塑料管井群排水技术在水利施工中的应用

2018-05-24

治淮 2018年5期

水利工程对一个区域社会经济持续稳定的发展有重要意义，但在水利工程施工中经常会发生地下水位高、流砂比较严重的问题，很大程度上增加了水利工程施工的难度和造价。塑料管井群排水技术具有操作简单、可回收再利用、应用效果好等优势，被广泛应用在水利施工中，但我国对此方面的研究还有待进一步深入，所以，本文基于工程实例，对塑料管井群排水技术在水利施工中的应用做了如下分析。

一、案例分析

某水利工程，总库容为3.2亿m3，始建于2004年，建成后一直难以发挥出应有的价值和作用，相关人员介入调查，调查结果显示，该水利工程在排水闸施工时，流砂比较严重，大大增加了基坑开挖的难度。由于当时施工技术和施工条件有限，只能通过降低基坑深度，和抬高底板高程来进行解决。很大程度上降低了排水流量，防治洪涝的效果没有发挥出来，导致2011年周围300多公顷农田被淹没，在2014年通过塑料管井群排水技术拟建了8座强排站，有效排出积水，保护农田。

二、塑料管井群排水技术的优势

1.有利于缩短基坑开挖工期

在水利工程施工中，经常会遇到地下水位比较高的现象，如果不能及时排除地下水，则会对基坑开挖造成的影响，甚至会发生严重的安全隐患。通过塑料管井群排水技术可有效降低地下水位，减少基坑开挖中土壤中的水分，可大幅度提升基坑开挖效率，原水利工程基坑开挖如果需要30天，而应用塑料管井群排水技术后，基坑开挖工程可缩短为20天。

2.有利于降低施工成本

和该水利工程临近的某水利工程，在施工中应用了混凝土管井群排水技术，同时配置了3台130kW的发电机、8台潜水泵、4台6寸离心泵，通过不完全统计，改善水利工程在打井、机械设备耗能等方面消耗的成本为12.54万元。而该水利工程采用塑料管井群排水技术，打井、机械设备运行消耗的成本为6.21万元。因此，应用塑料管井群排水技术相对节约了资金6.33万元。

3.有利于提高施工质量

通过应用塑料管井群排水技术，可有效避免地下水对施工的干扰，也就不会受到流砂的威胁，不但可以最大限度上提高钢筋配置的准确性，而且还能促使混凝土施工更加规范合理，从而提高水利工程的施工质量。

4.塑料管可以全部回收利用

当水利工程施工完成后，可以通过人力、机车等措施把塑料管井全部拔出来回收，经过清洗后可以以备下次使用，或者也可以按照原价出售。这点可以充分循环利用的优势是混凝土井群排水技术难以比拟的。

三、水利工程强排站施工方案的选择

在选择强排站施工方案时，要充分结合周围的水文地质情况。根据该水利工程单井抽水试验资料可知，当强排站开挖深度达到4.5m时，可降低地下水位5.5m，但并不能有效解决流砂的威胁。如果采用沉箱施工方法，则由于沉箱底板比较薄，难以满足实际施工要求。而如果采用射流泵来进行基坑开挖，则需要配置6～8台机泵设备，才能充分满足施工需求，这无疑会增加施工成本，不符合低造价的要求。如果采用轻型井点排水施工技术，同样也需要较多的设备，而管路非常多，大大增加了施工的复杂度，而且投资也比较多，不符合实际需求。最终决定采用塑料管井群排水技术，既满足了低成本、高效益的要求，同时施工操作比较简单便捷，大大提高了施工效率，具体的结构布置图如图1所示。

塑料管井布置的依据包括:基坑的平面形状、大小、位置，地下水位实际情况、降水深度等等。为提高施工效率，井点距离坑壁不能小于2m，避免发生漏气问题。在流砂基础2.5～3m的位置布置一眼，如果基坑距离河道比较近，则要适当增加塑料管井布置的密度。

在集水井和排水沟布置时，需要在基坑左右两侧布置转角的位置布置，在不影响水利工程施工的位置分别设置一眼集水井。在基坑四周都要设置宽度在0.8～1.5m的排水沟，以0.1%～0.4%低坡流向集水井，确保地下水都能汇集到集水井中。

四、塑料管井群排水技术在水利施工中的具体应用

1.合理确定井的深度

在井深确定时，要以基坑开挖的深度为主要依据，大量实例表明，把地下水水位降低到距离最低设计标准挖深1.0～1.2m为最佳。就该水利工程而言，在具体施工中为最大限度上提高排水效率，大大增加了井壁的进水面积。同时为有效避免土壤中的水分在流入井管时，把泥土或者砂石带入到井管中，导致井管发生沉积影响进水效率，需要在井管底部钻几个梅花孔眼，并用透水性比较好的尼龙过滤布进行抱闸，然后在压入钻好的井中。

2.井管材料的选择和长度的确定

图1 井群布置示意图

由于塑料管井群排水技术比混凝土管井群排水技术操作流程、排水效率、施工成本、操作难易度上都有更加明显的优势，所以在该水利工程施工中采用了塑料井管来进行排水。

井管长度的确定要根据公式:L=（α·q）/d来进行计算。其中α为砂层系数，如果土质粉砂层则α的取值为0.9，如果为细砂层土质则α的取值为0.7。d表示井管的外径，q表示基坑中总涌水量。在具体施工时井管的长度不能小于在含水层厚度的三分之二。就该水利工程而言，土质上层为细砂，下层为粗砂，粗砂下方仍然是细砂，因此，井管的长度要控制在5mm左右，并在井管的四周分别钻一排8～12mm的孔，用渗水性比较好的尼龙布包扎2～3层，并静置 30～60min在拔出查看井管中是否有淤泥。

3.井距的选择

根据检测单位检测的相关数据显示，该水利工程地表以下2～5m之间为中粗砂，排水率比较低，因此，井距不能太大，而根据相应的抽水试验可知，井管的内径为66.67mm，井距离要控制在6～8m才能有效满足具体施工的要求。

4.塑料管井群的动力配备

在排水设备配置过程中，要根据涌水量实际情况进行确定，就该水利工程而言，当塑料井群全部打完后，要采用2kW喷灌机进行试抽，根据试抽的结果，配置相应的动力设备。每两个眼井配置1台3kW喷灌机就可以充分满足该水利工程施工的具体需求。

5.成井工艺

为提高施工效率，每个管井施工都配置4～5个施工人员进行施工，当钻眼完成后，还要立即下管，大于每隔30～40min就可以为完成一眼井施工。在具体施工时，为保证钻孔成形质量，最好在地质比较坚硬的粘土层进行钻井，避免发生井壁坍塌或者不成井的现象。当钻井完成好，还要进行加固处理，避免发生坍塌影响施工质量。

五、塑料管井群排水技术应用效果分析

就该水利工程而言，8眼塑料井采用4台喷灌机进行抽水，实际抽水量能达到额定出水量的80%左右，也就是说每小时的出水量大约在50m3左右，地下水位降深6m，基本达到了设计降深的需求，为水利工程基坑项目顺利开挖奠定了坚实基础。基础施工井群排水的成功，使工期大为提前，为工程安全渡汛提供了保证，施工排水费用节省30%～50%。