基于某工程的井點降水研究

張宙ZHANG Zhou；李志鵬LI Zhi-peng

（鄭州華信學(xué)院，鄭州 451100）

（Zhengzhou Huaxin University，Zhengzhou 451100，China）

0 引言

在基礎(chǔ)工程施工中經(jīng)常會遇到地下水的問題，如果施工措施不當，就會造成不同程度的經(jīng)濟損失和人員傷亡。輕型井點是沿基坑四周每隔一定間距布設(shè)井點管，井點管底部設(shè)置濾水管插入透水層，上部接軟管與集水總管進行連接，集水總管為Φ150 鋼管，周身設(shè)置與井點管間距相同的Φ40 吸水管口，然后通過真空吸水泵將集水管內(nèi)水抽出，從而達到降低基坑四周地下水位的效果，保證了基底的干燥無水。

1 工程概況

鄭州市鄭凱房地產(chǎn)公司計劃在黃河游覽區(qū)旁邊修建一棟寫字樓，該建筑外邊線最長達115m，最寬40m，地上三層，建筑高度約20m，地下一層，基槽底標高-6.700m，占地面積約3500m2。場地地質(zhì)概況：①場地地貌單元為河流沖積形成的高漫灘，地勢相對較平坦，南高北低，最大高差1.75m。②地層大致分為：第一層雜土，第二層粉質(zhì)土，可塑，含少量水，第三層為粉砂，第四層為細砂，埋深5.5-10.3m，第五層為粗砂。三-五層多呈飽和狀態(tài)，松散，稍密。③施工場地為沖積形成的粉質(zhì)土、砂土組成，根據(jù)地層巖性及物理力學(xué)特征地層分9 層，并有透晶體夾層。④擬施工場地有地下水，水位在3.5-5.5m 之間，為砂類地層中的潛水，主要來源為大氣降水及河水，無壓。地下水穩(wěn)定水位在113.32-115.21m 左右。

2 降水設(shè)計

2.1 井型選擇與井點結(jié)構(gòu) 該場地地下水為松散層潛水，含水層多為細砂、中粗砂結(jié)構(gòu)，降水深度5m 以上，采用輕型井點降水，沿基槽周邊每隔20m 設(shè)置一個降水井點，運用動力集水原理，用潛水泵不斷抽取管井內(nèi)的積水來降低地下水位。井管用材采用直徑250mm 的喬式鋼管濾水管，管長25m，為保證濾水速度快，降水效果好，井管全部采用濾水花管，為防止細砂滲入井內(nèi)，鉆孔直徑比井管外徑大200mm，周邊用2-15mm 的礫石填充作為過濾層，離地面0.5m 范圍內(nèi)用粘土回填并夯實。

2.2 滲透系數(shù)K 值的確定 滲透系數(shù)K 值依據(jù)周邊工程和近年來降水作業(yè)的經(jīng)驗值確定K 值為20。

2.3 降水計算

2.3.1 涌水量：假想半徑：x0=（F/π）1/2=（6701/3.14）1/2=46.2m。降水深度?。?m。抽水影響半徑：R0=1.95s（HK）1/2=1.95×5×（18.19×20）1/2=186m。根據(jù)施工降水經(jīng)驗取R=186×0.8=149m。Q=1.366K（2H-S）S（lgR-lgx0）1/2=1.366×20×（2×18.19-6）×6（lg149-lg46.2）1/2=8287m3/d=0.088m3/s

2.3.2 降水井點數(shù)計算 選用50T/h×40 米揚程的水泵工作，每天每個井點極限抽水量為720m3/d，其降水井點數(shù)n=（8287m3/d）/（720m3/d）=11.5（眼）。通過計算并結(jié)合現(xiàn)場實際情況，沿基坑周邊井距348/12=29m，布設(shè)12 眼降水井點。

2.3.3 管井井點布置及校核 基槽開挖平面為不規(guī)則形狀，計算時類似取為矩形，綜合考慮目前為汛期及其它不確定、不可預(yù)見等因素的影響，井點實際布置間距取25m，經(jīng)多次拭排確定設(shè)348/25=14 眼井，井深24m。

14 個管井井點距建筑物中心的距離：

總涌水量：

與上面公式計算的總涌水量相符合，故總涌水量、管井井點數(shù)和布置距離基本滿足本工程降水要求。

3 輕型井點施工

3.1 施工機具及材料 在輕型井點降水的過程中，主要采用的施工機具設(shè)備有：濾管、井點管、彎聯(lián)管、總管、抽水設(shè)備、移動機具、水槍、蛇形高壓膠管、高壓水泵等。主要材料有：粗砂與豆石，不得采用中砂，嚴禁使用細砂，以防堵塞濾管網(wǎng)眼。

3.2 技術(shù)準備 ①詳細查閱工程地質(zhì)勘察報告，了解工程地質(zhì)情況，分析降水過程中可能出現(xiàn)的技術(shù)問題及采取的措施。②鑿孔設(shè)備與抽水設(shè)備檢查。

3.3 井點安裝

3.3.1 安裝程序 井點放線定位→安裝高壓水泵→鑿孔安裝埋設(shè)井點管→布置安裝總管→井點管與總管連接→安裝抽水設(shè)備→試抽與檢查→正式投入降水程序。

3.3.2 井點管埋設(shè) 根據(jù)建設(shè)單位提供的測量控制點，測量放線確定井點位置，然后在井位先挖一個小土坑，深大約500mm，以便于沖擊孔時集水、埋管時灌砂，并用水溝將小坑與集水坑連接，以便排泄多余水。

用絞車將簡易井架移到井點位置，將套管水槍對準井點位置，啟動高壓水泵，水壓控制在0.4～0.8MPa，在水槍高壓水射流沖擊下套管開始下沉，并不斷地升降套管與水槍。沖擊孔的成孔直徑應(yīng)達到300～350mm，保證管壁與井點管之間有一定間隙，以便于填充砂石，沖孔深度應(yīng)比濾管設(shè)計安置深度低500mm 以上，以防止沖擊套管提升拔出時部分土塌落，并使濾管底部存有足夠的砂石。

鑿孔沖擊管上下移動時應(yīng)保持垂直，這樣才能使井點降水井壁保持垂直，若在鑿孔時遇到較大的石塊和磚塊，會出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象，此時成孔的直徑也應(yīng)盡量保持上下一致。

井孔沖擊成型后，應(yīng)拔出沖擊管，通過單滑輪，用繩索提起井點管插入井孔，井點管的上端應(yīng)用木塞塞住，以防砂石或其他雜物進入，井在井點管與孔壁之間填灌砂石濾層。

3.3.3 管路安裝 首先沿井點管線外側(cè)，鋪設(shè)集水毛管，并用膠墊螺栓把干管連接起來，主干管連接水箱水泵，然后拔掉井點管上端的木塞，用膠管與主管連接好，再用10#鉛絲綁好，防止管路不嚴漏氣而降低整個管路的真空度。主管路的流水坡度按坡向泵房5‰的坡度并用磚將主干管墊好。并做好冬季降水防凍保溫。

3.3.4 檢查管路 檢查集水-下管與井點管連接的膠管的各個接頭在試抽水時是否有漏氣現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)這種情況應(yīng)重新連接或用油膩子堵塞，重新擰緊法蘭盤螺栓和膠管的鉛絲，直至不漏氣為止。在正式運轉(zhuǎn)抽水之前必須進行試抽，以檢查抽水設(shè)備運轉(zhuǎn)是否正常，管路是否存在漏氣現(xiàn)象。在水泵進水管上安裝一個真空表，在水泵的出水管上安裝一個壓力表。為了觀測降水深度是否達到施工組織設(shè)計的要求，在基坑中心設(shè)置一個觀測井點，以便于通過觀測井點測量水位，并描繪出降水曲線。

3.3.5 抽水 輕型井點管網(wǎng)全部安裝完畢后進行試抽。當抽水設(shè)備運轉(zhuǎn)一切正常后，整個抽水管路無漏氣現(xiàn)象，可以投入正常抽水作業(yè)。開機7d 后將形成地下降水漏斗，井趨向穩(wěn)定，土方工程可在降水10d 后開挖。

4 小結(jié)

基建工程施工中，人工處理地下水的治理方法有許多種可行的方式，井點降水易于操作，施工方便，在現(xiàn)代施工方法中已得到廣泛運用。井點降水法可以起到克服流砂，穩(wěn)定邊坡的作用，并且適合不同形狀的基坑。地下水被抽走，致使基坑內(nèi)土方干燥，這樣就有利于機械施工，縮短工期，還保證了施工的質(zhì)量與安全。

[1]郭院成.基坑支護[M].黃河水利出版社，2011.

[2]熊智彪.建筑基坑支護[M].中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[3]劉宗仁.基坑工程[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2010.