轻型井点降水施工技术在塔里木河下游河道治理中的应用

樊世军

（新疆维吾尔自治区塔里木河流域工程建设处 新疆 库尔勒 841000）

1 工程概况

塔里木河干流下游库尔干生态闸位于塔里木河下游河道尾闾，距离台特玛湖18km，距离巴州若羌县85km。生态闸基础选址处于临塔河岸边位置，地下水基本与河面水位平齐，生态闸闸前铺盖、闸室、消力池基础处于低于原河床0.5m～1.0m的水坑内，基坑底部平面尺寸34.5m×16m,开挖换填砂砾石深度为2m～2.7m,施工前基坑内有1.8m左右的积水。

生态闸基础地层为第四系上更新的冲洪积物，岩性以细砂、粉细砂为主，呈灰色或土黄色，松散，稍密，地下水位1.2m。根据试验结果：粉细砂层颗粒组成为粒径大于0.5mm的颗粒含量占15%，粒径0.26mm～0.5mm的颗粒含量占4%，粒径0.075mm～0.25mm的颗粒含量占64%，粒径小于0.075mm的颗粒含量占17%，天然密度 1.55 g/cm3～1.68g/cm3，天然含水率11.0%～18.4%，干密度1.40 g/cm3～1.42g/cm3，比重 2.69，孔隙比 0.896～0.926，相对密度0.28～0.34，自然休止角水上28°、水下26°，渗透系数4.2×10-3cm/s，粉细砂渗透变型的允许比降水平段为0.08，垂直段0.15。

由于透水系数小，深井排水布置的井口数少排水效果不好，深井排水布置的太多费用昂贵，不经济。若采用挖沟明排方式，由于地下水位高，土质松散，容易坍塌，施工工作面较难控制。综合考虑，借鉴以前在塔河下游阿拉干节制闸的施工经验，该工程采用环状轻型井点降水的方法施工。

2 降水施工方案

2.1 降水原理及思路

轻型井点降水系统由集水总管、主管、井点管、过滤管、阀门等组成管路系统，抽水设备启动后，在井点系统中形成真空，在真空作用下，使工作水流具备极高的流速，在喷咀附近造成负压，将地下水经滤管吸入，吸入的地下水在泵体内混合，然后再把水排出，排水设置在地面以上，排出的水可以通过排水沟排走，周而复始，循环工作，从而达到降低地下水位的目的。

2.2 降水理论计算

为保证不浪费资源又可满足降水要求，更好的节约施工成本，在排水设备材料投入前，需对基坑井点管的埋置深度、井点数量及井点间距进行初步验算。

2.2.1 井点管的埋置深度计算

井点管的埋置深度：H≥H0+iL+l

式中，H——井点管的埋置深度；

H0——井点管埋设面至基坑底面的距离；

i——降水曲线坡度，本工程取0.1；

L——井点管中心至基坑中心短边距离；

l——滤水管长度，该工程取1.2m。

经计算本工程H≥8.39m，该工程井点管选用6m管无法满足降水要求，需采用二级井点降水。

该工程中一级井点管埋置深度h1取5.5m，小于滤水管长度6m，满足要求；则相应的二级井点管埋置深度H2=H-h1=2.89m；

H2——二级井点管的埋置深度；

H——井点管埋置深度；

h1——一级井点管埋置深度。

2.2.2 井点数量及间距验算

（1）基坑总涌水量计算

式中，Q——群井涌水量；

K——渗透系数；

H——含水层厚度；

R——抽水影响半径；

S——水位降低值；

X0——基坑的假想半径。

本工程渗透系数K取0.42m/s，含水层厚度取8.6m，计算得本工程基坑总涌水量Q为708.08m3/d；

（2）单井出水量

式中，q——单井出水量；

Π——取3.14，

d——滤管直径，本工程取0.032m；

l——滤水管长度，该工程取1.2m。

（3）井点数量及间距

井点数量：n=1.1Q/q=135(根)；

井点间距：d=2（B+C）/n=1.18m;

式中，d——井点间距；

B——基坑宽度，本工程取20m；

C——基坑长度，本工程取60m；

采用二级降水D=2d=2.36m，本工程井点管间距拟设为2m，满足要求。

2.2.3 确定的井点布置形式

工程位置距离塔里木河较近，地下水源较丰富，经计算决定采用“□”形的二级环状井点，降水井井点管间距为2.0m，距基坑边线0.80m按环形布置，井点管直径为32mm，管长6.0m，底下1.2m设过滤管，总管直径为D110，环形布置，井点管与总管之间采用橡胶管连接，总管一端设阀门，另一端设井点泵系统，基坑降水布置形式如图1、2所示。

2.3 施工工艺

轻型井点降水的施工顺序为：定位—敷设集水管—冲孔—沉放井管—填滤料—弯管与总管连接—安装抽水设备—进行试抽。

2.4 投入的主要设备及参数

降水设备采用JSJ-60型真空泵机4组，离心泵功率7.5kW×6台，最大抽水量为15m3/h，最大提升高度为8m，最大抽吸深度为9.6m，真空压力必须达到6kg～8kg，3BL-9导杆水冲枪一套，主管直径为φ110×6m，井点管直径φ32×6m。

2.5 降水费用计算

轻型井点降水工程量计算应该包括打拔井点及管道、设备的摊销按不同井点深度以个为单位计算，井管深度、井管的安装、拆除应以根为单位计算，设备使用按套、天计算。轻型井点50根为一套；井管间距按施工组织设计确定2.0m。使用天数应以每昼夜24小时为一天，使用天数应按施工组织设计确定的降水天数计算，最后再将确定的各参数套入轻型井点降水定额进行费用计算。

图1 轻型井点降水平面布置示意图

3 施工进度计划保证措施

为了能满足施工的需要，保持基坑工作面的干燥，要求降水深度在自然地面以下3.5m，降水天数预计30天。因若羌县库尔干地区春秋季节多风沙天气，根据以往的施工经验，该地区4、5月份，平均三天刮一次风，每月由风沙造成的停工天数约8天左右，但轻型井点降水必须一天24小时连续运转，中间不能间断，才能达到预期的降水效果，要想在最短的时间内经济有效的完成闸基础施工，在施工降水方案确定后，需制定本工程详细的施工进度计划，做好井点降水和水闸基础其它各单元工程施工的衔接工作。

本工程计划在二级井点降水制作完成后，全部井管同时运转，运转2天～3天后，预计基坑表面干燥后，挖掘机配合铲车开始开挖基础，挖掘机连续作业，机械手轮流倒班休息。开挖达到设计高程后，对基坑进行砂砾石回填，回填按每30cm一层进行碾压夯实，基坑砂砾石换填完成后，基坑高程平均约提高2m。工作面已经到达了布置的二级降水深度以上，为节约降水成本，此时布置的二级降水井管可进行封井拆除，只保留外围上层的一级降水。一级降水时须完成的闸基础的施工部位包括闸底板、闸前铺盖、闸后消力池的砼施工。砼施工时，钢筋工班组、模板工班组、砼浇筑班组在闸底板、铺盖、消力池三个工作面上进行轮流平行施工，可有效缩短降水施工时间，节约成本，砼施工完成后，施工作业面已经达到涌出的水位以上，布置的一级降水井管可封井拆除，施工降水工作全面结束。

图2 井点降水剖面示意图

本工程的一、二级轻型井点排水系统在施工时达到了预期的效果，从排水效果来看，对于井点管埋置深度较大的工程，不需要设置太长的井点管，对井点管进行分级布置，按基础施工的标高，分阶段采用分级井点排水系统更经济合理，可有效降低施工成本，但同时也要求管理人员提前做好进度计划，合理调配现场的机械和施工人员，统筹安排好基础各单元工程的施工天数，做到基础工程施工的节点工期和分级排水的节点工期相吻合，才能使施工成本降到最低。

4 施工质量保证措施

（1）井孔冲孔时，冲孔孔径不得大于300mm，冲孔深度按降水方案比滤管低0.5m，且垂直于水平管，冲孔冲到底标高后，再将冲水管上提1.0m，再冲一遍后成孔。井孔冲成后，应立即拔出冲管，插入井点管，并在井点管与孔壁之间填粗砂滤层，以防孔壁坍塌堵塞。

（2）井点降水设备进场之后，在井点管埋设之前，必须逐根检查井点管及集水总管，保证滤网完整无缺，发现损坏，应立即更换。井点管埋设之前，用布头或麻丝塞住管口，防止埋设时杂物掉入管内。在布设完每根井点管后，应及时检验渗水性能。井点管与孔壁之间填砂滤料时，管口应有泥浆水冒出，或向管内灌水时，能很快下渗方为合格。在布设集水总管之前，先要对集水总管进行清洗，然后对其它部件进行检查清洗。集水总管与井点管与之间用橡胶软管连接，确保其密闭性。

（3）安装完井点系统后，必须及时试抽，全面检查管路接头质量、井点出水状况和抽水机械运转情况等，如发现漏气和死井，应立即处理。每套机组所能带动的集水管总长度必须严格按机组功率及试抽后确定。试抽合格后，井点孔口到地面下1.0m的深度范围内，用粘性土填塞严密，以防漏气。

（4）开始抽水后一般不应停抽，时抽时止，滤网易堵塞，也易抽出土粒，并引起附近岸坡由于土粒流失而沉降开裂。正常排水应是细水长流，出水澄清。

（5）井点降水施工队应派员24小时值班，定时观测流量及水位降低情况并做好《轻型井点降水记录》，同时施工人员在井点施工时，应做好施工记录及影像资料。

5 结语

该工程降水施工方案布置完成三天后，保证了开挖工作面的干燥，理论计算的降水深度与实际连续施工时观察测得的降水深度基本吻合，该方法排水效果好，可以防止流沙；无超挖工作面，便于施工，基础施工按预定计划进行施工，提前5天完成了施工任务，保证了施工工期和施工质量。采用分级降水的方法有效降低了施工成本，轻型井点降水可广泛应用于沙漠地区的水利工程基础施工中。陕西水利

[1]布林巴雅尔.轻型井点将水法在水利工程基坑施工中的应用[J].内蒙古水利.2008（5）.

[2]朱小刚.轻型井点降水在浅滩桥梁承台基坑开挖中的应用 [J].城市道桥与防洪.2011（12）.

[3]吴相山等.轻型降水计算公式的探讨[J].科技情报开发与经济.2008（18）.