或单向阀，以便于控制。气管连接处必须密封，防止漏气。

５

降水管理

工程所采用的降水深井泵和真空泵的控制采用“降水深井自动泵控记录装置”（上海晶磊建筑仪器设备有限公司）。

（１）据观测井水位观测情况确定降水井排水时间和时间间隔，控制真空泵抽汲能力；

（２）一天２４ｈ值班进行排水降水控制操作和

数据记录；

（３）在基坑开挖过程中，须密切注意真空效果，

做好密封工作，一般宜使并管内的真空度不小于

７０％。

６降水监测与数据分析

南锚碇基坑于２００２年１月５日开始正常抽水作业。１月２３日，分析认为冻结帷幕局部还未完全封闭而暂停坑内降水。经过一个多月的局部液氮加强冻结后，３月８日恢复正常降水至垫层浇筑完毕。基坑真空深井抽水量情况统计见图３。

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图３基坑抽水量变化曲线

下面结合图３分３个阶段对基坑抽水量情况进行分析：

第１阶段（２００２年１月５日～１月２３日）：该阶段基坑平均每天抽水量维持在４００～５００ｍｓ。从开始抽水起各井出水量的差别就很大，大部分井的出水量为１５～２０ｍ３，但其中Ｗ３、ｗ４和ｗ９三口井出水明显偏大，分析认为在上述井位附近基坑内外可

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能存在水力联系。

第２阶段（２００２年３月８日～４月２９日）：局部液氮加强冻结完成并重新开始进行深井降水，此后ｗ３和ｗ４井出水量与其他井差不多，Ｗ９井的出水量一直偏大，说明其可能与基底裂隙水沟通。

第３阶段（２００２年４月３０日以后）：根据４月３０日坑内观测井实测水位记录，坑内水位已经降至

一２７．０６

过对南锚碇基坑降水工程实践，总结以下几方面体会，为今后类似工程实践提供经验。

（１）降水及其相关工序的安排十分重要，在冻结隔水帷幕形成期间禁止抽水，但在开挖前必须有一段预降水时间，尤其对于渗透性较差的粘性土层。

（２）降水实践中要采用信息化施工，便于对降水作业进行有效的管理和控制，同时可以通过信息化施工采集的数据验证土层的渗透系数Ｋ和抽水影响半径ｒ等参数的准确性。

（３）要保证降水的效果，井管的埋设质量是关键，井管的埋设中清孔和灌砂是关键。

（４）基坑底部是土体还是岩石在降水设计时有很大不同，亦即与基底可能涌水量的大小相关。

ｍ（基底标高一２６．Ｏｍ）。此时，基坑正在

开挖第７层土（一１８．７５～一２２．５ｍ），此层土为亚粘土与粉砂互层；第８层土（一２２．５～一２６．ｏｍ）为粉细砂，厚度仅为３。５ｍ。这两层土的透水性都非常好，降水后土体非常干燥。在此情况下，可以认为４月３０日后深井抽出的水应该全部都是裂隙水。根据实际记录数据，４月３０日后平均每天从基岩向上的涌水量为２００ｍ３左右，这与基底估算涌水量结论值相接近。

参

［１］

考文献：

国家电力公司华东勘测设计研究院．澜扬大桥悬索桥南锚碇补充工程地质勘察报告［Ｒ］．２００１．

７

结

语

润扬大桥悬索桥南锚碇基坑开挖采用“井管内真空深井井点”降水新技术，取得了良好的效果。通（上接第４９页）

衰４质量管理项目

［２］余志成，施文华．深基坑支护设计与施工［Ｍ］．北京：

中国建筑工业出版社，１９９７．

，’＇＇■＇’，＇■，，●’●－＇，，，●●＇●●＇，＇，》，，●’，，■’＇，’●＇ｌ●’●Ｉ，＇，，＇●，’●＇’，，，，●●＇＇，●’●＇●＇，＇＇，●，》●，＇＇Ｉ＇’＇ｌ’＇Ｉ，’，＇，

７

结语

润扬大桥悬索桥主缆采用Ｓ形钢丝缠绕、涂装以及缆内通干燥空气法新型防护体系，Ｓ形钢丝缠丝是该体系成功的根本保障。对于这种新型缠丝技术，施工单位精心组织，通过试缠丝的一系列相关试验，指导施工过程，确保了缠丝质量。对缠丝施工过程及钢箱梁吊装完成后缠丝质量检测结果显示，缠绕钢丝排列整齐、咬合严密、缠丝张力取值范围合理（主缆荷载增加后钢丝无松弛现象）、焊接牢固，完全达到设计要求。

万方数据　

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作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

欧阳效勇， 李海， 沈忠群， 张志荣， 赵有明路桥集团第二公路工程局,陕西,西安,710065桥梁建设

BRIDGE CONSTRUCTION2004(4)

参考文献(2条)

1.余志成;施文华 深基坑支护设计与施工 1997

2.国家电力公司华东勘测设计研究院 润扬大桥悬索桥南锚碇补充工程地质勘察报告 2001

本文链接：/Periodical_qljs200404015.aspx

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ntnj.html