轻型井点降水技术在施工中的应用

施旭光，张道贺 （中国建筑第五工程局有限公司，湖南 长沙 410004）

1 含义及适用范围

1.1 含义

轻型井点是沿基坑四周每隔一定距离埋入井点管至蓄水层内，利用抽水设备将地下水从井点管内不停抽出，使原有地下水降至坑底以下。在施工过程中要不断的抽水，直至施工完毕。

1.2 适用范围

此种方法适用于土壤的渗透系数在K=0.1～50/d范围内的土以及土层中含有大量的细砂和粉砂的土，即降水要求比较低的工程。

降水深度为：单级轻型井点3m～6m,多级轻型井点6m～12m。

2 轻型井点法降水设备

轻型井点设备主要包括：井点管、集水总管、弯联管及抽水设备。

2.1 井点管（下端为滤管）

井点管有多种类型，如钢管和塑料管，本工程使用塑料管，如图1。

2.2 集水总管

集水总管一般分节连接，其上装有与井点管连接的短接头，间距为0.8m～1.6m，总管应有2.5‰～5‰坡向泵房的坡度。总管与井管用90°弯头或塑料管连接。

2.3 弯联管

透明管或胶皮管，与井点管和总管连接，采用8号铅丝绑扎，应扎紧以防漏气。本工程集水管和弯联管如图2所示。

2.4 抽水设备

根据设计配备离心泵、真空泵或射流泵，以及机组配件和水箱。本工程采用真空泵，如图3所示。

3 轻型井点法布置

轻型井点系统的布置，应根据基坑平面形状及尺寸、基坑的深度、土质、地下水位及流向、降水深度要求等确定。

图1 塑料井点管

图2 集水管和弯联管

图3 真空泵

3.1 平面布置

图4 环形井点法

图5 4种类型水井

当基坑或沟槽宽度小于6m，降水深度不超过5m时，可采用单排井点，将井点管布置在地下水流的上游一侧，两端延伸长度不小于沟槽宽度，反之，则应采用双排井点，位于地下水流上游一排井点管的间距应小些，下游一排井点管的间距可大些。当基坑面积较大时，则应采用环形井点。井点管距离基坑壁不应小于1.0m～1.5m，间距一般为0.8m～1.6m。

本工程采用环形井点（实际井点位置在基坑内边缘），如图4。

3.2 高程布置

轻型井点的降水深度，从理论上将可达10.3m，但由于管路系统的水头损失，其实际降水深度一般不大于6m。井点管埋置深度H（不包括滤管），可按下式计算：

H1——井点管埋设面至坑底面的距离（m）

H——降低后的地下水位至基坑中心地面的距离，一般为0.5m～1m

i——水力坡度，环形井点为1/10,单排井点为1/4

L——井点管至基坑中心的水平距离（m）

如H 值小于降水深度6m时，则可用一级井点；H 值稍大于6m时，如降底井点管的埋置面后，可满足降水深度要求时，仍可采用一级井点；当一级井点达不到降水深度要求时，则可采用二级井点或喷射井点。此外，滤管必须埋在透水层内。

4 轻型井点法计算

完备的轻型井点设计内容，除包括平面设计和高程设计外，尚应确定数量、间距、井点设备的选择等。

4.1 Q（涌水量）的计算

步骤：

Q（涌水量）

q（单根井点管的最大出水量）

Q（涌水量）的求解方法依据水井类型不同，分为4种：①无压完整井；②无压非完整井；③承压完整井；④承压非完整井。

如图5所示（这里只介绍无压完整井、无压非完整井计算式）。

①无压完整井：

式中：Q 为井点系统的涌水量；K 为土壤的渗透系数；H 为含水层厚度；S 为（基坑中心）降水深度；R 为抽水影响半径；x0为环状井点系统的假想圆半径；F 为环状井点系统包围的面积。

②无压非完整井：

式中：H0为含水层有效深度，按下表取用，当查得的数值大于实际含水层厚度时，取实际含水层厚度。

S'（/S'+l） 0.2 0.3 0.5 0.8 H0 1.2（S'+l） 1.5（S'+l） 1.7（S'+l） 1.85（S'+l）

4.2 确定井点管数量及间距

单根井点管的出水量：

式中：d 为滤管直径；l 为滤管长度；K 为渗透系数。

井点管最少数量：

式中：L 为总管长度。

4.3 抽水设备选择

一般多采用真空泵井点设备，真空泵的型号有V5或V6型。采用V5型时，总管长度不大于100m，井点管数量约80根；采用V6型时，总管长度不大于120m，井点管数量约100根。

水泵一般也配套固定型号，但使用时还应验算水泵的流量是否大于井点系统的涌水量（10%～20%），水泵的扬程是否能克服集水箱中的真空吸力。

5 井点管的埋设与使用

轻型井点的安装程序时按设计布置方案，先排放总管，再埋设井点管，然后用弯联管把井点管与总管连接，最后安装抽水设备。

井点管的埋设可以利用冲水管冲孔，或钻孔后将井点管沉入，也可以用带套管的水冲法及振动水冲法下沉埋设。井点管埋设完毕后，即可接通总管和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。

轻型井点使用时，应保证连续不断抽水，若时抽时停，滤网易于堵塞；中途停抽，地下水回升，也会引起边坡塌方等事故。正常的出水规律是“先大后小，先浑后清”。

井点降水时，尚应对附近的建筑物进行沉降观测，如发现沉陷过大，应及时采取保护措施。

6 轻型井点系统设计实例

轻型井点降水法施工的计算步骤为：确定井点系统的布置方式（平面布置和高程布置）；计算涌水量；计算井点数量和井距；抽水设备选用。

以蚌埠三馆工程规划馆和档案馆单体地下室的井点降水为例进行探讨。

6.1 井点系统的布置

根据本工程地质情况和平面形状，轻型井点选用环形布置。为使总管接近地下水位，表层土挖去0.5m，则基坑上口平面尺寸为96.2m×32.8m，布置环形井点。总管距基坑边缘1m，总管长度L=[(96.2+2)+(32.8+2)]×2=266m，水位降低值S=5-1.5+0.5=4m。

采用一级轻型井点，井点管的埋设深度为（总管平台面至井点管下口，不包括滤管）：

H=H1+h+iL=（5-1.5）+0.5+(1/10)×(32.8/2)=5.64m

采用7m长的井点管，直径50mm，滤管长1.0m。井点管外露地面0.2m，埋入土中6.8m（不包括滤管），大于5m，符合埋深要求。

井点管及滤管长：6＋1＝7m；

滤管底部距不透水层：（1+8）-（1.5+4.8+1)=1.7m；

基坑长宽比小于5；

可按无压非完整井环形井点系统计算。

6.2 基坑涌水量计算

按无压非完整井环形点系统涌水量计算公式进行计算：

先求出H0、K、R、x0值。

H0：有效带深度

S'=6-0.2-1.0=4.8m

H0=1.85（S'+1）=1.85（4.8+1.0）=10.73m

由于H0>H(含水层厚度H=1+8-1.5=7.5m)，取H0=H=7.5m

K：渗透系数，经实测K=8m/d

R：抽水影响半径（m）

x0：基坑假想半径，x0=（m）

将以上数值代入公式得基坑涌水量Q：

Q=1.366×8×（m3/d）

6.3 计算井点管数量及间距

单根井点管出水量：

q=65pdl=65×3.14×0.05×1.0×=20.41（m3/d）

井点管数量：n=1.1》31（根）

井距：D≤2.1m

取井距为1.5m，实际总根数178根（266÷1.5=177.33)。

6.4 抽水设备选用

抽水设备所带动的总管长度为266m。选用W5型干式真空泵。所需的最低真空度为：hk=10×(6+1.0)=70kPa。

所需水泵流量：Q1=1.1Q=1.1×570.6=628（m3/d）=26（m3/h）。

所需水泵的吸水扬程：Hs=6+1.0=7m

根据Q1、Hs 查表得知可选用2B31型离心泵。

本工程采用以现场实际为标准。

7 注意事项

①土方挖掘运输车道不设置井点，这不影响整体降水效果。

②在正式开工前，由电工及时办理用电手续，保证在抽水期间不停电。抽水应连续进行，特别是开始抽水阶段，时停时抽，会导致井点管的滤网阻塞。同时由于中途长时间停止抽水，造成地下水位上升，会引起土方边坡塌方等事故。

③轻型井点降水应经常进行检查，其出水规律应“先大后小，先浑后清”。若出现异常情况，应及时进行检查。

④在抽水过程中，应经常检查和调节离心泵的出水阀门以控制流水量，当地下水位降到所要求的水位后，要减少出水阀门的出水量，尽量使抽吸与排水保持均匀，达到细水长流。

⑤真空度是轻型井点降水能否顺利进行降水的主要技术指数，现场设专人经常观测。若抽水过程中发现真空度不足，应立即检查整个抽水系统有无漏气环节，并应及时排除。

⑥在抽水过程中，特别是开始抽水时，应检查有无井点管淤塞的死井，可通过管内水流声、管子表面是否潮湿等方法进行检查。如“死井”数量超过10%，则严重影响降水效果，应及时采取措施，采用高压水反复冲洗处理。

⑦在打井点之前应勘测现场，采用洛阳铲凿孔，若发现场内有旧基础、隐性墓地等应及早上报。

⑧如粘土层较厚，沉管速度会较慢，如超过常规沉管时间时，可增大水泵压力，但不要超过1.5MPa。

⑨主干管流水坡度流向水泵方向。

⑩如在冬季施工，应做好主干管保温，防止受冻。

8 结束语

轻型井点降水技术在工程实践中的应用具有如下明显的施工特点和优势：

①机具设备简单、易于操作、便于管理；

②可减少基坑开挖边坡坡率，降低基坑开挖土方量；

③开挖好的基坑施工环境好，各项工序施工方便，大大提高了基坑施工工序；

④开挖好的基坑内无水，相应的提高了基底的承载力；

⑤在软土路基，地下水较为丰富的地段应用，有明显的施工效果。

[1]徐宜和.基坑工程技术现状分析[J].四川建筑科学研究,2005(6).

[2]丁贤永.轻型井点降水设计与施工[J].安徽水利水电职业技术学院学报,2006(3).

[3]王健.对深基坑井点降水理论与其在实际应用中某些问题之浅见[J].北京建筑工程学院学报,1997(4).

[4]苏学清,齐之龙,郝玉生,卢玉南.基坑降水中几个值得注意的问题[J].勘察科学技术,1999(2).