关于井点降水设计在砂性土地基处理的应用

毛利 贾存威 宁波市交通规划设计研究院有限公司

宁波杭州湾新区位于滨海淤积平原，本项目场地位于杭州湾十二塘区域，目前正在实施通航机场及周边配套道路、场区的建设，场地各土层分布规律总体上较为明显，表层以吹填砂性土及粉土为主，中部为流塑的淤泥质土、软黏土，性质较差，淤泥质软土分布在场地地表下20多米下卧层。

1.目前常用地基处理方法

一般常用的软基处理方案有以下几种：

方案一：超载预压+塑料排水板。塑料排水板超载预压法是将带状塑料排水板用插板机将其插入软弱土层中，组成垂直和水平排水体系，然后在地基表面对载预压，土中孔隙水沿塑料板的沟槽上升溢出地面，从而加速了软土地基的沉降过程，使地基得到压密加固。

方案二：堆载预压。堆载预压法是指在饱和软土地基上施加荷载后，孔隙水被缓慢排出，孔隙体积随之缩小，地基发生固结变形。同时随着超静水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土强度逐渐增长，达到预定标准后再卸载，使地基土压实、沉降、固结的方法。

堆载预压方案在我省已广泛应用于一般软基路段的处理，处理效果较好，施工简单，造价低。

堆载预压分为欠载、等载、超载三种形式，对于路基稳定性好、软基埋深较浅路段，利用路基自重加载预压，施工工艺简单。采用超载预压可缩短预压时间。

方案三：就地固化。就地固化技术是一种利用固化剂对软土等土体进行就地固化处理，使土体达到一定强度或其它使用要求，从而对土体进行就地利用或达到地基处理要求的方法。能够实现工程废弃土的零排运，降低运输及堆放对环境的影响程度；无需使用大量的置换材料，减少砂石用量，减少开山采石和河道挖沙；无需开挖工作，减少对周围建筑物的影响；施工速度快（无需挖掘和填埋，快速高效），无硬壳层区域可快速形成硬壳层；实现资源的循环利用，节能环保。

2.井点降水在地基处理中的应用

常规的软土地基处理主要针对软土地基本身处理，如等载或超载预压处理、塑料排水板等方法，这些方法着重于加速软土地基施工期间的固结，提高复合地基承载力，存在施工工期较长，加固深度有限，施工质量不稳定等缺点。根据目前场地区域吹填情况，并结合初步勘察资料，拟建场地表层土除新近堆积的素填土外以粉土为主，软土埋置深度较深，推荐井点降水法加快施工期间地基的固结沉降。

井点降水法是人工降低地下水位的一种方法。在基坑开挖前，在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井），利用抽水设备抽水使所挖的土始终保持干燥状态的方法。

所采用的井点类型有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等。

一般该方法用于地下水位比较高的施工环境中，是土方工程、地基与基础工程施工中的一项重要技术措施，能疏干基土中的水分、促使土体固结，提高地基强度，同时可以减少土坡土体侧向位移与沉降，稳定边坡，消除流砂，减少基底土的隆起，使位于天然地下水以下的地基与基础工程施工能避免地下水的影响，提供比较干的施工条件，还可以减少土方量、缩短工期、提高工程质量和保证施工安全。

2.1 轻型井点排水系统的理论基础

2.1.1 完整潜水井理论

当普通完整潜水井布置在具有潜水自由面的含水层中时，降落漏斗是流向水井的实际潜流面（图1），剖面图上的流线（水流的方向线）是一系列的曲线，按照Dupuit关于地下水涌水理论公式，可得水井流量的表达式：

图1

图2 群井作用示意图

图3 井点降水布置图

当x＝R时，y＝H

式中

K ——潜水层的渗透系数；

R ——井影响半径；

H ——潜水含水层厚度。

经积分，整理后得

s为水位降低值。

2.1.2群井理论

若有两个井的距离小于影响半径R时，则需考虑到群井的互相作用（图2）。如果全部井同时工作，则总降落曲线的方程式为：

假定各井半径相同，流量q相同且q＝Q/n（Q为各井总流量，n为井数），上式推导整理得出总流量公式为：

2.1.3 井点排水系统影响范围内涌水量的计算

对于矩形布置的无压非完整井点系统可按下式计算涌水量：

式中：hm=(H+h)/2

F ——井点系统包围的基坑面积（m）；

l——滤管长度（m）；

H——含水层厚度（m）；

h——滤管顶与不透水层之间的距离（m）。

2.2 轻型井点排水系统的设计应用

井点管冲设深度6m，冲孔直径为250～300mm，冲孔深度应比滤管底深0.5m，井孔冲成后，应立即拔出冲管，井底铺30厘米碎石，然后插入井点管，并在井点管与孔壁之间迅速填灌砂滤层，砂滤层选用干净粗砂。地面以下1m范围用粘土封口以保证真空度。

将井点管、集水总管和水泵连接起来，形成完整的系统后需进行试抽，防止漏气。

井点运行后应连续工作，并保证真空度不低于55.3～66.7kpa。运转时监测包括流量和地下水位的监测。地下水位的观测点按照设计布设，开始抽水时，每4个小时测一次，水位稳定后，一天观测1～2次，雨天加大观测力度。

等井点系统运行一段时间后，土层固结，地下水位趋于稳定后进行路基压实，并测量土基回弹模量。

表1 常用井点降水比较方法

强度满足要求后，井点系统继续运行，同时按照设计要求开始路基宕渣填筑，等填到设计标高后，停止抽水，撤去系统准备下一段施工。

根据杭州湾项目应用经验及常用的地基处理方式比较，轻型井点降水在工期、造价方面具有比较明显的优势，对于砂性土地基具有比较好的适应性及推广性。

3.结论

从轻型井点排水系统的使用效果而言，本段路基的设计方案与实际情况基本一致，并达到预期效果，设计中的假设和参数的选用是合理的。从设计和应用情况，总结和建议如下：

（1）适用范围：对于由粉质粘土、粉土、亚砂土构成的路基处理有一定效果，就省内而言，环杭州湾围填区域内的道路建设可考虑本办法。

（2）设计采用的经验公式比较准确可靠，可作为同等类型路基处理设计计算的依据。

（3）轻型井点排水系统同塑料排水板系统相比而言，施工工期短，见效快，工程费用低。