轻型井点降水在锡二铁路桥梁基础工程中的应用

【摘 要】本文阐述锡二铁路锡林河特大桥承台基坑开挖过程中，比选钢板桩与井点降水施工方案，最终采用轻型井点降水方案，解决了流沙、边坡坍塌等不良因素，保证了边坡稳定，方便了基坑开挖，达到了经济实惠、安全可靠的效果。

【关键词】轻型井点降水

1 工程简介

锡二铁路线，位于内蒙古自治区锡林郭勒盟境内，东起锡林浩特北站，途经阿巴嘎旗、苏尼特左旗，西至集二线西里站，新建正线全长375.805km，国铁Ⅰ级，单线，设计行车速度120km/h。本线东端通过锡林浩特地区连通锡乌线进入东北地区，通过锡林浩特～桑根达来～正蓝旗～曹妃甸线直达环渤海港口；西端与规划的二连浩特至西小召铁路贯通，通过集二线联通二连浩特国际口岸，构筑成内蒙古自治区东西铁路大通道北部辅助通道，构建二连口岸新的后方运输通路，形成锡盟煤炭外运通路，促进锡盟资源开发。

锡林河特大桥全长1324.6m（40-32m），设计桩基213根，墩台41个，墩身高度6～10米。位于锡林浩特市下游13km，在既有锡林河水库下，桥墩位于沼泽地和河床中，地下水丰富。承台基坑范围内覆土层依次为：①冲淤积淤泥质粉土（Q4al+h）：灰黑色，软塑，局部夹薄层粉土；②冲洪积粉砂（Q4al+pl）：潮湿～饱和，稍密，局部夹有植物根系及粉质黏土；③冲洪积细沙（Q4al+pl）：饱和，局部潮湿，松散，局部夹有薄层粉土，淤泥质粉质黏土及少量细粗圆砾，0～2.8m；④冲洪积细沙（Q4al+pl）：饱和，稍密，局部夹有薄层淤泥质粉质黏土、粉质黏土及少量粉质黏土，0～1.6m；⑤冲洪积细沙（Q4al+pl）：饱和，中密，局部夹有薄层粉土、中砂及少量粉质黏土，后2～13m；承台开挖基底深度约为-5m，主要位于③和④冲洪积细沙（Q4al+pl）层中。

2 施工情况及方案比选

因锡林浩特特大桥位于严寒地区。土壤最大冻结深度为2.75m。根据指导性施组工期安排，于枯水期12月份，在桩基施工之前采取填土及山皮石施做施工平台。因气温过低，年前桩基及承台施工无法进行，至次年3月后组织施工。桩基施工完毕后进行承台基坑开挖。

经开挖揭示：0～2m为冻土，2～3.5m为流沙，地下水丰富，坍塌严重，无法开挖至基底，边坡冻土层悬空，随时都有坍塌的危险，常规支护无法满足施工要求。经研究，同时采用9m钢板桩和井点降水施工，比较两种方案的可行性，终选其一，确保施工顺利进行。

钢板桩进场设备为改装小松350-6打拔桩机，9米钢板2套（一个承台一套，基坑周长28m），配备15kW水泵2台。承台施工基本工序为：测量放线―破冰平场地―打钢板桩―开挖―抽水―开挖―抽水―封底―破除桩头―承台混凝土施工―拔桩―承台回填。

施工情况：钢板桩打桩范围为6×8m，周长28m。在冻土层时，施工困难，穿过2m冻土层后，较为容易，每个承台打钢板桩时间约为1.5天，支撑加固约0.5天，后经调整为预先采用挖机破除冻土层，打钢板桩和支撑加固共1天，开挖约2天（因地下水丰富，一次不能开挖至基底，需分两次开挖），2台15kW 水泵，抽水2天，但开挖后，地下水从基坑底部细沙层透水，且钢板桩背后有部分掏空，基底仍然有少量水，需采用混凝土封底。

轻型井点降水进场设备为15kW真空水泵20台，5kW真空水泵20台，直径70mm的冲水管一套，PVC管及 100mm主管（钢管）5套（5个承台）。

承台施工基本工序为：测量放线―破冰开挖―插管接管―抽水―开挖―破除桩头―承台混凝土施工―拔管―承台回填。

施工情况：因冻土层约2m，承台尺寸为5×7m，基坑深度约为5米，井点按承台轮廓线加宽至7×9m环形布置，优先采用一级降水，备选二级降水。提前采用挖机破冻土层，插管及安装水泵1天，4～5组（15+5）kW水泵抽水2天，达到开挖条件。开挖到承台基底后，效果较好，达到预期的干燥作业，边坡干燥，很稳定。

比较钢板桩和轻型井点降水的效果，最终选择了轻型井点降水施工。

3 轻型井点降水施工方法

3.1 施工流程

测量放线铺设总管冲孔安装井点管用弯联管将井点管与总管接通安装集水箱和排水管先试抽水，再正常运转水泵抽水观测基井（点）水位变化。

3.2 材料及设备

（1）井点管：用直径55mm钢管，下端为长1～2m钻有Φ5mm 梅花形孔外包尼龙窗纱二层，缠透明塑料胶带。或直径55mm的PVC管，下端长1～2m钻有Φ5mm 梅花形孔，外包尼龙窗纱二层，缠透明塑料胶带。

（2）连接管：用钢丝塑料透明管、胶皮管，直径55mm。

（3）集水总管：用直径100mm 钢管带接头。

（4）主要机具设备：采用真空泵轻型井点。

3.3 轻型井点降水施工方法

（1）井点管的埋设

①采用直径70mm的冲水管进行冲孔，冲水管压力采用离心泵循环抽送。冲孔进冲管应垂直插入土中，并作上下左右摆动，加剧的砂土的松动，并且在孔旁挖一个排泥浆水沟。冲管深度应比滤管深度深0.5m，以便流泥，井点管与孔壁间及时用粗砂填实。井点管要位于砂滤水层中间，并且井点管在地面-0.5m深度内用粘土填实，以防止漏气。

②井点管埋设完毕，应接通总管与抽水设备进行试抽水。检查有无漏水，漏气现象，出水是否正常，有无淤塞现象，如有异常情况应及时进行修理。

（2）井点管的使用

井点管工作后，应保证连续不断的排水，正常出水规律是“先大后小，先混后清”。如不上水，或水一直较混或出现清后水混等情况，应立即检查纠正。

（3）井点管的拆除

待承台竣工后，拆除井点系统，所留孔洞用砂土填塞。

3.4 施工要点

本方案采用沿承台环状布置井点。因坑壁为冻土冻结，井点管布置距坑壁的距离为0.5～1m，井点管的间距为0.6～1.0m。为了充分利用泵的抽空能力，集水总管标高尽量接近地下水位线，并沿抽水水流方向有1%的上仰坡度，水泵轴心与总管齐平，井点管埋置深度比基坑深度至少深1m。

降水设施完毕后开始降水，在承台基底采用挖机挖观测点5个（深0.5m），观测点设置于承台四角及中间无桩基位置，降水过程中随时观测水位，发现水位异常随时汇报。降水过程中水泵设备设专职人员昼夜进行值班，观测各井点降水情况和各泵运行情况，如下渗水量不满足水泵运行时，及时更换水泵。井点使用时，应保持连续不断抽水，并配用发电机或双电源以防断电。水位降至设计基底以下0.5m，并处于基本稳定状态后，进行承台基坑开挖清底，破除桩头，安装钢筋，立模板浇筑混凝土等工序施工。

4 效果分析

经钢板桩与轻型井点降水的施工对比，轻型井点降水有如下优势：

（1）操作性方面，机具简单，便于施工。轻型井点降水仅需要PVC管，15kW、5kW水泵、小型水箱，100mm主管钢管，均为小型设备机具，人工操作，极其简单，便于施工；钢板桩需要打拔设备一台，为重型设备，且一个承台钢板桩需要约40吨，十分笨重。

（2）经济方面，省成本。轻型井点降水进出场费用每三套设备约为2万元，每个承台施工成本约为3万元；钢板桩进出场费用每套设备约为2万元；，每个承台钢板桩施工成本为5～6万元；而且承台采用钢板桩施工需要封底，轻型井点降水无需封底，每个承台节约混凝土约14m3。

（3）安全方面，安全可靠。轻型井点降水为主动降水，细沙失去水分，无流动动力，能自然稳定，边坡放坡开挖即可；且降水后能达到干燥作业，极其方便施工。采用钢板桩施工，为被动降水，背后掏空，侧压力大，基底易发生流沙和管涌，导致钢板桩失稳，存在安全隐患。

（4）工期方面，周期短，节省循环时间。轻型井点降水达到承台基坑下步作业的时间为3天，而钢板桩施工时间为4天（因地下水丰富分两次开挖和抽水），轻型井点降水方案较为节约时间，尤其在该工程工期非常紧迫的情况下，显得极为重要。

5 结束语

现场施工证明，轻型井点降水方案，适用于地下水位较高、水量较大、冲淤积淤泥质粉土、冲洪积粉砂、冲洪积细沙层，克服了基坑开挖时出现的流砂、管涌，效果较好。在锡二铁路锡林河特大桥承台基础基坑施工中应用非常成功，既节省了施工成本，又保证了施工安全，且便于操作，效果突显。

【参考文献】

[1]李明哲.浅谈轻型井点降水施工工艺[J].科技信息・科学教研，2007.

[2]易津湘.轻型井点降水技术的应用研究[J].中国新技术新产品，2009.