深基坑井点降水施工方法

陈平超 许自玉

深基坑井点降水施工方法

陈平超 许自玉

水利工程建筑基础埋置设计深度较大，施工时需要进行大面积深开挖。而各种地下水型式的存在，给建筑深基础的施工造成了困难，要确保深基础的正常安全施工，势必要对各种地下水进行降排。降排水方法主要有通过排水沟、积水井方式进行明排水，或开挖各种井点、深井降水等。以下通过某水运船闸工程为例，对塑料波纹管深井降水方法进行简要介绍。

一、工程概况

该工程位于安徽宿州市 桥区蕲县镇节制闸南侧，是一新建的船闸项目，船闸按Ⅳ级标准，500吨级设计。该地区属于淮北平原浍河漫滩，场地原为废弃老浍河河汊，属于河流冲击地貌。场地高程为16.36～24.27m，基坑开挖底高程最低为8.72m，开挖深度最大为15.55m；船闸附近浍河常水位为16.8～17.8m，闸址稳定地下水位高程为16.40m，降水平均深度达到8.2m以上。

该船闸基坑大致成矩形，底面尺寸为286m×30m。根据工程地质报告及开挖的情况来看，该船闸主体工程所处部分地质状况良好。原地面以下至10.00m高程部分以粘土为主，部分为粉质粘土；10.00m以下主要为重粉质砂壤土，渗透性较强，渗透系数为40m/d。

二、降排水方案的选择

该项目基坑开挖较深，地下水位较高，虽然基坑上层地质较好，但下层为重粉质砂壤土，渗透性较强，易发生流砂及涌泥现象。板桩法、沉井法及帷幕法由于施工工艺要求较高，施工成本较大，从经济效益考虑，除特殊要求外，一般不宜采用。根据综合分析，结合对类似地质条件的降水方案及效果的调查，决定采用井点降水，同时利用集水坑明排水辅助的方法进行降排水的施工。

井点降水一般又分为轻型井点、喷射井点、电渗井点和深井井点四种。喷射井点及电渗井点因对设备要求较高，费用也相对较高，故一般都采用轻型井点或深井泵井点降水方法。

轻型井点、深井井点降水适用条件见表1。

根据表1情况，由于深基坑降水一般都超过6m，若采用轻型井点则需要进行两级降水。按照轻型井点降水每40m至少配备一台真空泵的要求，286m×30m的深基坑两级轻型井点降水至少需要32台真空泵。按工期4个月，每台真空泵每台班300元计算，轻型井点降水成本需345.6万元。若采用波纹管深井降水，根据该项目的实际情况，需要49口井，经测算，基坑降水费用为31.85万元。由此可见，两种井点降水费用相差极大。同时由于轻型井点降水每1m就需要打一口井，据此，则需要打井1264口，如此数量的降水井，成井的施工时间也相当长，一般工期也不允许。通过上述两个方面的比较，决定采用波纹管深井降水。

三、深井降水施工

1.深井井点施工程序

井位放样→做井口、安护筒→钻机就位、钻孔→回填井底砂垫层→吊放井管→回填管壁与孔壁间的过滤层→安装抽水控制电路→试抽→降水正常施工。

2.井点布置

根据经验及设计按15m间距布置的要求，同时考虑现场的实际情况，井点平均间距按13m考虑，在基坑周边共布设降水井38口。井深按下式计算：

表1 轻型井点、深井井点降水适用条件表

式中：

H——深井管埋置深度m；

H1——深井管埋设面至基坑底面的距离，按6.15m计；

Δh——降水后地下水位至基坑底面的安全距离，一般为0.5～1.0m；

L——深井管中心至基坑中心的水平距离，按26.3m计；

i——降水曲线坡度，对环状井点可取1∶10；

l——滤管长度m，按2m计。

经计算得出H≥11.28m,为安全起见，一般再增加l/2长度，故H按13m确定。

3.管井材料的选择与加工

通常深井井点管井材料一般都使用预制砂砾管涵，该管涵较重，单个管涵长度一般在0.75m左右，较深的深井势必接头较多，施工相对繁杂，对施工场地要求也较高。施工场地较差时，管涵无法运输到位，施工时安全隐患较大，施工成本较高。为克服管涵管井材料上述缺点，通过综合考虑，采用大管径UPVC波纹管材料。该材料便于购买，重量轻，成品长度在6m左右，安装方便，操作简单安全，价格便宜。施工时，预先在波纹管管壁上按梅花形钻孔，孔的大小为5mm左右，间距在100mm左右。

4.抽水设备的准备

抽水设备可采用深井潜水泵，每一口管井内设一台潜水泵。一般采用1100W、扬程为32m、每小时出水量为3m3的潜水泵，或采用1500W、扬程为26m、每小时出水量为10m3的潜水泵。可以考虑在试抽时用前者，正常后再用后者。

5.成孔

在基坑场地高程14.87m时采用18kW回旋钻机成孔，尽量采用清水护壁；泥浆护壁时，泥浆比重尽量较小。成孔直径0.7m，孔底高程控制在0.00m左右。具体的成孔工艺同一般灌注桩成孔工艺相同，施工工艺成熟，操作简单，容易掌握。降水井的凿井深度为13m，滤水管外径为0.35m，外裹2层80目过滤尼龙网，降水井裸孔与井管管状间填充粒径为1cm左右的瓜子片过滤层，为确保透水效果，过滤层厚度宜控制在150mm左右。另外在基坑中间设3个观测井，观测井做法同降水井。成孔后，安装预先制作好的UPVC波纹管，再回填反滤层。成井后充分洗井，连续抽水。

6.排水沟

为防止大气降水及其他原因产生的明水影响，加快降水的速度，有必要通过排水沟和集水坑进行明排水。同时为避免水浸泡软化土体，及时排放地下水，可在基坑内、外各设一排水沟。坑外排水沟布于14.87m平台内侧距坑壁1.5m处，呈环形封闭状，用砖砌水泥砂浆抹面修筑，在基坑开挖前预先修好，水沟宽0.8m、深0.6m，并与向外输水管道接通。根据现场具体情况，在适当位置修筑沉淀池，基坑内抽排出的地下水经沉淀后，排入向外输水管道。坑内排水沟位于基坑壁底部，宽0.5m、深0.4m，坑挖至底部时修筑。

7.降排水

该工程进行深井降水的主要目的是为了疏干主体工程基坑开挖的工作面，保证施工期间的地下水位始终保持在开挖底部高程下0.5m，从而确保土方的明挖施工。在成孔的同时做好四周排水管或排水沟的布置或开挖；成孔后要迅速做好施工降排水的管道系统。所有准备工作就绪后，进行试抽，满足要求后转入正常工作。在抽降地下水的过程中，安排专人巡查，如发现地下水位升高或者水质浑浊等异常情况，应立即分析原因，立即采取处理措施，严防闸基土层被扰动。

为顺利将地下水排出基坑范围，需要沿基坑两侧开挖线以外布设排水渠，抽水汇入集水井，再经总渠分别排至两侧河道内。排水渠与道路交叉处按照实际情况埋设混凝土管或钢管。

8.水位监测与应急预案

水位降低监测的重点是基坑中心点的水位降低情况。实施深基坑降排水的工程项目，不管其降排水方案多么周密、完善，在基坑土方开挖与支护的过程中，出现局部地质变异性大、局部流沙或涌水、积水现象也是在所难免的，因此要充分考虑相应的应急预案或处理措施。降排水方案是否妥当，在很大程度上也是决定着深基坑施工技术方案是否成功的主要因素之一。

（1）降排水之前观测一次自然水位，在抽水开始的5～10天内，要求每早晚各观测一次水位、流量；以后改为每天观测一次，并作好记录。进入雨季或出现新的补给源时，应增加观测次数。

（2）对观测记录应及时整理，绘制Q～t（抽水量与时间）与S～t（水位下降值与时间）关系曲线图，分析水位下降的趋势与流量变化，预测水位下降达到设计要求的时间。根据实际抽水情况，研究降水设计的可靠程度或提出调整措施，查明抽水过程中的不正常状况及其产生的原因，及时解决问题。

（3）对抽水设备应建立定期检修保养制度，保持设备的正常运行。降水期间不得停泵。

（4）抽出的水应排至降水区以外，不应产生回渗。现场备有高排量水泵，遇有大雨或暴雨，应及时排除地面和基坑积水，以减少下渗，保证降水。

（5）基坑降水对环境的影响主要表现为降水引起的地面沉降问题。为解决降排水对附近建筑物的影响，一般采取回灌井或止水帷幕的办法，由于该工程场地目前为河流滩地，周边建筑物都在100m以上，基坑降水对环境的影响很小，可不予考虑。为确保附近建筑物的安全，在进行降排水期间，及时加强对附近建筑物的检测工作。当出现异常情况时，立即停止降排水施工，及时分析原因。根据现场的实际情况，考虑采用回灌井方法确保建筑物的安全。

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