砂质基槽降水及护坡
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大唐华银褐煤干燥示范装置是国家重点技术开发工程，本工程引进美国LFC轻度煤气化技术，利用东乌珠穆沁旗额合宝力格煤田的特根召井田煤，投资建设日处理1000吨褐煤的干燥项目，对该区丰富的低阶煤进行干燥提质。项目地位于内蒙古自治区锡林郭勒盟东乌珠穆沁旗额吉淖尔镇，地形开阔平坦，在地貌上场地属于冲洪积、湖积平原区。经勘察单位对场地勘测，自地坪向下60.0m深度范围内地层由第四系全新统风积粉土、冲洪积中砂、砾砂和第三系泥岩、砂砾岩组成。根据其岩性及物理力学性质自上而下分为8层。根据勘测结构，本地区2米以下及为砂砾层，且水位较高，开挖3米及出水，特殊的地质给基槽开挖带来很大难度，尤其卸煤斗基槽开挖，是本工程难点。卸煤斗为筏板基础，长17m宽13.5m, 基底标高-10.4米，基础开挖时，必须充分考虑基坑支护与地下水控制问题，否则砂质槽壁容易形成流砂从而引起坍塌。
一、 方案选择
参照地质勘探单位出具的地质勘查报告，考虑井点降水具有机具设备简单，使用灵活，装拆方便，降水效果好，可提高边坡的稳定，防止流砂现象的发生，因此优先采用井点降水方案。基坑场地较宽阔，采用大放坡开挖对已建建筑及在建建筑并无影响，而且工程进度快，因此采用两级平台放坡的方式进行开挖。考虑到土质为砾砂，为防止塌方事故的发生，采用钢筋细石混凝土护坡，同时坡壁增加扶壁柱增强护坡的可靠性。
二、 降水井点确定及施工工艺
1、井点布置
本工程原燃料卸煤斗基础埋深10.4m，基础深度范围内主要为砂土，地下水位高于基底约7.5m，坑内采用井点降水。降水后水位低于基底0.5m。
1)井点的数量计算
井点管长度可按下式计算：
H′=H1+Δh+iL
式中 H′――井点管埋设深度（m）；
H1――井管顶至基坑底面的距离（m），水管外漏地坪0.3m，由于室内外地坪差为0.3m,取H1 =10.4+0.3-0.3=10.4m；
Δh――降水后地下水位至基坑底面的安全距离（m），取0.5m；
i――水力坡度，与土层渗透系数，地下水流量等因素有关。对于环状或双排井点可取1/10~1/15；对于单排线状井点可取1/4 ;环状井点取1/8~1/10。卸煤斗采用环状井点，故取1/10；
L――井点管中心至最不利点（沟槽内底边缘或基坑中心）的水平距离（m），由于放1：1的坡度,坡面设置两个缓冲平台，缓冲平台宽1m,施工工作面取0.3m,降水井距基槽边1m,则取L=(17+10.4×2+0.3×2+1×2)/2=24.2米；
通过计算：
H′=10.4+0.5+1/10×24.2=13.32m
根据地质勘察报告，井管深度不得穿透粉质粘土层，故选用15m井点，井管外径为330mm水泥滤管。
2）总涌水量计算
采用无压非完整井井点系统计算：
Q=
式中 Q――井点系统总涌水量（m3/d）；
K――渗透系数（m/d），砾砂层渗透系数最大，查勘察报告取80 m/d；
H0――有效降水深度（m），有效降水深度与水位在降水管内降水深度S与降水管虑管长度长度L有关。
降水管内降水深度S=8m, 降水管虑管长度长度L=15-3=12m,则H0=1.6×15=24m；
R―抽水影响半径（m），R=1.95s =1.95×8×42.14=683.56m；
s――水位降低值（m），s=7.5+0.5=8m；
――基坑假想半径（m）， =1.16×（L+B）/4=24.36m；
故Q= =23903m3/d.
3）单根井点管涌水量q
q=65πdl ( m3/d)
式中
K――渗透系数（m/d），将水管基本处于粉砂土中，查地质勘查报告得知细砂层渗透系数为7m/d；
d――虑管直径（m），选用直径330mm滤管，d=0.33m；
l――虑管埋深（m）。
则 q=65×3.14×0.33×12×1.913=1546 m3/d。
4）确定井点管数量与间距
井点管所需根数
（根）
n=1.3 ×23903/1546=20.09根，取整数n=20根。
井点管的间距
式中L1――总长度（m）
则D=168/19=8.84m，取8.5m。布置图详见见附图1
5）确定抽水设备
本工程采用流量为50m3/h、扬程不小于25m的水泵，每三口井备用1台水泵，共需29台水泵。降水一定时间后根据现场实际出水量对降水过程作相应的调整：如将水达不到预期效果，就应采取双排或三排井管降水，如还达不到效果则必须增加止水帷幕等其它措施辅助降水。
6）井点的位置及验算
井点离基坑1m，以便给井点施工有充足的工作面。井点间距为8.5m，转角处不大于8.5m，否则降水范围有漏洞空间。根据地质勘查报告查的降水设计参数。
H ――降水深度（m），H=7.5+0.5=8m；
L――大于降水深度距离（m）；
θ――为降水下部休止角。
经过计算，2L=50.47m>44.4m，基槽中心降水深度在0.5米之下，符合施工要求，可以按此布置井点。
2、井点施工
1）井点施工工艺
井点埋设采用泥浆护壁钻孔方法成孔，钻孔底部应比降水井设计深度深400mm,以防止下管过程中或抽水过程中引起的落砂无形中增高降水井井底标高。降水井管应置于孔中心，井管与孔壁之间用10～15mm豆石填充作过滤层，豆石必须在井管下完之后立即填充，不得延迟。施工过程中2#井因填豆石延迟造成糊管，抽水时间不长井内水即排完，而其它井则持续出水，最后不得不在2#井旁边补井。井点下端还需用砂砾填200mm，防止底部细砂顺吸水泵排除。上部井口部位0.5m内用粘土填充夯实。
2）质量标准
a)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。
b)井点埋设应无严重淤塞、出水不畅或死井等情况。
c）降水施工的质量检验标准见下表：
降水施工质量检验
3、施工注意事项
a）成孔时，如遇地下障碍物，可在间距1m内补一井眼。土方挖掘运输车道不设置井点，这不影响整体降水效果。
b）在正式开工前，由电工及时办理用电手续，保证在抽水期间不停电。抽水应连续进行，特别是开始抽水阶段，时停时抽，会导致虑管阻塞。同时由于中途长时间停止抽水，造成地下水位上升，会引起土方边坡塌方等事故。
c）井点降水应经常进行检查，其出水规律应“先大后小，先浑后清”。若出现异常情况，应及时进行检查。
d）在抽水过程中，特别是开始抽水时，应检查有无井点管淤塞的死井，可通过管内水流声、测量水位等方法进行检查。
e）设置PVC主干管，每台抽水泵应与主干管连接。主干管直接通到草原进行排水。
f）基坑周围上部应挖好水沟，防止雨水流入基坑。
g）井点位置应距坑边1m，以防止井点设置影响坑边土坡的稳定性。水泵抽出的水向场区外排放，离基坑越远越好，以防止下渗回流，影响降水效果。由于场地处于草原地区，场地平坦，不必考虑水势方向，如处于周边地势较高情况，则排水向地势交洼地方排水，以防水渗入大地倒流基坑。
三、 土方开挖及护坡
基坑开挖施工顺序流程图：
1、基坑开挖及支护
基坑分层开挖，每2m深为一步。边坡设置两级缓冲平台，平台宽1m，平台于-2m设置一个，-6m设置一个。每步开挖完后边坡上挂钢筋网，并用Φ14钢筋头将其固定（插入深度视实际土质情况而定）。钢筋网采用Φ6.5的钢筋间距200×200mm。钢筋网从坡顶开始，钢丝网水平和竖向搭接150mm。钢筋铺设完毕后用细石混凝土护坡。边坡转角部位设置扶壁柱支撑细石混凝土坡面，以防止边坡塌方（四个扶壁柱向基坑外延伸1m做观测点）。为防止降水效果不理想，减小坡面的侧向水压，细石混凝土护坡面自-5m以下设置泄水孔，孔径为20mm。我项目施工时采用pvc管插入坡面内，间距2m呈梅花形布置。二级缓冲平台及基槽底处各设一道排水沟，以便及时将水及时排走。详见附图2。
a) 施工工艺流程
土方开挖――人工清坡――铺设钢筋网――细石混凝土护坡――坡面养护――开挖下一层
b)铺设钢筋网
铺设钢筋网之前，应先调直钢筋。
钢筋网格尺寸为200×200mm，钢筋网采用Φ6.5钢筋。
根据施工作业面分层分段铺设钢筋网，钢筋网之间采用绑扎搭接。
钢筋网宜随壁面铺设，但应距坡面3cm。
c)细石混凝土护坡
细石混凝土的配合比：水泥：砂：石子=1:2:4，厚度为10cm。
细石混凝土采用人工抹浆，以便及时、机动进行护坡，为下一道工序创造施工条件。
2、施工要点
土方开挖应从上到下分层进行，即时呈一定坡势，由人工进行边坡修理，使坡度达到1:1，截面尺寸按定位桩进行检查。开挖时，以2m为一步，边开挖边做细石混凝土支护。在开挖过程中，测量人员时刻关注边坡土体的变化情况，有可能影响边坡稳定的情况发生时，及时通知工程师及监理人员，共同会商后，采取相应处理措施。
3、工艺要求
1）边坡角度：根据场区实际情况，确定四周放坡1：1。基坑开挖边线以基础底板外边线外移12.7m,作为开挖边线，在开挖前按此撒灰线。
2）先按坡度要求粗略开挖，再做出坡度控制线，以此为依据进行修坡。
3）开挖到距槽底标高200mm时，人工进行清槽整平。
4）第二级平台边坡下口（距离边坡0.3米）和基槽底边做200×200mm排水沟，两端设集水坑，解决因排水不当引起的积水问题。
5）土方开挖过程中观察基坑外侧地面裂缝情况，并追踪观察。有问题及时上报处理。
6）土方开挖从东部向西部进行，利用1#栈桥基坑坡度逐步开挖。
四、总结
基槽开挖总共经历20天，施工过程中未出现坍塌事故，基槽边缘未发现裂缝.施工完毕后基槽回填时护壁的空鼓声发展到-7m，护壁与基槽表面脱离应该与基槽底部出水有关，总体来说降水效果比较理想。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
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