重庆地区深基坑管井降水工程设计

晋松

(重庆建工第二建设有限公司，重庆 400030)

重庆地区深基坑管井降水工程设计

晋松

(重庆建工第二建设有限公司，重庆 400030)

重庆地区依山傍水，地质情况较为复杂，深基坑降水为施工时的一大难点。为指导施工，作者通过大量的调研和现场实践，对重庆地区深基坑管井降水工程设计进行了深入细致的研究。该文针对重庆地区特殊的地质条件，通过从管井井点布置设计、管井降水基坑涌水量计算、井点管数量和井距的确定等方面进行的相应研究，该文提出了管井降水施工技术要点。

深基础；管井降水；井点设计；降水施工

0 引言

地下水是深基础施工中最常见的问题，它给深基坑施工带来许多困难。其主要危害表现形式有：基坑隆起、坑底突涌、底侧突涌、斜坡滑移、塌方等。

重庆沿江、沿河、沿湖等地区地下水位高，地表多为淤泥质土、松软粘土、粉土等，这些土体颗粒之间凝聚力小，加之含水量高，在地下水动水压力的作用下特别容易引起土的渗透变形，从而产生流砂。若是承压水，当上部压力不够时，极易管涌，严重危及施工人员安全。在这些地区施工时，通过管井降水降低地下水来预防工程危害是一个切实可行的好方法。

管井降水具有井距大，容易布置，排水量也大，降水较深，抽水设备及施工工艺简单等特点而广泛使用。

1 管井井点初步布置

主要根据基坑的平面形状、大小、施工现场土质情况、地下水降水深度以及流向来确定管井井点的初步布置。

1.1 平面布置

当基坑的宽度小于6m时，在地下水上游一侧布置两端延伸不小于基坑宽度的单排井点。

当基坑宽度较大或施工现场土质排水情况不良时，可采用环形布置。

管井井点距基坑壁不得小于1m。

1.2 高程布置

在初步布置好平面设计的基础上，对高程进行布置。在高程布置时，要考虑抽水设备的水头损失，并使地下水位线降至基坑底面1m左右。

井点管的埋设深度H（不包括滤管）按以下公式进行计算：

H≥H1+h+IL

其中：H1——井点管埋置面至基坑底面的距离，m；

h——基坑底面至降低后地下水位线的距离，一般取0.5～1.0m；

I——水力坡度。

L——井点管至基坑中心的水平距离。

为安全考虑，一般在井点管的理论埋设深度的基础上增加l/2深度（l为滤管长度）。

2 管井降水基坑涌水量计算

2.1 单井涌水量计算

基于法国水力学家裘布依（Jules Dupuit，1804-1866)的假定条件导出的基坑涌水量公式，对均质含水层潜水完整井进行研究，且假设基坑远离边界。

地下水层流满足Darcy定律（线性渗透定律）V=KI

式中：V——水流通过包括骨架与空隙在内的全断面流动所具有的虚拟速度，m/d或cm/s；

K——渗透系数，m/d或cm/s；

I——水力梯度，

由裘布依公式可得涌水量

Q=ω·V=ωKIW

ω为距井轴x处流向水井的过水断面面积，即铅直圆柱面面积 ω=2πxy

x——井中心至计算过水断面处的距离

y——由不透水层到距中心距离为x处的曲线上的高度

该断面的水力坡度为

式中H——含水层的厚度，m

h——井内水的深度，m

R——抽水能够影响的半径，m

r——管井半径，m

图1 均质含水层潜水完整井水位降落曲线

2.2 群井涌水量计算

对于实际工程来说，多个井点同时抽水的管井井点系统存在着因各井点的水位降落漏斗而造成相互影响、相互作用的情况。群井作用下，井点的涌水量比单独井点抽水时的涌水量要小，即群井的总涌水量和各单井涌水量之和并不相等。

这样实际中，需要考虑群井的相互影响，整个系统的总涌水量，见下式

式中：

y——群井范围内相对于任一点O降低后的地下水水位高度，m；

图2 无压完整井涌水量计算简图

3 井点数量及井距的精确确定

在计算基坑涌水量的基础上，对井点数量、间距进行精确设计。

3.1 每根井点允许最大出水量[3]

影响单根井点管的最大出水量的因素包括滤管的构造、尺寸以及施工现场土体的渗透系数等。计算公式如下：

3.2 井点数及每根井点实际出水量

实际操作时，根据井点系统的涌水量和单根井点的最大出水量来最终确定井点管的数量。

3.3 井点管间距

管井井点数量确定后，便可根据井点初步布置方案，求出井点间距D。D=L/n，式中：

D——井点管间距

L——总管长度

n——井点管数量

4 井点降水施工要点

通过上述计算，可以准确计算出施工降水过程中的各项数据。在施工过程中，需要严格按计算结果操作。

在管井施工之前，需要根据实际工程地质条件来选择成孔方式。成孔之后检查垂直度不超过0.5%即可进行井管入孔安装。在安装过程中需要注意连接强度和密封性能。在上口密封时，一般采用填砾与粘土封填[4]。

封填完成即可需要进行洗井。洗井工序是关系到井点出水量的关键工艺之一。常用活塞洗井与空压洗井。

洗井结束，正式抽水之前要对管井进行试抽，通过试抽实验来检测各个井点出水量大小，看是否存在出水不良、堵塞等问题[5]。

排除故障之后，即可连续抽水，直至基础工程施工完成。

图3 管井井点剖面图

5 工程实例

重庆市涪陵区某临江商住楼小区工程，该工程位于涪陵长江滨江路内侧，由地下二层及地上十四层组成，建筑面积约58600m2，基础为独立柱基梁板式基础，地下水位较高（工程标高±0.000标高281.3m，地下室地坪标高为270.5m，最高地下水水位为276m），地梁及挖孔桩基础处于地下水位下，降水深度达8.8m。项目部根据工程的地质资料和现场实际情况，认为必须降排水后方可进行土方的开挖专业。因该工程距离相邻建筑物较远，决定采用井点降水。

根据地勘资料提供的相关参数和前文所述的公式进行理论计算（计算过程略），项目部最后采用环形布置管井，布置降水井33个，井深12m，井点管间距2.2m，降水井直径300mm。

经降水处理后，各个管井出水量满足要求，地下水下降达到预期深度，整个桩基开挖过程中保持干燥，达到理想降水效果，且方便施工，同时，井点降水也未对原有建筑物造成沉降影响。

6 总结

降水施工在深基坑明挖过程中占主导地位，它对施工进度与基础安全起重要作用，合理的设计和一流的施工质量是降水成功的关键。管井降水方法成熟，效果良好。很多工程实例均可验证，是一种行之有效的降水方案。

通过利用Darcy定律、裘布依定律等经典公式计算无压完整井涌水量是可行的。能够通过上述计算准确确定井距、井数、井点平面布置、高程布置，使设计思路更加合理化，布井模式科学化，降水成本节约化。

[1]吴林高，李国，方兆昌，等.基坑工程降水案例[M].北京：人民交通出版社，2009：3-28.

[2]吴国表.某深基坑开挖设计[J]．山西建筑，2008，34(7)：149-150.

[3]张胜森.管井降水在深基坑开挖中的应用[J].山西建筑，2010，36(10)：103-104.

[4]吴尚平.建筑住宅工程深基础管井降水施工技术[J].建筑与发展，2010(3)：14.

[5]江正荣.地基与基础工程施工禁忌手册[M].北京:机械工业出版，2006.

Design of Tube Well Dewatering in Deep Foundation Pitin Chongqing

Located in themountainous region,Chongqing has complex geological conditions and deep Foundation pit dewatering has become a severe problem in construction.To guide relevant construction,the construction design of tubewell dewatering in deep foundation pit in Chongqing is deeply studied.Based on the special geological conditionsand related research in the design of tubewell layout,calculation ofwater inflow in dewatering foundation pit,numberof tubewelland determ ination ofwelldistance,key pointsof construction technology for tubewelldewatering are presented.

deep foundation;tubewelldewatering;wellplacementdesign;dewatering construction

TU 74

A

1671-9107（2012）10-0039-03

10.3969/j.issn.1671-9107.2012.10.039

2012-07-27

晋松（1972-），男，安徽合肥人，大专，工程师，主要从事建筑施工管理工作。

孙苏