空压机在深基坑降水工程中的应用

李晓晶

(山西一建集团有限公司，山西 太原 030003)

地下工程施工中为防止地下水通过基坑侧壁与基底流入基坑，通过抽水井或渗水井等措施降低基坑内外地下水位的方法。

1 施工方法

(1)测放井位：根据设计施工图中管井井点平面布置图测放井位，用木楔等作为井位的标识标志，井位点的允许偏差不大于300mm。当井点位置受施工现场堆土不平或积水等影响时，可根据实际情况作相应的位置调整，变动范围应控制在1.5m范围内，定位时还应错开建筑物的墙、柱、梁、桩头、塔吊和施工电梯基础。

(2)护孔管埋设：当地面为杂填土，土质比较松软易塌孔时，应采用护管保护孔口防止坍塌，护孔管应穿过松散土层插入到原状土层中，松散土层外置的护孔管外部应用粘性土回填密实，防止护管外返浆造成孔口坍塌，护孔管应高出井点位置标高200mm以上便于操作。

(3)降水井钻孔、成井：降水井采用正循环回转钻机成孔的方法，钻机成孔孔径为600mm，钻机钻至设计井底标高后，采用悬吊式托盘下管法逐节放入无砂滤水管，管内径为400mm。无砂滤水管的孔隙率≥30%。在砂层土层段用100目(每646.16mm2，即每平方英寸)尼龙纱网严密包裹无砂管，减少涌砂隐患。在下滤水管前先下长2.0m沉砂管，然后再下无砂管。下管时，必须将无砂管的中心对准成孔的孔中心位置，严禁无砂管的管壁磕碰到成孔的孔壁造成孔壁坍塌。降水时用麻(或棕)绳将水泵吊装到降水井内防止坠落，吊装至设计的降水水位标高以下1000mm～1500mm。

(4)填滤料：降水管安装完毕后，随即在降水管壁与孔壁之间对称均匀填入碎石滤料，用钢筋插捣密实。

(5)洗井：成井后应进行洗井，确保降水过程中的降水效果，洗井标准是以井内出水清沏为宜，并且洗井时间应大于3h。

(6)标识：为方便管理，井口及抽水管要粘贴安全警示标识以及井号编号标识。

(7)排水：降水施工过程中排出的水，必须通过现场排水管网经沉淀池二次沉淀后排入就近城市的市政排水管网中。具体排水路线为管井内水管(1寸)→支管(2寸)→总管(直径110mm)，水管变截面处通过变径防倒灌三通连接。

(8)降水设备选型介绍：本基坑降水采用气动降水施工方法。气动降水是采用高压气体为动力，结合自动控制系统和专业的气动降水设备实现基坑降水的施工工艺。气动降水由气源系统、自动控制系统和水气置换系统组成。气源系统包含空压机、储气罐和分气组成。自动控制系统包含开关装置、调压装置和数控系统。水气置换系统包含排气阀、止回阀和置换器。总的工作原理如下：空压机产生的高压气体存储到储气罐，经过分气分配到各个自动控制系统内，根据降水井深度调节调压装置，根据出水量调节数控模块，开启各控制开关。经过调压后的气体被分配到各个水气置换系统中。数控模块根据指令控制每一路气体的开启与关闭。排气阀协助置换器中的废气排出的更快。

置换器工作原理：I型置换器：有一个工作腔室。将置换器缓缓放入井中水位以下，打开进水单向阀门，水流入腔室内，这时控制系统向置换器开始供气，进水单向阀门受到气压关闭，出水单向阀门打开，水受到气压流入出水管。泵体内的水全部排出后，控制系统会自动停止供气，出水单向阀门自动关闭，腔室内的气体排出，进水单向阀门打开，水流入腔室，以此往复循环进行降水施工。II型置换器：有两个工作腔室，每一个腔室工作原理与I型置换器相同。通过控制系统使两个腔室交替工作，完成连续降水工作。

(9)群井降水：空压机和储气罐搬运不便，空压机和储气罐均放置在西侧基坑开外线以外，避开堆料场、临时道路等。尽量在以后的施工过程中少挪动。自动控制箱安放在12口降水井的中间位置，这样操作方便，节省分气管。排水集中在主管道排至市政管网，排水口放置沉淀池。

(10)气动降水特点：降水井内无用电设备，安全可靠，降水过程中使用气管代替了电缆线，安全整洁；自动化控制，有水即抽，无水即停，节能环保；可调节扬程，可调节出水量，功能强大，适应性强；气管设置标准化长度，连接采用标准化接头，方便快捷。

(11)沉淀池：在现场布置了2个沉淀池(东北角)，基坑周边设DN110排水总管，排水坡度≥3‰，并在合适位置预留不小于DN40进水管便于与排水管连接。地下水通过排水管排到沉淀池，最终排入市政污水管网。

2 质量标准

井深误差：小于井深的2‰；孔斜：小于1%；井水含砂量：抽水稳定后，小于8‰；井底沉渣厚度不大于80mm，没有出水不畅或死井等情况；水位观测精度±10mm，流量观测精度±0.1m。

3 成品保护

严格按有关规范要求及设计图纸进行施工，钻孔安装要保证钻孔的垂直度及钻孔深度。根据现场地质情况将滤水管准确下放置透水地质层段，下管时要保证垂直下管，不歪斜。井管安装完毕后，立即对称均匀回填滤料。土方开挖期间应做好井位标识，开挖期间井口始终保持高于周边地面300mm以上，并做好井口部位的遮挡措施。经常检查排水管，防止渗漏，冬季降水，应采取防冻措施。井管、滤管在运输及现场安装过程中应轻起轻放，相互之间应方木等间隔开，且堆放时在底部应加垫方木堆放整齐，并分类码放。降水时应有专人值班定期巡查对降水深度等进行监测记录，防止超降，并对电源及周边环境等进行检查，防止停电或其他外界因素影响降水。对井点系统的管路连接是否严密，有无渗水，漏气现象进行排查级维护，在降水过程中不得间断排水。管井水管过路时应套好铸铁管并采取固定措施，现场条件受到限制时可将过路水管开槽埋地，水管顶部覆土厚度不小于400mm。管井顶部及周围井管可通过竹片连接成整体避免弯折损坏。管井周围土方应及时回填密实且高于周围自然地坪，在人员车辆密集处沿管井周边砌筑一圈240mm宽200mm高机红砖墙体。冬季施工应采用加热带或保温棉将空压机，储气罐，电动控制箱及水管严密包裹防止受冻，抽水必须连续进行。

4 质量保证措施

通过观测井定时检查降水深度，保证基坑降水深度在基坑底标高以下500mm～1000mm范围内，确保上部土方的施工顺利进行。当个别井在降水过程中不能满足设计降水深度时，应采取重新洗井，加大水泵功率等补救措施。降水井封闭的数量和时间经过设计确认。降水前应将自然水位进行统一测量记录。降水开始后，在降水水位未达到设计降水深度以前，每天观察降水标高不少于3次。当降水井内的水位达到设计要求的降水深度并能保持稳定时，每天对水位进行1次观测，在雨季等丰水期时，每天观测次数不少于2次为宜。降水设备及管路应进行定期保养和维护，降水期间应确保连续不间断抽水。施工现场配备发电机组，功率在200kW以上，当电路停电时，快速开启备用电源，确保降水施工连续进行。降水的相关技术资料应由现场的技术人员按照相关标准规范的规定进行统一收集、整理、存放，各项记录应规范和完整，手续齐全完整。

5 气动降水设备使用注意事项

控制柜应轻移轻放，避免强烈震动，并接入开关箱。在移动控制柜时，应断电和断气。进气压力不得大于0.8MPa。调节气压时，应先将调压阀盖拔出，然后左右旋转。左-，右+。压力调至工作压力即可，过高或过低将影响使用。应定时将空压机储气罐和控制箱储气罐底阀打开放水，一天两次。如标有自动放水则不用。放水时，如果设备还在工作，应慢慢打开底阀。要将主气管拆掉时，应将主气罐上的阀门关掉，将控制柜内储气罐的底阀打开，将高压气体排出，再拆掉主气管。置换器下放至井底以上1m，避免长期抽水将置换器淤死。防水接头对接时应旋紧，不用时将盖子盖好。在零度以下使用本产品时，应将高压气体进行干燥处理后进入控制箱。

6 结 语

采用空压机进行空气置换降水，在降水井内没有用电设备，安全可靠，降水过程中使用气管代替了电缆线，现场整洁排布整齐；智能化控制，降到要求水位即停，超过要求水位自动抽水，节能环保，提高了降水效率，降低了耗电量；可在一定范围内任意调节扬程，可调节出水量，可以控制降水量，降低对周围地下水的抽取，保护环境；气管采用标准化长度及标准化快接头，便于施工操作。在降水工程施工中可以更广泛的推广应用。