管井降水实际应用研究

杨 强，李春雨，张 静，李 强

1中国石油天然气管道局工程有限公司第二分公司，江苏 徐州

2中国石油管道局工程有限公司 国际事业部，河北 廊坊

3中国石油华北油田分公司，河北 廊坊

1.引言

管井井点设备简单，排水量大，降水较深。春季解冻，地下水位升高。当建筑物的基地高程低于地下水位时，基坑开挖时边坡边挖边塌，因此，基坑(槽)开挖时必须考虑降水防护措施。

2.降水方案选择

新建的布哈拉调控中心办公楼位于乌兹别克斯坦布哈拉州市中心，根据现场施工情况平均地下水位高程为-4.6 m，筏板基槽底部高程为-5.16 m，电梯井和积水坑区域局部槽底高程为-6.23 m，故应采取降水措施，要求水位降至基槽底部0.5 m。办公楼基槽降水深度为1.06 m，局部基槽位置降水深度为2.13 m。参照GBJ202–83《地基与基础工程施工及验收规范》中对各类井点使用范围的规定[1][2]，结合布哈拉当地实际情况，该工程降水采用管井降水。

3.井点降水方案实施过程

3.1.施工准备

施工前首先需征得业主、设计、监理等相关部门许可，然后对施工人员进行技术培训，使之熟悉施工方案。按照施工方案准备好施工所需设备和材料，在抽水影响半径范围内需要保护的构筑物等需建立标高观测系统，并由专人进行观测。

3.2.井点布设

1)井点平面布置

建筑单体基坑平面呈块状，宜采用封闭式布置。工程降水面积大，需机械化施工，必须设计运输车道。

2)井点管长度计算

式中：L为井点管长度，m；h为露出地面高度，m；H为地面至基底高度，m；i为水力坡度，环状井点为1/10；r0为基坑计算半径，m。

3)单根井点管出水量计算

式中：q为单根井点管出水量，m3/d；r为滤管半径，m；K为渗透率系数，m/d。

根据公式(2)计算得出q为290 m3/d。

4)井点管数量确定

式中：Q= 700 m3/d为总涌水量；n为井点管数量，个。

5)井点管间距计算

式中：D为井点管间距，m。

计算得出的井点管间距D应大于15倍滤管直径，以防由于井管太密而影响抽水效果。实践中，由于井点管下沉质量的差异和地下土质的变化，地下水的补给不充分，群井排水的影响，理论上单井出水量达不到实际出水量，应对井的间距进行修正。办公楼基坑周围共设置6根10 m深直径200 mm的波纹管管井。根据实际情况需要进行调整，确保降水效果。

3.3.水泵的选择

水泵的流量主要根据基坑井点系统涌水量而定，所需水泵功率关系式如下：

式中：N为水泵所需功率，kW；k为安全系数，一般取2.0；Qgk为基坑的涌水量，L/s；Ht为包括扬水、吸水及各种阻力造成的水头损失在内的总高度，m；η1为水泵效率，取值范围0.4~0.5；η2为机械效率，取值范围0.75~0.85。

计算得出N≤ 1 kW。根据计算结果，每口管井内安装1台潜水泵，潜水泵生产率20 m3/h，扬程25 m，抽吸真空高度7 m，吸口直径50 mm，电动机功率2.8 kW，转速2900 r/min。

3.4.机械成孔与沉管

采用机械螺旋钻杆成孔，挖出的土方及时外运。一般取中粗砂作滤砂层。井点管用直径200 mm波纹管，下端为长1 m、钻有直径10 mm梅花形孔(6排)的滤管。管壁包2层滤网，内层为细滤网，采用30~50孔/cm2的黄铜丝布；外层为粗滤网，采用8~10孔/cm2的铁丝。管井深10 m，成孔完成后，及时下管，井管下部过滤部分，回填滤砂层。

3.5.降水

管井使用前应进行试抽水，检查有无淤塞现象，如情况异常，应检修好后方可转入正常使用。采用潜水泵管井内抽水，将抽出的水导入排水沟。抽水过程中需经常检查出水情况判断潜水泵工作情况，在排水沟不能满足排水要求的情况下，租用水车确保排水达到要求。井点降水时，需对水位降低区域内的建筑物进行沉降观测，发现沉陷或水平位移过大时，应及时采取防护技术措施。自降水开始24 h由专人看护，应保持不间断抽水，防止因停止抽水使地下水位上升，造成淹泡基坑的事故。配用双电源以防断电。一般抽水3~5 d后水位降落漏斗基本趋于稳定。当降水降至建筑基坑底标高0.5 m以下时，及时进行基础施工，以减少降水时间。办公楼地下室施工及土方回填完成后，停止降水。管井内填满中砂，要求夯实饱满密实。

4.质量保证措施

1)降水、排水过程中需对周围构筑物进行沉降观测。

2)排水应通畅，不得流入周围场区。

3)井点使用时，正常出水规律是“先大后小，先混后清”，如不上水，或水一直较混，或出现清后又混等情况，应立即检查原因。

4)在土方开挖后，应保持降低地下水位在基底500 mm以下，以防止地下水扰动地基土体。

5.HSE保证措施

1)在施工场地四周设置安全隔离栅栏，放置安全警示标志，避免非施工人员误入施工区域。

2)抽水设备的电器部分必须做好防止漏电的保护措施，严格执行接地、接零和使用漏电开关3项要求。

3)施工中严禁在管井周围堆放开挖的土，土方要及时运出场外。

4)降水过程中，应防止相邻及建筑物或构筑物、道路、管线等发生下沉或变形，必要时需对原建筑物地基采取回灌技术等防护措施。

6.结语

基坑降水工作直接影响工程的安全和工期长短，井点降水方案选择合理，可以确保工程按期完成。实践证明，在渗透系数较大的地区，使用管井降水能取得良好的效果。