轻型井点降水与井点回灌在城区河道整治工程中的应用

王晓鸣

（仪征市水利工程总队 211400）

1 引言

深基坑施工中，地下水的处理有多种可行方法，从降水方式来说可分为止水法和排水法两大类。井点降水是目前较为普遍采用的一种降低地下水位的方法，它可使基坑在干燥状态下施工，并在市政、民用建筑[1-2]和水利工程[3-4]基坑工程中广泛应用。但用井点降水法在降低地下水位的同时，会使周围的土层因失去原有的水分而产生固结压缩，如果处理不当，将会造成危害，特别是在软土地层中进行井点降水施工时，更应加以注意。因此在井点降水的同时，辅之以井点回灌[5-6]，可减少对周边建筑物的影响。

2 工程概况

红叶排水沟是仪征市城区的一条雨污合流的河道。2007年，列入政府十大重点工程进行综合整治。其中0+440～0+556段老河道东侧有一户居民住房紧靠沟边，在将该段河道整治方案及新河道中心线多次推敲和调整后，所确定的东侧护岸挡土墙底板后缘与民房最近处仅相距5.8m（见下页图）。实地调查得知，该户房屋为十几年前建成的砖混结构房且基础很浅，采用井点降水施工河道护岸挡土墙时，由于井点降水降低了护岸挡土墙墙后的地下水位，也同时降低了河道东侧民房部位的地下水位，可能引起民房的不均匀沉降，甚至导致房屋墙体开裂，影响到房屋的质量及其住户的安全与正常生活。

该段工程附近的钻孔为D433号孔，该孔钻深仅5.6m，未到底。该处地质由上而下依次为①、②、③、⑥、⑦、⑧层，主要地质参数见下表。

开挖剖面工程地质参数表

3 系统设计

为既降低地下水位利于河道开挖又保证房屋安全，项目部拟定了轻型井点降水结合井点回灌方案，在准备充足的条件下组织突击施工，既保证该户房屋的质量及居民的正常生活与安全，又使河道整治工程施工顺利地进行。

3.1 原理

开挖断面图

轻型井点是沿基坑四周每隔一定距离埋入井点管（直径38～51mm、长5～7m的钢管）至蓄水层内，由井点管、过滤管、集水总管、主管、阀门等组成管路系统，并启动抽水设备，在井点系统中形成真空，在井点周围一定范围形成一个真空区，真空区通过砂井扩展到一定范围。在真空力的作用下，井点附近的地下水通过砂井，经过滤器被强制性吸入井点系统内，抽水设备将地下水从井点系统内不停抽出，使井点附近的地下水位得到降低，从而使原有地下水降至坑底以下。在作业过程中，井点附近的地下水位与真空区外的地下水位之间，存在一个水头差，在该水头差作用下，真空区外的地下水是以重力方式流动的。因此常把轻型井点降水称真空强制抽水法，更确切地说应是真空—重力抽水法。只有在这两个力作用下，基坑地下水才会降低，并形成一定范围的降水漏斗抛物线。

回灌井点施工原理是在降水区与临近建筑物直径的土层埋置一道回灌井点，采用补充地下水的办法，向土层灌入足够数量的水，使降水井点的影响半径不超过回灌井点范围，以形成一道隔水屏幕，阻止回灌井点外侧建筑物下的地下水流失，使原有建筑物的地下水位保持不变或降低较少，这样就能防止因降水而造成的地面沉降，或至少可以减少沉降值。

3.2 方案设计

3.2.1 井点降水管布设

经实地测量，该户房屋沿河道方向长12m，南北两端距拟建护岸挡土墙底板后缘分别为5.8m和9.7m。为使井点降水管尽可能离民房远一些，将该段井点降水管布设在挡土墙底板外侧0.5m处，同时仅考虑将地下水位降到挡土墙底板底层下0.5m即可。

该段河道设计河底高程为3.5m，挡土墙底板底面高程2.5m，地下水计划降至2.0m高程，河道中心与降水井点管相距4～5m。因此，井点内水位为2.0-5×0.1=1.5m；井点管管底布置在0.5m高程，滤水管顶高程1.5m；现状地面高程在6.8m左右，在边坡上施打，井点支管选用6.0m长；为便于突击施工，施工工段长定为60m，井点管成一排布置，间距布置成1.5m，计布置40眼井。

3.2.2 涌水量计算

该区②、③层土均以轻粉质砂壤土、粉土为主，根据室内垂直渗透试验果，②、③层土中为中等渗透性，它们共同组成场地上部松散岩内孔隙水，④、⑤、⑥、⑧层土为其相对隔水底板，③层底高程为1.0m，考虑到井点布置、土层的不准确性，也为计算方便，将不透水层顶面放在高程1.0m。本例涌水量按无压完整井计算[7]。计算结果为q=0.000055m3/s。该施工段内布置一排40眼井，上面计算中是考虑四面进水，实际情况是两侧进水，进水量不到上面计算的一半，因此井点的总涌水量近似为95.04m3/d。

3.2.3 井点回灌方案

回灌井点系统由水源、水箱、流量表、闸阀、总管、回灌井管组成。其工作方式恰好与降水井点系统相反，将水灌入井点后，水由井点周围土层渗透，在土层中形成一个和降水井点相反相成的倒转降落漏斗。该工程既有降水，又有开挖，再加之回灌，情况比较复杂，计算有一定的困难，主要以实验为主。

考虑到施工时要边排水、边回灌，因此，回灌井点管与排水井点管之间距离不能太近，因该工程场地又十分狭窄，此距离又不能太大，经综合考虑，回灌井点管与排水井点管的间距定为6m，紧靠民房布置，回灌井井距亦采用1.5m，同样计布置40眼井。

回灌井的结构与排水井基本相同，但考虑到回灌井应略高于排水井，回灌井底高拟高于降水井管底1.5m，回灌井管管底布置在高程2.0m处，滤水管顶在高程3.0m处，井点支管选用5.0m长。

为保证回灌井有一定的注水压力（一般不低于0.5个大气压），用钢管、木板搭建一距地面5m高的临时水塔设置高位水箱。降水初期直接用自来水注入水箱，降水井正常运行后用水泵将降水井点集水箱里的水抽提到水箱内，保持水箱内正常水位。

在民房附近设置2～3个水位观测井，同时在民房四周墙壁上设6～8个沉降观测点，降水前测得观测井内初始水位以及沉降观测点的初始标高值，降水期间固定专人定时观测，并做好观测记录。

4 降水及回灌井点施工和使用

4.1 井点施工工艺程序

井点施工工艺程序为：放线定位→铺设总管→冲孔→安装井点管、填砂砾滤料、上部填粘土密封→用弯联管将井点管与总管连通→安装抽水设备与总管连通→安装集水箱和排水管→开动真空泵排气、再开动离心泵抽水→测量观测井中地下水位变化。

4.2 井点管埋设

井点埋设可根据土质情况、场地和施工条件，选择适用的成孔机具和方法。常用方法是用高压水冲刷土体，用冲管扰动土体助冲，将土层冲成圆孔后埋设井点管。所有井点管在地面以下0.5～1m的深度内用粘土填实，以防漏气。井点管埋设完毕后接通总管与抽水设备，接头要严密，并进行试抽水，检查有无漏气、淤塞等情况，出水是否正常，如有异常情况，检修好后方可使用。

4.3 降水井点使用

降水井点使用时应保持连续不断地抽水，一般在抽水3～5天后水位降落漏斗基本趋于稳定。正常的出水规律是“先大后小，先混后清”。如不上水，或水一直较浑，或出现清后又浑等现象，应立即检查纠正。要经常观测井点系统的真空度，一般不低于55.3～66.7kPa，如真空度不够，通常是由于管路漏气，应及时修好。井点管淤塞可通过听管内水流声，手扶管壁感到振动，夏季用手摸管子冷热、潮干等简便方法进行检查。如井点管淤塞太多，严重影响降水效果时，应逐个用高压水冲洗井点管或拔出重新埋设。

4.4 回灌井点使用

a.回灌井点必须在降水井点启动或在降水的同时向土中灌水，且不得中断，当其有一方因故停止工作时，另一方应停止工作，恢复工作亦应同时进行。

b.回灌水量应根据地下水位的变化及时调整，尽可能保持抽灌平衡，既要防止灌水量过大而渗入基坑影响施工，又要防止灌水量过小使地下水失控而影响回灌效果。为此要根据观测井内的水位变化情况及时调整抽水量或灌水量，使原有建（构）筑物下的地下水位保持一定的深度，从而达到控制沉降的目的，避免产生裂缝。

c.要经常检查回灌水的污浊度及水质情况，避免产生孔眼堵塞现象，同时也必须及时校核灌水压力及灌水量，当产生孔眼堵塞时应立即进行井点冲洗。确保用清水回灌，以保持回灌水量。

d.做好回灌井点设置后的冲洗工作，冲洗方法一般是往回灌井点大量注水后，迅速进行抽水，尽可能地加大地基内的水力梯度，这样既可除去地基内的细粒成分，又可提高其灌水能力。

5 效果分析与结论

2008年4月29日，该工段于开始布设降水及回灌井点系统，4月30日开始抽水、回灌，开始抽水时水量较大，水位下降明显，之后水位降落逐渐缓慢，3天后水位保持稳定。5月2日开始土方开挖，开挖后的基坑干燥，边坡保持稳定，挡土墙底板混凝土、墙身2m浆砌块石、墙后2m高范围内回填土相继顺利完成。5月14日，停止了抽水、回灌。从施工期及之后一个月的观测数据看，观测井水位相对稳定，沉降观测点标高没有变化，民房墙壁上设置的裂缝观测标志值亦无增大现象，民房的质量及居民的正常生活与安全得到了保证。应用结果表明：此次轻型井点降水结合井点回灌方案设计及施工是成功的，本文的方法可供类似城区河道整治工程借鉴。

1 李志平，彭振斌，张伟.轻型井点降水在基坑工程中的应用.土工基础.2008，22（3）：33-35.

2 吴国栋，张可能，付敏，等.真空轻型井点降水在基坑工程中的应用.西部探矿工程.2008（5）：30-31.

3 魏俊清.建筑工程基础施工中井点降水的计算方法.中国农村水利水电.2001（5）：107-109.

4 周坤.泗阳二站沉井群施工井点降水及对周边影响.中国农村水利水电.2006（2）：122-123.

5 周伟.井点回灌技术在基坑降水中的实践与应用研究.江苏水利.2006（1）：19-20.

6 李鸿文，王东.井点回灌技术在基坑降水中的实践与应用研究.云南建筑.2007（2）：26-28.

7 李炜.水力计算手册.第二版.北京：中国水利水电出版社,2006.