轻型井点降水技术在水利工程建设中的应用

郭德强

（安徽三洲水利建设有限公司，安徽 宿州 234000）

1 概况

1.1 工程概况

某项目施工二标工期要求为240 日历天。工程包括5 座闸和4 座桥，均为钢筋混凝土结构，桥梁为钻孔灌注桩基础，下设承台；涵闸闸身均为钢筋混凝土结构，上下游设有翼墙、铺盖、消力池，配钢闸门和卷扬式启闭机。按5 年一遇设计水位控制，10 年一遇洪水校核，建筑物地震抗震设防烈度为6度。

1.2 地质情况

自上而下分为4 层。①层为素填土，灰黄色，以粉质粘土和粉土为主，湿，软塑状态，高压缩性，含植物根系，层厚0.8～1.1m。②层为粉土夹粉质粘土，灰黄色、黄色，饱和，软塑～可塑状态，中部夹有胶泥层，颜色棕红，中压缩性土，层厚10.3～12.30m。③层为粉质粘土，灰黄色，饱和，软塑～可塑状态，中压缩性土，层厚5.8～3.80m。④层为粉土，灰黄色、黄色，饱和，中密状态，中压缩性土，未揭穿，可见层厚0.8～9.2m。

1.3 基坑降水要求

根据施工要求，必须保持基底能在干地施工，降水后地下水顶部要低于建基面0.5～1.0m，该闸设计基底高程为39.1m，因此地下水位要降至38.6m 以下。

2 基坑降排水及井点降水系统布置方案

因该工程地处淮北平原，加之当年雨水量较大，地下水位在地表以下1m 左右，地下水位较高，且基本处于饱和状态，地质条件主要是粉土夹粉质粘土。经试验，采用深井降水方法无法达到降水效果，开挖后坑壁不稳定，出现滑坍，无法挖到设计高程。

轻型井点降水是一种沿基坑四周每隔一定间距布设井点管，井点管底部设置滤水管插入透水层，上部接软管与集水总管进行连接，集水总管接入真空泵，通过真空吸水泵将集水管内水抽出，从而达到降低基坑四周地下水位，保证基底干燥无水的一种方法。该降水方法有机具设备简单、易于操作、便于管理等优点，可减少基坑开挖边坡坡率，降低基坑开挖土方量，保证基底干燥，提高基底承载力，确保基底施工环境良好。该方法应用范围广，在软土地基、地下水较为丰富的地段应用有明显效果。根据当地类似工程的降水经验，决定采用管井井点降水与轻型井点降水相结合的方法进行施工。深层水以管井降水为主，浅水以轻型井点降水为主。

根据经验在主基坑四周打四眼深水井，主要用于地下大量涌入的地下水和深层水；在建筑物施工工作面以外2.5m 沿基坑环圈布置轻型井点系统，以尽快降低基坑底部涌入的地下水，实现干处作业的目的。

3 计算过程

3.1 井点管埋深的计算及降水方法的验证

如图1 所示：

图1 井点管埋深计算简图

HA－井点水泵轴至井点滤管底的深度（m）；

h1－井点水泵轴至未降水前的地下水位的高度（m）；

h2－原地下水位至基坑底面的高度（m）；

r－基坑底中心至井点管中心的水平距离（m）；

Δs－降水后地下水位距离坑底面的安全深度（m），一般取0.5～1m；

L－滤管长度（m），根据使用的滤管长而定，一般取1.2m。

计算结果HA＝1+4.6+0.5+1.5+1.2 ＝8.8（m），一般HA计算的结果大于7m 时，应考虑采用二级井点降水或改用喷射井点，为充分利用轻型井点的降水作用，也可采用配合管井井点加深降水的技术措施或降低集水总管的高度等办法，从而使HA满足一级井点的降水要求。因此本例采用轻型井点配合管井井点的降水方法是可行的。

3.2 井点系统降水计算

井点系统降水计算的主要内容包括计算涌水量，确定井点管数量与间距，选择抽水设备等。

3.2.1 基坑涌水量的计算

根据地质勘探报告，含水层较厚，且没有钻穿，因此按无压不完整井计算（见图2）。

图2 不透水层无压不完整井计算简图

查有关资料，结合地方有关经验，渗透系数取5m/d。综合计算可得H0=1.85×（6.6+1.2）＝14.43（m）；基坑涌水量Q=1.366×5×（2×14.43-4.1）×4.1/（lg67.6-lg20.32）=1319m3/d。

3.2.2 单根井点最大出水量计算

3.2.3 需用井点最少根数

其中（m 取1.1），计算可得n=1.1×1319÷13.69=106（根）。

3.2.4 井点管间距计算

计算可得D=2×（40+32）/106=1.35m。

3.2.5 降水方案校核

计算滤管外壁处或坑底任意点的动水位高度。由于井点管的布置均为对称布置，因此lgx1x2x3....xn≈lgx0n

降水深度S=H0-h=14.43-10.38=4.1（m），满足降水深度的要求。故此方案可行。

3.3 设备选用要求

根据计算的结果，设备的选用要能满足真空度、总出水量、井点管的数量和吸水深度的要求。

4 试运转检验和使用维护

井点系统的安装要求严密，防止漏气，一般应保证真空计的读数不低于700mm，以使降深符合要求。真空度与降水深度关系见表1。

表1 井点系统安装真空度与降水深度关系表

降水系统安装好后，要及时进行试运转。首先关闭全部井点弯连管上的开关，如泵浦系统仍留在低真空，说明弯管以上系统漏气，检查消除漏气，使真空度符合要求；如关闭所有开关后真空度符合要求，则应逐井检查有无漏气情况，在确保管路系统无漏气情况后进行试抽；运转正常后，投入正常使用。降水全过程应不间断抽汲，确保滤网管不被堵塞，并保持稳定的降落曲线。此外要加强检查维护，降水系统在抽排过程中，要专人看管，一旦水泵发生损坏，要及时更换，如发现一直出现浑水，要检查出浑水井点的过滤系统，及时更换滤网或过滤料，确保运转正常后出清水。

5 结语

本降水系统在该标段涵闸施工中得到了成功应用，效果显著；降水10 日后基坑内水位明显下降，20 日后水位降至要求地下水位以下，满足了基坑降水的要求，保证了该工程在干地施工的需要，为顺利施工创造了良好的施工环境。轻型井点降排水具有适用范围广，机具设备简单、使用灵活、装拆方便、操作工艺成熟等特点，在基坑降排水施工中具有较高的应用价值