輕型井點降水在錫二鐵路橋梁基礎工程中的應用

鄧承德

（中鐵二十三局集團第三工程有限公司，四川 成都611130）

1 工程簡介

錫二鐵路線，位于內蒙古自治區錫林郭勒盟境內，東起錫林浩特北站，途經阿巴嘎旗、蘇尼特左旗，西至集二線西里站，新建正線全長375.805km，國鐵Ⅰ級，單線，設計行車速度120km/h。本線東端通過錫林浩特地區連通錫烏線進入東北地區，通過錫林浩特～桑根達來～正藍旗～曹妃甸線直達環渤海港口；西端與規劃的二連浩特至西小召鐵路貫通，通過集二線聯通二連浩特國際口岸，構筑成內蒙古自治區東西鐵路大通道北部輔助通道，構建二連口岸新的后方運輸通路，形成錫盟煤炭外運通路，促進錫盟資源開發。

錫林河特大橋全長1324.6m（40-32m），設計樁基213根，墩臺41個，墩身高度6～10米。位于錫林浩特市下游13km，在既有錫林河水庫下，橋墩位于沼澤地和河床中，地下水豐富。承臺基坑范圍內覆土層依次為：①沖淤積淤泥質粉土(Q4al+h)：灰黑色，軟塑，局部夾薄層粉土；②沖洪積粉砂(Q4al+pl)：潮濕～飽和，稍密，局部夾有植物根系及粉質黏土；③沖洪積細沙(Q4al+pl)：飽和，局部潮濕，松散，局部夾有薄層粉土，淤泥質粉質黏土及少量細粗圓礫，0～2.8m；④沖洪積細沙(Q4al+pl)：飽和，稍密，局部夾有薄層淤泥質粉質黏土、粉質黏土及少量粉質黏土,0～1.6m；⑤沖洪積細沙(Q4al+pl)：飽和，中密，局部夾有薄層粉土、中砂及少量粉質黏土，后2～13m；承臺開挖基底深度約為-5m，主要位于③和④沖洪積細沙(Q4al+pl)層中。

2 施工情況及方案比選

因錫林浩特特大橋位于嚴寒地區。土壤最大凍結深度為2.75m。根據指導性施組工期安排，于枯水期12月份，在樁基施工之前采取填土及山皮石施做施工平臺。因氣溫過低，年前樁基及承臺施工無法進行，至次年3月后組織施工。樁基施工完畢后進行承臺基坑開挖。

經開挖揭示：0～2m為凍土，2～3.5m為流沙，地下水豐富，坍塌嚴重，無法開挖至基底，邊坡凍土層懸空，隨時都有坍塌的危險，常規支護無法滿足施工要求。經研究，同時采用9m鋼板樁和井點降水施工，比較兩種方案的可行性，終選其一，確保施工順利進行。

鋼板樁進場設備為改裝小松350-6打拔樁機，9米鋼板2套 （一個承臺一套，基坑周長28m），配備15kW水泵2臺。承臺施工基本工序為：測量放線—破冰平場地—打鋼板樁—開挖—抽水—開挖—抽水—封底—破除樁頭—承臺混凝土施工—拔樁—承臺回填。

施工情況：鋼板樁打樁范圍為6×8m,周長28m。在凍土層時，施工困難，穿過2m凍土層后，較為容易，每個承臺打鋼板樁時間約為1.5天，支撐加固約0.5天，后經調整為預先采用挖機破除凍土層，打鋼板樁和支撐加固共1天，開挖約2天（因地下水豐富，一次不能開挖至基底，需分兩次開挖），2臺15kW 水泵，抽水2天，但開挖后，地下水從基坑底部細沙層透水，且鋼板樁背后有部分掏空，基底仍然有少量水，需采用混凝土封底。

輕型井點降水進場設備為15kW真空水泵20臺，5kW真空水泵20臺，直徑70mm的沖水管一套，PVC管及 100mm主管（鋼管）5套（5個承臺）。

承臺施工基本工序為：測量放線—破冰開挖—插管接管—抽水—開挖—破除樁頭—承臺混凝土施工—拔管—承臺回填。

施工情況：因凍土層約2m，承臺尺寸為5×7m，基坑深度約為5米，井點按承臺輪廓線加寬至7×9m環形布置，優先采用一級降水，備選二級降水。提前采用挖機破凍土層，插管及安裝水泵1天，4～5組（15+5）kW水泵抽水2天，達到開挖條件。開挖到承臺基底后，效果較好，達到預期的干燥作業，邊坡干燥，很穩定。

比較鋼板樁和輕型井點降水的效果，最終選擇了輕型井點降水施工。

3 輕型井點降水施工方法

3.1 施工流程

測量放線→鋪設總管→沖孔→安裝井點管→用彎聯管將井點管與總管接通→安裝集水箱和排水管→先試抽水，再正常運轉水泵抽水→觀測基井（點）水位變化。

3.2 材料及設備

（1）井點管：用直徑55mm鋼管，下端為長1～2m鉆有Φ5mm梅花形孔外包尼龍窗紗二層，纏透明塑料膠帶?；蛑睆?5mm的PVC管，下端長1～2m鉆有Φ5mm梅花形孔，外包尼龍窗紗二層，纏透明塑料膠帶。

（2）連接管：用鋼絲塑料透明管、膠皮管，直徑55mm。（3）集水總管：用直徑100mm鋼管帶接頭。（4）主要機具設備：采用真空泵輕型井點。

3.3 輕型井點降水施工方法

（1）井點管的埋設

①采用直徑70mm的沖水管進行沖孔，沖水管壓力采用離心泵循環抽送。沖孔進沖管應垂直插入土中，并作上下左右擺動，加劇的砂土的松動，并且在孔旁挖一個排泥漿水溝。沖管深度應比濾管深度深0.5m，以便流泥，井點管與孔壁間及時用粗砂填實。井點管要位于砂濾水層中間，并且井點管在地面-0.5m深度內用粘土填實，以防止漏氣。

②井點管埋設完畢，應接通總管與抽水設備進行試抽水。檢查有無漏水，漏氣現象，出水是否正常，有無淤塞現象，如有異常情況應及時進行修理。

（2）井點管的使用

井點管工作后，應保證連續不斷的排水，正常出水規律是“先大后小，先混后清”。如不上水，或水一直較混或出現清后水混等情況，應立即檢查糾正。

（3）井點管的拆除

待承臺竣工后，拆除井點系統，所留孔洞用砂土填塞。

3.4 施工要點

本方案采用沿承臺環狀布置井點。因坑壁為凍土凍結，井點管布置距坑壁的距離為0.5～1m，井點管的間距為0.6～1.0m。為了充分利用泵的抽空能力,集水總管標高盡量接近地下水位線，并沿抽水水流方向有1%的上仰坡度，水泵軸心與總管齊平，井點管埋置深度比基坑深度至少深1m。

降水設施完畢后開始降水，在承臺基底采用挖機挖觀測點5個（深0.5m），觀測點設置于承臺四角及中間無樁基位置，降水過程中隨時觀測水位，發現水位異常隨時匯報。降水過程中水泵設備設專職人員晝夜進行值班，觀測各井點降水情況和各泵運行情況，如下滲水量不滿足水泵運行時，及時更換水泵。井點使用時，應保持連續不斷抽水，并配用發電機或雙電源以防斷電。水位降至設計基底以下0.5m，并處于基本穩定狀態后，進行承臺基坑開挖清底，破除樁頭，安裝鋼筋，立模板澆筑混凝土等工序施工。

4 效果分析

經鋼板樁與輕型井點降水的施工對比，輕型井點降水有如下優勢：

（1）操作性方面，機具簡單，便于施工。輕型井點降水僅需要PVC管，15kW、5kW水泵、小型水箱，100mm主管鋼管，均為小型設備機具，人工操作，極其簡單，便于施工；鋼板樁需要打拔設備一臺，為重型設備，且一個承臺鋼板樁需要約40噸，十分笨重。

（2）經濟方面，省成本。輕型井點降水進出場費用每三套設備約為2萬元，每個承臺施工成本約為3萬元；鋼板樁進出場費用每套設備約為2萬元；，每個承臺鋼板樁施工成本為5～6萬元；而且承臺采用鋼板樁施工需要封底，輕型井點降水無需封底，每個承臺節約混凝土約14m3。

（3）安全方面，安全可靠。輕型井點降水為主動降水，細沙失去水分，無流動動力，能自然穩定，邊坡放坡開挖即可；且降水后能達到干燥作業，極其方便施工。采用鋼板樁施工，為被動降水，背后掏空，側壓力大，基底易發生流沙和管涌，導致鋼板樁失穩，存在安全隱患。

（4）工期方面，周期短，節省循環時間。輕型井點降水達到承臺基坑下步作業的時間為3天，而鋼板樁施工時間為4天（因地下水豐富分兩次開挖和抽水），輕型井點降水方案較為節約時間，尤其在該工程工期非常緊迫的情況下，顯得極為重要。

5 結束語

現場施工證明，輕型井點降水方案，適用于地下水位較高、水量較大、沖淤積淤泥質粉土、沖洪積粉砂、沖洪積細沙層，克服了基坑開挖時出現的流砂、管涌，效果較好。在錫二鐵路錫林河特大橋承臺基礎基坑施工中應用非常成功，既節省了施工成本，又保證了施工安全，且便于操作，效果突顯。

［1］李明哲.淺談輕型井點降水施工工藝[J].科技信息·科學教研,2007.

［2］易津湘.輕型井點降水技術的應用研究[J].中國新技術新產品,2009.