大范围多井点深基坑工程降水研究与应用

王为辉

(中冶天工集团有限公司，山西 太原 030003)

1 工程简介

江苏沂州煤焦化汽车受煤坑工程，长70 m，宽20 m，构筑物埋深12 m，因四周无其他建筑物，基坑采用1∶1.25 放坡开挖的施工方法，基坑底口为80 m×26 m，上口为106 m×52 m，井点设置在距离基坑边3 m 位置，环形布置降水井点，降水面积达6 500 m2。该工程位于江苏省邳州市，地下水位较高，施工时正逢雨季，地下水埋深在距离地面1.0 m 位置，工程所处位置的地质土层构造:依次由粉质粘土、细砂、中砂构成，基坑底以上有1.5 m 的粉砂层，遇水形成流砂，工程未进行围护结构设置，只进行简易护坡，因此降水成败决定了工程施工的成败(见图1)。

图1 江苏沂州煤焦化汽车受煤坑工程

2 井点布置及涌水量计算步骤

首先根据以往经验选择井距为20 m，再根据公式H≥H1+h+iL+l+0.5l 计算最不利点水位降至基础下0.5 m～1 m 所需要的降水井深，利用公式Q=1.366K(2H-S)S/lg(1 +R/r0)计算涌水量。水泵选择，水泵一般选择2.2 kW～7.5 kW 潜水泵，水泵太小效率低，水泵过大安装维修困难较大。然后根据涌水量、水泵数量及参数进行复核验算是否满足排水量需要，根据情况适当调整井距及水泵大小。最后根据调整后的数据重新验算直至满足要求为止。本工程共设置降水井20 口，井深23 m。选用流量40 m3/h，扬程25 m 的5.5 kW 潜水泵。

3 排水设计与实施

若采用钢管排水，前期一次性投入太大，若采用明沟排水，则存在安全隐患和影响工程施工，综合各种因素，采用给水PE 管用于排水，既解决了排水问题，又降低工程造价。PE 管采用环形布置，从一端引出至出水口位置，根据涌水量，主管采用DN350，环形干管采用DN250，水泵连接管采用DN80，为防止PE 管损坏，PE管采用直埋敷设方式，管四周填砂保护，管上部覆土厚度600 mm。井管与干管连接见图2。

4 水泵自动控制研究与应用

为保证降水系统的稳定、可靠运行，使水位控制在设定标高，需要每个降水井的水位控制在一定范围内，本工程水井高水位控制在-18 m，低水位控制在-21 m，从而保证基坑水位低于基坑底0.5 m～1 m 范围内，水井抽水控制水位可根据观察井稳定水位情况调整，水位控制过低，增加水泵运行时间而耗能增加。为达到水泵自动运行，设计了水位自动控制电路，每台水泵设置1 台电气控制箱，高、低水位采用在井内设置浮漂驱动行程开关的方法，控制电路采用普通接触器、继电器元器件，控制简单实用，控制箱门上设置3 个不同颜色指示灯，分别指示正常运行、水泵故障、水位异常3 种状况，巡检人员只需要观察运行指示灯状况即可判断水泵及系统运行情况，水泵在设置的高水位以上自动启动运行，水位降至低水位控制线时自动停止运行，待水位恢复至高水位控制线时再次自动启动，以此往复工作，不需要人工启停操作，控制元件布置及电路原理见图3，图4。

图2 井管与干管连接

图3 控制元件布置

5 注意事项

基坑内底部需要设置明沟及集水井，用于及时排除雨水，基坑上部边缘需要设置挡水土堰，防止雨水灌入基坑，为防止停电造成水位回升而浸泡基坑，需要备用200 kW 柴油发电机1 台，在总配电柜处设置快速切换开关，一旦停电可使备用电源迅速投入。另外为及时观察水位变化情况，需要在基坑设置观察井，同时还需要对地表、临近建筑物及管线进行沉降观测。

图4 电路原理

6 存在问题及今后研究方向

电控系统自动化程度较低，水位控制采用行程开关及浮漂易出现故障。今后研究方向为控制电路采用单片机或PLC 控制器，水位采用光电控制器，井泵工作数据采集后远传至中央控制计算机处理及监控，以此增加系统的可靠性与稳定性，并进一步减少现场巡检工作量。

7 结语

大范围多井点深基坑工程降水系统可有效的解决深基坑降水，采用PE 管排水，降低工程造价，加快施工进度。水泵采用自动控制，可根据降水需要设置水位控制线，自动实现水泵及时启停，节约了电能，自动控制电路中设置3 个指示灯，可使巡检人员迅速判断出降水系统的工作状态，减少了工人的劳动强度，提高了劳动生产率和经济效益。《大范围多井点降水自动控制系统》《潜水泵用水井降水自动控制电路》已获得两项国家实用新型专利，该研究成果已在多个工程中使用，具有较高的推广价值。

［1］《建筑施工手册》编委会.建筑施工手册［M］.第4 版.北京:中国建筑工业出版社，2013.