润扬大桥悬索桥南锚碇深基坑降水设计与施工
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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
DeepFoundationPitofRunyangBridge
oUyrANGX主nD-yDng,LIH口i,SHENZhong‘口Hn,
ZHANGZJll—r口拜g,ZHAo№甜 mZ挖g
(The2ndHighwayEngineeringBureauofChinaRoadandBridgeGroup,Xran710065,China)
Abstract:Thispaperpresentstheapphcationofwell—pointdewateringtechniquewith
Vacu—
umnegative
pressure
to
theconstruction。fdeepfoundationpitofsouthanch。rageoftheSuspen—
to
sionBridgeofRunyangBridge.Theapplicationherewithmaybeofcertainguidancekindofconstructioninthefuture.
thesimilar
Keywords:anchorage;deepfoundationpit;dewatering;design;constructionmethod
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
润扬大桥深基坑资料
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
51
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
润扬大桥深基坑资料
52
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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一
:
‘绎小锨
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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润扬大桥悬索桥南锚碇深基坑降水设计与施工
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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
润扬大桥深基坑资料
润扬大桥悬索桥南锚碇深基坑降水设计与施工
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
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