管井降水在工程上的應用

中國石化集團 第四建設公司 胡玉良

管井降水在工程上的應用

中國石化集團 第四建設公司 胡玉良

本文，筆者利用工程實例，從管井降水的作用和特點、水力參數的取定與基坑涌水量計算、管井的構造與布置、管井的施工以及降水施工時應考慮的因素等幾方面對管井降水的構造與施工進行論述。

一、實例工程概況

1. 某工程地處福建漳州漳浦古雷半島，根據業(yè)主提供的工程勘察報告可知，基礎底部所處②層，土質為細砂層，地下水位高，初見水位埋深在0.8～1.00 m，地下的情況不可預見，土方開挖無法正常施工（②層細砂含泥量大，明溝排水開挖時，土中夾含水及時排出，以致形成軟泥和流沙，使基槽受到浸泡）。

2. 場地地貌概述及土壤性狀。該工程場地位于古雷半島，原始地貌屬海陸相交互沉積平原。場地平坦開闊，西鄰新杜古線，中西部為明達玻璃硅砂礦取砂場，現已形成水庫，庫底標高-4. 3～1 m；其余為菜地，標高3～9.5 m。場地內及附近未發(fā)現不良地質作用和地質災害。據區(qū)域地質資料顯示，也無區(qū)域性的斷裂通過。據鉆探揭露，在鉆探深度范圍內，鉆探區(qū)域內自上而下分布的巖土層、淤泥層、粉砂層、淤泥質土層、殘積砂質黏性土層、全風化花崗巖層、散體狀強風化花崗巖層、碎塊狀強風化花崗巖層和中風化花崗巖層。粉質黏土-1在部分地段相變?yōu)轲ね?，粉質黏土與黏土工程性能相近，因此不再另外劃分；中砂0-3在局部地段相變?yōu)榇稚?，中砂與粗砂工程性能也相近。

3.地下水位及其變化幅度、最高水位情況。勘察期間（平水期）測得擬建場地內陸域鉆孔地下水初見水位埋深0.30～6.80 m，標高2.59～3.22 m；混合穩(wěn)定水位埋深0.30～6.60 m，標高2.82～3.32 m。水域鉆孔由于受地表水體的影響，初見水位和混合穩(wěn)定水位埋深均為0.00 m。粉質黏土0-1以下強（良）透水層（細砂-}2、中砂-}3）的承壓水頭埋深分別為3.30 m ，1.90 m ，2.70 m，高程分別為3.06 m，2.44 m，2.71 m。根據場地所處位置、區(qū)域的氣候特征、周邊排水條件，參考區(qū)域水文地質資料，估計場地地下水位年變化幅度約1 m，場地年最高水位按黃海高程為5～6 m，自然地坪較高處地下水位也較高。

二、管井降水的作用和特點

管井降水是目前應用較多的降水方法之一。它是在擬建工程的基坑周圍每隔一定距離布設一個管井，每個管井內安裝一臺水泵，當多個管井同時抽取地下水時，使基坑范圍內的地下水降低到基底開挖基礎面以下要求深度，并始終保持地下水位低于基礎底面一定距離，以達到在干燥狀態(tài)下進行基礎施工的目的，直到基礎施工回填完畢。管井降水因其井距大、多井點相互獨立、降水設備少和操作工藝簡單和工程費用低等特點，廣泛應用于各種深基坑工程中。

三、水力參數的取定與基坑涌水量計算

1. 基坑降水需要依據工程地質和水文地質條件、降水要求及降水對周圍環(huán)境影響，確定管井的構造、數量、井距平面布置及濾管、濾料的規(guī)格，從而進行水泵選型、水位觀測孔布置。

2. 土的滲透系數是降水設計的主要依據。重要的工程要通過野外現場抽水試驗來確定。若降水深度通過多種含水土層時，土層滲透系數可取加權平均值。影響半徑也是計算基坑涌水量的主要參數，通常按R0=2S進行計算。

基坑總涌水量和管井出水量的估算是確定管井數量和井距的依據，每天流入基坑的地下水量，一般采用經典的裘布依理論推導計算公式進行分類計算。管井的出水能力取決于水文地質條件和抽水設備。

四、管井的構造與布置

管井主要有井口、井管、過濾管和沉淀管等結構組成。工程降水常采用無砂混凝土管作為過濾器，過濾器外包濾布和濾料，這樣可增大過濾器及周圍有效孔隙率，減少地下水流入過濾器的阻力，增大井孔出水量，防止涌砂。地下水以下為濾水管，使地下水能順利流入濾水管內，提高抽水效果。

降水管井布置。根據基坑的平面形狀及所需降水深度，一般沿基坑外圍四周呈環(huán)形布置，也可沿基坑兩側或單側呈直線布置，距邊坡上緣2 m左右。對降水面積大的基坑，降水漏斗曲線不能滿足基坑中心降水要求時，可在基坑中部增設臨時降水管井，其隨土方開挖逐漸失效。井點應深入透水層6～9 m，通常應比所需降水的深度深6～8 m，井距一般為10～15 m。

五、管井的施工

1. 測放井位。按降水井井位平面布置圖測放井位，當布設的井點受地面障礙物或施工條件影響時，可作適當調整。

2. 埋設護口管。護口管底口應插入原狀土層中，管外應用黏性土封嚴，防止施工時管外返漿，護口管上部應高出地面0.1～0.3 m。

3. 鉆機就位。機臺應安裝穩(wěn)固水平，大鉤對準孔中心，大鉤、轉盤與孔的中心三點成一線。

4. 成孔。采取泥漿護壁沖擊鉆成孔或泥漿護壁鉆孔方法成孔，孔徑應比井管直徑大300 mm，鉆孔應保持圓正垂直，孔深不小于設計深度，偏差不小于200 mm。

5. 清孔換漿。鉆孔鉆進至設計標高后，應進行沖孔，清除孔內雜物，同時將孔內的泥漿密度保持在1.15～1.25 g/cm3。

6. 吊放井管。井管采用無砂混凝土管，在預制混凝土井托上放置井管，在底部中間設導中器，四周拴8號鐵絲，緩緩下放，當管口與井口相差200 mm時，接上節(jié)井管，接頭處用玻璃絲布黏接，以免擠入泥砂淤塞井管；豎向用2～4條3 mm寬竹條綁扎井管管身，固定井管，底端井管作為沉砂管，以上3.0 m井管外包一層尼龍網作為過濾段，避免堵塞井壁。吊放井管要垂直。為防止雨水、泥砂或異物進入井口，井管要高出地面300 mm，井口加蓋。

7. 填濾料。井管下入后立即填入濾料。濾料沿井孔四周均勻填入，宜保持連續(xù)性，將泥漿擠出井孔。填濾料時，應隨填隨測濾料填入高度，不得用裝載機直接填料，以防不均勻或沖擊井壁。

8. 洗井。成井后，借助空壓機清除孔內泥漿，至井內完全出清水為止，再用污水泵反復進行恢復性抽洗，抽洗次數不得少于6次洗井應在成井4 h內進行，以免時間過長護壁泥皮逐漸老化而難以破壞，影響滲水效果。

9. 水泵安放。成井施工結束后，及時下入潛水泵，泵的端部至井底距離不小于0.5 m。安裝并接通電源，每井附近設置電閘箱，預埋電纜，做到單井單控電源。

10. 排水。洗井及降水運行時，用管道將水排至場外。

六、結論

管井降水以其排水量大、排水效果好、設備少、易于維護等優(yōu)點而被廣泛應用。在該工程中即采用了此降水方案，并保持不間斷抽水，確保了基坑在干燥狀態(tài)下施工，取得了顯著效果，可見降水方案是可行的。