井點降水設計在土地基處理的應用

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摘要：杭州灣新區(qū)屬于濱海淤積平原，部分片區(qū)屬于吹填土區(qū)域，結合工程實際，就幾種地基處理的方式及井點降水設計在項目中的應用予以探討研究。

關鍵詞：杭州灣新區(qū)；吹填砂性土；地基處理方式；井點降水

寧波杭州灣新區(qū)位于濱海淤積平原,本項目場地位于杭州灣十二塘區(qū)域,目前正在實施通航機場及周邊配套道路、場區(qū)的建設,場地各土層分布規(guī)律總體上較為明顯,表層以吹填砂性土及粉土為主,中部為流塑的淤泥質(zhì)土、軟黏土,性質(zhì)較差,淤泥質(zhì)軟土分布在場地地表下20多米下臥層。

1.目前常用地基處理方法

一般常用的軟基處理方案有以下幾種：方案一：超載預壓+塑料排水板。塑料排水板超載預壓法是將帶狀塑料排水板用插板機將其插入軟弱土層中,組成垂直和水平排水體系,然后在地基表面對載預壓,土中孔隙水沿塑料板的溝槽上升溢出地面,從而加速了軟土地基的沉降過程,使地基得到壓密加固。方案二：堆載預壓。堆載預壓法是指在飽和軟土地基上施加荷載后,孔隙水被緩慢排出,孔隙體積隨之縮小,地基發(fā)生固結變形。同時隨著超靜水壓力逐漸消散,有效應力逐漸提高,地基土強度逐漸增長,達到預定標準后再卸載,使地基土壓實、沉降、固結的方法。堆載預壓方案在我省已廣泛應用于一般軟基路段的處理,處理效果較好,施工簡單,造價低。堆載預壓分為欠載、等載、超載三種形式,對于路基穩(wěn)定性好、軟基埋深較淺路段,利用路基自重加載預壓,施工工藝簡單。采用超載預壓可縮短預壓時間。方案三：就地固化。就地固化技術是一種利用固化劑對軟土等土體進行就地固化處理,使土體達到一定強度或其它使用要求,從而對土體進行就地利用或達到地基處理要求的方法。能夠?qū)崿F(xiàn)工程廢棄土的零排運,降低運輸及堆放對環(huán)境的影響程度；無需使用大量的置換材料,減少砂石用量,減少開山采石和河道挖沙；無需開挖工作,減少對周圍建筑物的影響；施工速度快（無需挖掘和填埋,快速高效）,無硬殼層區(qū)域可快速形成硬殼層；實現(xiàn)資源的循環(huán)利用,節(jié)能環(huán)保。

2.井點降水在地基處理中的應用

常規(guī)的軟土地基處理主要針對軟土地基本身處理,如等載或超載預壓處理、塑料排水板等方法,這些方法著重于加速軟土地基施工期間的固結,提高復合地基承載力,存在施工工期較長,加固深度有限,施工質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點。根據(jù)目前場地區(qū)域吹填情況,并結合初步勘察資料,擬建場地表層土除新近堆積的素填土外以粉土為主,軟土埋置深度較深,推薦井點降水法加快施工期間地基的固結沉降。井點降水法是人工降低地下水位的一種方法。在基坑開挖前,在基坑四周埋設一定數(shù)量的濾水管（井）,利用抽水設備抽水使所挖的土始終保持干燥狀態(tài)的方法。所采用的井點類型有：輕型井點、噴射井點、電滲井點、管井井點、深井井點等。一般該方法用于地下水位比較高的施工環(huán)境中,是土方工程、地基與基礎工程施工中的一項重要技術措施,能疏干基土中的水分、促使土體固結,提高地基強度,同時可以減少土坡土體側(cè)向位移與沉降,穩(wěn)定邊坡,消除流砂,減少基底土的隆起,使位于天然地下水以下的地基與基礎工程施工能避免地下水的影響,提供比較干的施工條件,還可以減少土方量、縮短工期、提高工程質(zhì)量和保證施工安全。

2.1輕型井點排水系統(tǒng)的理論基礎

2.1.1完整潛水井理論[1]當普通完整潛水井布置在具有潛水自由面的含水層中時,降落漏斗是流向水井的實際潛流面（圖1）,剖面圖上的流線（水流的方向線）是一系列的曲線,按照Dupuit關于地下水涌水理論公式,可得水井流量的表達式：Q=KIA=2πxydy/dx（1）當x＝R時,y＝H式中K—潛水層的滲透系數(shù)；R—井影響半徑；H—潛水含水層厚度。

2.2輕型井點排水系統(tǒng)的設計應用

井點管沖設深度6m,沖孔直徑為250～300mm,沖孔深度應比濾管底深0.5m,井孔沖成后,應立即拔出沖管,井底鋪30厘米碎石,然后插入井點管,并在井點管與孔壁之間迅速填灌砂濾層,砂濾層選用干凈粗砂。地面以下1m范圍用粘土封口以保證真空度。將井點管、集水總管和水泵連接起來,形成完整的系統(tǒng)后需進行試抽,防止漏氣。井點運行后應連續(xù)工作,并保證真空度不低于55.3～66.7kpa。運轉(zhuǎn)時監(jiān)測包括流量和地下水位的監(jiān)測。地下水位的觀測點按照設計布設,開始抽水時,每4個小時測一次,水位穩(wěn)定后,一天觀測1～2次,雨天加大觀測力度。等井點系統(tǒng)運行一段時間后,土層固結,地下水位趨于穩(wěn)定后進行路基壓實,并測量土基回彈模量。強度滿足要求后,井點系統(tǒng)繼續(xù)運行,同時按照設計要求開始路基宕渣填筑,等填到設計標高后,停止抽水,撤去系統(tǒng)準備下一段施工。根據(jù)杭州灣項目應用經(jīng)驗及常用的地基處理方式比較,輕型井點降水在工期、造價方面具有比較明顯的優(yōu)勢,對于砂性土地基具有比較好的適應性及推廣性。

3.結論

從輕型井點排水系統(tǒng)的使用效果而言,本段路基的設計方案與實際情況基本一致,并達到預期效果,設計中的假設和參數(shù)的選用是合理的。從設計和應用情況,總結和建議如下：（1）適用范圍：對于由粉質(zhì)粘土、粉土、亞砂土構成的路基處理有一定效果,就省內(nèi)而言,環(huán)杭州灣圍填區(qū)域內(nèi)的道路建設可考慮本辦法。（2）設計采用的經(jīng)驗公式比較準確可靠,可作為同等類型路基處理設計計算的依據(jù)。（3）輕型井點排水系統(tǒng)同塑料排水板系統(tǒng)相比而言,施工工期短,見效快,工程費用低。

參考文獻：

[1]龔曉南.地基處理手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2013.

作者：毛利 賈存威 單位：寧波市交通規(guī)劃設計研究院有限公司