密目式钢板网降水井施工技术

2020-03-01孟召虎汉光昭董方雄宋在晨何剑桥黎建宁王志刚

建筑施工 2020年9期

孟召虎汉光昭董方雄宋在晨何剑桥黎建宁王志刚

中建三局集团有限公司陕西西安 710065

在水文地质条件复杂、地下水位偏高的地区进行基坑开挖施工时，为保证基坑的安全稳定，防止产生与地下水有关的土体渗透变形破坏，避免基坑在开挖过程中发生流砂、管涌以及基坑壁土体坍塌等现象，不仅要考虑支护措施的可靠性与经济性，还必须重视基坑降水工程[1-4]，从而保证基坑施工的安全进行。

目前，管井降水是应用较为普遍的一种降水方式。管井降水通常采用无砂混凝土管，管径为350 mm，降水井由若干根1～2 m的混凝土管拼接而成，安装较为复杂，特别是接缝处质量不好控制，造成抽水体中含沙量过高，同时混凝土管径小、洗井效果不好[5-7]。

兰州市长征机械厂出城入园河畔映巷项目场地狭小且工期紧，若采用混凝土管井，施工进度将较慢，同时管井施工与支护桩作业同时进行，对场地周转不利。而采用密目式钢板网降水井施工技术，安装简便，施工进度快，降水效果显著。

1 工程概况

兰州市长征机械厂出城入园河畔映巷项目位于兰州市七里河区敦煌路，北侧邻近黄河。项目规划业态为3栋33层住宅楼以及商业、1栋办公楼、1栋酒店以及地下车库，主楼地下室以及地下车库均为2层，结构类型为框架-剪力墙结构。

根据地勘报告，本项目的主要地层岩性分述如下：①杂填土层，厚度0.50～3.00 m；②黄土状粉土层，埋深0.50～3.00 m，厚度4.70～8.00 m，层面高程在1 524.38～1 527.15 m之间；③细砂层，埋深6.60～8.80 m，厚度0.20～1.60 m，层面高程在1 518.31～1 520.67 m之间；④卵石层，埋深7.10～9.40 m，厚度3.40～8.20 m，层面高程在1 517.80～1 519.55 m之间。

本工程基坑设计深度达-10.5 m，局部-11.7 m，地下水位在-9.0 m处；基坑东侧有1栋8层建筑物，离基坑边缘平均距离为4 m，南北两侧有配电房，南侧、西侧邻接市政道路；基坑工程侧壁安全等级为一级。

基坑支护采用支护桩+预应力锚杆，桩身混凝土等级均为C30，桩径0.8 m，中心间距2.0 m。

降水井共设置15口，间距为20 m，沿基坑周边布置，降水井深度为15 m，原设计为直径350 mm无砂混凝土管，自下而上依次为：1根沉砂管、2根滤水管和3根实管。沉砂管进入砂岩不小于2.5 m。

2 变更背景

原设计无砂混凝土管降水井成孔直径为600 mm，本工程支护桩设计直径为800 mm，采用旋挖钻机成孔。

1）考虑支护桩与降水井成孔直径不同，需要另外进场降水井成孔设备，同时本工程场地狭小，2台成孔设备同时作业，会造成作业面周转不利，影响施工进度，若直接采用旋挖钻机进行降水井成孔，则不用另外进场降水井成孔设备，既能减少施工成本，也缓解了场地紧张的局面。

2）无砂混凝土管市场供货较紧缺，因管径小，洗井效果不好，影响降水效果，同时安装较复杂，人工投入较多，且安全风险大。

鉴于以上因素，考虑采用一种既能保证管井成孔直径达到800 mm，又能保证降水效果优于混凝土管井的降水方式，经多方考察及查阅相关文献资料，发现密目式钢板网降水井的口径可大可小，出水量大，降水效果较好，适用于各种土层。

经与设计单位、建设单位沟通后，确定将混凝土管降水井变更为密目式钢板网降水井实施降水。

3 密目式钢板网降水井构造

密目式钢板网降水井的主骨架为钢筋笼。该钢筋笼以φ20 mm钢筋为主筋，具备一定的刚度，螺旋筋采用φ10 mm@150 mm，同时用φ16 mm@2 000 mm钢筋作为内加劲箍，保证钢筋骨架不变形，并能够承受侧壁土压力的作用。

钢筋笼外侧包裹1层厚1 mm的50 mm×100 mm钢板网及2层80目（孔径约180 μm）密目网，以保证渗透性和过滤性。降水井与孔壁间隙回填粒径30～50 mm砾石料，上部2 m范围采用黏土封闭，降水井高出自然地面300 mm。具体井身构造如图1、图2所示。

图1 降水井配筋剖面

该降水井构造仅针对本工程，降水井直径、钢筋笼配筋可根据工程实际情况进行调整。

图2 降水井构造

4 密目式钢板网降水井施工

4.1 工艺流程

降水井钢筋笼绑扎→钢板网绑扎→密目网包裹→降水井成孔→钢筋笼安装固定→回填砾料及黏土→铺设排水管网→潜水泵放置→抽水洗井→降水

4.2 主要施工工艺

4.2.1 钢筋笼制作

钢筋笼主筋为16φ20 mm，螺旋箍筋为φ10 mm@ 150 mm，内加劲箍为φ16 mm@2 000 mm，钢筋采用单面焊接连接，搭接长度为10d（d为钢筋直径）。钢筋直径、规格、型号满足设计要求，进场后及时进行抽样复试。钢筋笼为降水井主骨架，对其整体强度进行验算以满足土体侧压强度要求，不发生扭曲变形。在钢筋笼绑扎过程中控制好钢筋间距，节点绑扎牢固。

4.2.2 钢板网绑扎

钢筋笼绑扎完成后进行钢板网绑扎。钢板网一般采用1层厚1 mm的50 mm×100 mm钢板网，主要是对外包裹密目网起支撑作用。钢板网需保证一定的柔度，并方便安装（图3）。

4.2.3 密目网绑扎

外裹密目网采用双层，并与主骨架绑扎牢固。密目网孔径应能保证滤沙效果，控制降水中含沙率在允许范围内（图4）。

4.2.4 降水井成孔

根据地质情况，采用旋挖钻机成孔工艺，干作业成孔或泥浆护壁成孔方式施工。成孔完成后进行验孔，验孔合格后，及时安装密目式钢板网降水井。

成孔过程中要保证钻机垂直度，以保证孔壁垂直，同时观测侧壁有无坍孔情况。一旦发现坍孔现象，立即停止成孔，确定处理方案后，方可继续钻孔。

图3 钢板网绑扎

图4 密目网包裹

4.2.5 降水井安装固定

在安装降水井前，需先在井底回填厚约500 mm的碎石过滤层，主要起到滤沙作用，然后再吊装降水井安装固定。吊装过程中保持降水井的垂直度，降水井居中进行安装，井身与孔壁的间隙应均匀（图5）。

4.2.6 回填砾料及黏土

降水井管下入后立即填入滤料，回填的滤料磨圆度、级配应符合要求，合格率要大于90%，杂质含量不大于3%。滤料沿井孔四周均匀填入并保持连续，随填随测滤料填入高度。洗井后，如滤料下沉量过大，应补填至井口下1～2 m处，其上用黏土封填（图6）。

图5 密目式钢板网降水井吊装

图6 回填砾料及黏土

4.2.7 铺设排水管网

主排水管网采用DN300 mm的厚壁钢管环绕基坑四周，布置在降水井外侧地面。管网向水流方向的倾斜度以0.3%为宜，在井口设置保护砌衬并加盖。

4.2.8 降水

降水井安装完成后，用活塞、提筒联合洗井，洗至水清砂净为止。当发现降水井水量很小时，分析原因，如果是成孔质量问题，应增加洗孔次数，直至水清砂净为止。

放置潜水泵和供电设备，先进行试抽，稳定后开始正式降水，降水过程中做好监测，对抽水水质和含沙量进行检测。

正式降水开始后应连续抽水，不应中途间断，并做好初始水位记录。以后每2 h测量1次水位、水量，做好记录，并绘制地下水水位降深曲线。水位稳定后应每天观测2次，水位观测精度±2 cm。

5 密目式钢板网降水井的应用效果

密目式钢板网降水井于现场加工，安装方便，强度较高，降水过程中未发生坍孔现象。同时，密目式钢板网降水井洗井方便，含沙量低，降水实施效果好，满足本工程降水要求。经实施，采用密目式钢板网降水井，提高了工作效率，加快了施工进度，降低了人工安装费用，同时也减少了安全隐患。

6 结语

基坑根据不同土质情况及降水深度可选择不同的降水方式，一般包括轻型井点降水、喷射井点降水、电渗井点降水、管井井点降水等。上述前3种降水方式受土层渗透系数及降水深度影响，应用范围有所局限，管井降水相对应用更为广泛。相比混凝土管井，密目式钢板网降水井口径可大可小、出水量大，过滤性及渗透性极好，特别适用于地下水较多且需要快速降水的工程。

在施工过程中，结合工程实际情况，考察各方面因素影响，选择一种更为合理的施工工艺，对于工程施工效率的提高及成本的节约都可起到很大的作用。兰州市长征机械厂出城入园河畔映巷项目通过不断研究、考察、讨论，创新性地采用密目式钢板网降水井工艺，既保证了降水效果，提高了施工效率，也为类似工程积累了经验。