大洋河大桥地处冲海积平原区,地势平坦低洼。地下水类型主要为第四系孔隙潜水,埋藏浅水量丰富,赋存于第四系粉细沙层中,主要受大气降水和大洋河河流补给,最高潮位3.6米,一般低潮位0.6米,河床标高最小值为-1.3米。大桥施工一日两次受潮水涨落影响。
大桥6#~9#墩地质情况:地表为约3米厚的淤泥质亚黏土,第二层为约11米左右的细砂层。(详见图示)由于离河流较近所以土中的含水量受河流影响较大。承台底标高均为-3.5m,在基坑的开挖过程中由于沙层含水量较大,细砂粘聚力小,用水泵大量抽水砂粒随水抽走引起翻砂,致使沙层不断坍塌,无法开挖成作业所需的空间。经过分析论证和结合实际情况,在无法租到钢板桩的条件下,决定利用现有材料,采用钢管护壁、井点降水的施工方法完成基坑作业,具体施工工序如下:
1 渗透系数计算: K= c11.56d×d
式中 K—渗透系数(m/d)
d—颗粒有效直径(占总试样的10%的颗粒直径,mm)
经计算:K=400×11.56×0.1×0.1=42.64
符合井点降水的条件:2≤K≤50
2 设备、材料准备:钢管桩若干根,加固用的I16若干,打桩设备1套,打井设备1套,φ26的水泥管若干,抽水设备1套,挖掘机,吊机备用。
3 理论数据准备:
(1)根据承台尺寸拟开挖的基坑尺寸为:600×1050。经计算所需钢管桩为 50根,每个基坑需打直径26cm的水井6个(沿基坑的长边每边打井3个),具体尺寸见图。
(2)以9#墩左侧基坑为例:各标高见如表1所示:
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地面标高 |
承台底标高 |
挖深 |
沙层厚 |
钢管桩顶标高 |
井底标高 |
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+4.00m |
-3.50m |
8m |
6.5 m ~7m |
+4.5m |
-7m~-8m |
3 具体施工:
(1)基坑尺寸线放样,确定基坑的范围及大小。
(2)沿放样的基坑尺寸线外侧用履带吊配合DZ60振动锤施打一圈φ52钢管桩,同时利用打井设备在基坑两侧各打3口直径为30cm、深约12m左右的排水井,边打井边插入φ25的水泥套管,用于防止排水井坍塌,然后在套管内插入井点管。打井完毕后井内回填粗沙,以便在排水过程中起到滤沙过水的作用,在距离地面1.5米内,改用黏土封口,防止漏气。
(3)在打好的钢管桩内侧安装一层由I16加工成的内支撑。
(4)基坑开挖,用挖掘机、吊机配合开挖机坑至-6.0m左右。
同时将井点管与集水管相连,连接处用胶管连接用夹箍夹紧,使接头处严密不漏气。安装集水总管时,可将抽水进口做成0.25~0.5%的倾斜坡度,防止停机时管内存水,集水总管与抽水系统连接,连接过程中,力求使抽水泵与集水总管处于同一标高。检查是否合格。即可正式抽水。抽水一经开始中途不宜停止,抽水过程中水泵的真空度应保持在600mmHG(0.8Mpa)左右。
(5)在挖好的基坑中进行承台作业。
施工中注意的问题:
①井点降水一开始,中途不宜停止,应日夜进行。有条件可备两套设备,同时电源要得到充分保证。
②抽水初期,所排出的水常常夹带部分细沙,带过滤管四周形成倒滤层后水即变清。
③冬季施工,地面集水管与接头宜用保暖材料包裹,施工完毕或因故停机,应将水箱,管路里的水放干。
④场地的排水沟应统一规划,不能影响交通。
井点法排水可使基坑地下水位降低,原状土失去浮力自重加大,可对基坑土壤给予压重,从而增加基底承载力,减少基础沉降量。经过实践井点降水取得理想的结果,起到了降水的作用,保证了施工的正常进行。但是此施工方法所用机械设备较多,施工复杂,成本较高,非特殊情况可考虑其他方法(若有条件可尝试用钢板围堰)。
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