中等风化粉砂岩地质土方开挖及深井降水施工技术

【摘要】西昌市之前没有类似大型土石方工程，攀西热轧工程主轧线BOX基础又是攀钢西昌二基地最先开工的项目，所以没有任何的工程实践经验可以借鉴。通过对地质勘察报告的认真研究和现场土方的试挖，及时将先降水、再接力开挖得施工方法调整为分层开挖与降水同时进行方案。对试挖了解的土层含水层分布情况，调整深井降水花管位置与含水层相对应。按照上述方法降水井未出现一口死井，提前了6天完成了全部的土方开挖任务。对西昌地区和中等风化粉砂岩地质的类似工程具有一定的参考意义。

【关键词】中等风化粉砂岩土方开挖深井降水 施工 技术

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1 工程概况

攀钢新建2050mm热连轧板带钢生产线，生产能力为373.3 万t/a。并预留部分设备空间，预留设备建成后最终年产量为497.8万吨。

本工程位于四川省西昌市经久乡，厂房±0.000相当于绝对高程1514.3m。主轧、主电BOX基础长500.5m，最宽处约80m，主轧线底标高分布在-8.35m至-10.35m之间，主电室底标高分别为-6.35m和-5m，设备基础最深处(冲渣沟除外)底标高为-12.85m(卷曲区局部)。2010年2月1日开始挖土，土方开挖总量为25万m3。

2 气候及地质特征

2.1气候特征

西昌市地处亚热带大陆性季风气候区，具有年温差大、雨、旱季分明的特点。年均气温17℃，最冷的一月，均温9.5℃，极端低温-6℃，最热的7月均温22.6℃，极端高温39.7℃，年均降雨量1043mm，5—10月为雨季，11月至次年4月为旱季，其中93%以上降雨集中在雨季。区内受南北向安宁河谷的影响，旱季多南风，区内年平均风速1.9m/s，旱季平均风速7.1m/s，瞬时风速高达31.6m/s。

2.2地质特征及施工特点

场地内地层主要由第四系人工堆积（Q4ml）层，第四系早更新统间冰期河湖相昔格达组（QⅠ－Ⅱl+al）地层，白垩系下统飞天山组（K1ff）砂、泥岩等地层组成。

3 施工特点

基础深、作业面大、土方量大；地质条件差，气候恶劣；降水难度大。由于工期紧，土方采用分层开挖的施工方法，大面积开挖上层土方时集中进行先施工的精轧区降水施工，使土方开挖与管井降水同时进行。

4土方开挖

土方开挖采用分层开挖的方法施工。根据土建的到图顺序和总的施工部署，土方见底的顺序为：精轧区—粗轧区—卷曲区。分层顺序为：原地面～-3m～-6m～基底。

土方开挖分为二个作业区，以2-20线为分界线，分别由二个施工队同时展开施工。设置4个出土口。每个土方作业区投入2台1.8m3和1台1.2m3反铲挖掘机进行开挖。日平均挖土量5000～9000m3。

4.1土方稳定性计算书

中风化粘土岩（⑦32）部位边坡稳定计算结果如下：

4.2基坑放坡

1）根据土方稳定性计算书本工程-5.00m以内基坑采用一级放坡(底标高为-6.35m的电气室处也采用一级放坡)，-5.00～-10.00m基坑采用两级放坡。二级放坡时，在中部设置一条宽1.5m的平台。基坑土层基本为⑦32中风化粘土岩，一、二级放坡坡度均为1:0.5。

2）挖土时，人工配合机械对出现因挖机铲齿造成的边坡裂缝要马上用铁锹拍平，防止因雨水侵入造成边坡塌方。

5基坑降水

5.1．降水方案

在基坑(距土方开挖上口线外4m处)设一圈内径φ300的管井。管井深度为20m，管井间距分别为15m和20m，基坑宽度大于40m处管井间距15m，其余地方管井间距20m。降水井采用8台CZ-200型冲击钻机（十字钻头直径780mm）成孔，泥浆护壁钻进。井管采用内径φ300，外径φ360的砼管，砼管分为实管和花管两种，长度均为2.5m。花管即为管壁预留有长条状的孔洞，使土层内的水可以渗入管内，花管外侧需缠绕丝距为2 mm～3mm滤网(3层)以防细砂将井管堵住。管井为实管与花管间隔布置。相邻两节管之间采用焊接连接。管井成孔直径800mm，成孔深度超出管井深0.5m。每口井内放一台潜水泵疏干基坑内水。

5.2管井施工要点

5.2.1、管井施工流程

放线定位钻机就位冲击成孔除渣终孔清孔安放井管填滤石砂料洗井封井。

5.2.2、管井施工需注意的要点

a) 下井管、填砾

（1）选用丝距为2 mm～3mm的缠丝管(3层)，最下面一节为花管，其余实管与花管间隔布置，井底用钢板封底，加深井下管同上。

（2）井管吊入孔内、扶正，沿井管周围均匀地回填搅拌均匀ф4～ф6mm的中粗砂和ф5mm～ф30mm砾石，以保证其有良好的滤水性能，确保降水效果。

b)洗井

（1）洗井工艺一般采用13工序，即活塞提3次，每次2小时以上，空压机反吹洗3次，正吹洗6次，三次反冲式潜水泵排砂浆1次。泥浆比重1.25～1.45。

（2）每口井洗完作抽水试验，了解降水效果。

6 混凝土护坡施工

基坑土层主要以粉砂岩及泥质粉砂岩为主，此土质遇水极易被冲刷而产生塌方，地下站房坑基坑深度大、施工期长，为防止边坡塌方，采用边坡修整成型后在边坡上挂钢板网片，然后在整个边坡上喷射80厚C15细石混凝土护坡的方法保护边坡稳定。

6.1护坡施工技术措施

6.1.1、方案中护坡厚度为50mm，由于土层中夹厚薄不均的钙质胶结硬块，无法将边坡修整的十分平整，最后将护坡厚度调整至80mm。

6.1.2、插入溢流管

钢板网固定后在含水土层的坡面上插入φ50的PVC排水管，纵横向间距均为3m，以便护坡结束后土体中的水渗出，以防破坏边坡。

7基坑开挖监控

本次基坑监测主要是在基坑开挖后及时发现基坑变形情况，并报甲方以便采取相应措施，以免对周边建筑物造成不良影响。

由于采取的措施得到，且基坑周边无大的集中载荷，加之降水效果非常理想，边坡未出现超出允许范围的变形。

8调整方案取得的效果

在土方大面积开挖前先进行试挖，摸清了土质信息及土层含水层分布情况。根据试挖的掌握的含水层分布情况，调整了井点管中花管的位置，为达到降水的最佳效果提供了先决条件。

由于粉砂岩及泥质粉砂岩渗透系数小且土颗粒粒径非常小，为克服这些对降水非常不利的条件对深井降水作如下调整：将φ300井点管成孔孔径由传统的600mm调整为800mm，增加了滤水层的厚度；为防止细砂封堵滤网，将井点管四周滤水层材料由砾石调整为中粗砂于砾石的混合物；

为尽量减少细砂进入管井内，将花关外缠绕的滤网由1层调整为3层。

由于采取上述措施，降水井未出现一口死井，使全场降水达到了非常理想的效果。调整开挖方法后，不但完成了不可能完成的任务，还比业主要求的2010年3月31日这个节点提前了6天，于2010年3月25日将具备开挖条件主轧线土方开挖完毕。