淺談管井降水在建筑施工中的應(yīng)用

韓傳錫

摘 要：當(dāng)建筑工程建設(shè)地點(diǎn)的地下水位較高或基礎(chǔ)埋置較深時(shí)，在基坑土方開挖、基礎(chǔ)施工時(shí)常常會(huì)遇到地下水，不得不采取降水措施來排除疏干，為基礎(chǔ)施工提供干燥的作業(yè)環(huán)境。合理選擇降水方法、正確選擇降水計(jì)算參數(shù)和周全考慮干擾因素，對建設(shè)工程降水能否成功至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：管井降水；建筑施工；應(yīng)用

1 引言

在水文地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)進(jìn)行基坑開挖，不僅要考慮支護(hù)措施的可靠性與經(jīng)濟(jì)性，還必須保證良好的降水效果?；咏邓闹饕饔冒ǎ航档退槐Ｕ匣臃€(wěn)定和施工的順利進(jìn)行；增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性，防止邊坡的局部流失或失穩(wěn)；防止地基產(chǎn)生管涌、流砂或隆起等；改善基坑土質(zhì)的受力特性。降水設(shè)計(jì)不當(dāng)或不夠重視，輕則延緩工期、增大工程造價(jià)，重則危及周邊建筑設(shè)施和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，造成難以預(yù)測的損失。

2 工程概況

包頭西貨車車輛段綜合改造工程總建筑面積35497.9m2（其中：段修車組合庫建筑面積為15516m2、車輪工廠建筑面積為12561.88m2、生產(chǎn)綜合樓建筑面積為3998.4m2、其他房屋建筑面積為3421.62m2）。筆者介紹新建車輪工廠建筑層數(shù)為一層、灌注樁基礎(chǔ)、門式剛架結(jié)構(gòu)。

3 管井降水原理與特點(diǎn)

管井井點(diǎn)降水是在基坑四周埋置深于基底的井管，在不擾動(dòng)土層結(jié)構(gòu)的情況下，通過設(shè)置在井管內(nèi)的潛水泵將地下水抽出，使地下水降至低于開挖基底標(biāo)高0.5m以下，保證基坑內(nèi)土方開挖和基礎(chǔ)施工在較干燥作業(yè)的環(huán)境中進(jìn)行。管井降水由濾水管、吸水管和抽水機(jī)械設(shè)備組成，具有如下特點(diǎn)：排水量大，降水較深，降水效果好；降水范圍大，井距大，對施工平面布置的干擾??；井點(diǎn)成孔不受土層限制，比較容易，適用于各種土質(zhì)情況；降水設(shè)備及操作工藝、維護(hù)管理比較簡便。

4 基坑降水方案

筆者以新建車輪工廠為例進(jìn)行計(jì)算，其他工程由于水文地質(zhì)條件和工程地質(zhì)條件與車輪工廠相似，不再一一進(jìn)行計(jì)算。車輪工廠整體呈L行，基底面積為12141.10m2，基坑下口尺寸為：長201m、均寬65m；基坑放坡后上口尺寸為：長210m、均寬75m；基礎(chǔ)承臺CT1—CT3頂標(biāo)高均為-2.625m，其中承臺CT1、CT2高1m，承臺CT3高1.2m，墊層厚度均為0.1m，承臺四周2m及承臺底面以下1.5m范圍內(nèi)采用砂夾石分層回填，承臺下?lián)Q填1.5m砂夾石最深部位底標(biāo)高為—5.425m。

4.1 降水方法選擇

本工程室內(nèi)外高差0.15m，室外自然地面平均高程與設(shè)計(jì)±0.00標(biāo)高相差0.43m，總降水面積約為13065m2，基坑最大開挖深度為-5.0m，至自然地面下降水深度為5.5m以下；滲透系數(shù)、含水層厚度根據(jù)巖土工程勘察勘察報(bào)告和水文地質(zhì)現(xiàn)場工作，并經(jīng)初步計(jì)算及查閱附近工程降水資料分別確定為15m/d、17m。根據(jù)《建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ 111—2016）第5.2.1條要求，結(jié)合本工程特點(diǎn)、周邊環(huán)境，適用本基坑地下水控制方法比較如下：輕型井點(diǎn)降水：采用本降水方法在技術(shù)上是成熟的，也是安全可靠的，地層基本可滿足施工要求。但本工程基底占地面積大、井點(diǎn)降水需要一套專用設(shè)備、降水過程又需專人管理和維修、投資費(fèi)用較高等問題。

地下連續(xù)墻：本方案能滿足基坑開挖的需要，但施工工期較長，且工程造價(jià)較高，經(jīng)濟(jì)上不合算；且工程位置距既有建筑物及鐵路線比較近，施工場地比較狹窄，不適合地下連續(xù)墻施工。管井降水：由工程地質(zhì)資料分析認(rèn)為，本工程雖然地層中砂層土層互為夾層、土層的滲透系數(shù)較小、地下水流動(dòng)緩慢等地質(zhì)條件比較復(fù)雜，在理論上存在滲透速率低的疏不干土層。但經(jīng)過計(jì)算認(rèn)為，抽水一段時(shí)間后，管井能夠?qū)⒒觾?nèi)的地下水降至基底0.5m以下。如管井不能疏干土層，采用管井結(jié)合明排的降水方法，以保證降水一次性成功，且采用管井降水工程造價(jià)相對較低，是最佳方案。

4.2 鉆井成孔

本工程采用回旋鉆機(jī)成孔，井位就位與設(shè)計(jì)要求偏差不大于500mm，鉆孔泥漿比重控制在1.2左右，鉆機(jī)成井垂直度控制在1%以內(nèi)，成井深度大于設(shè)計(jì)井深1m～2m。

4.3 井管安裝

井管采用無砂混凝土管，安裝前應(yīng)檢查孔身、過濾管的包纏是否符合要求；當(dāng)井管管口與井口相差200mm時(shí)接上節(jié)井管，接頭處用玻璃絲布粘貼，豎向用2～4條30mm寬的竹條固定井管；為防止上下節(jié)井管錯(cuò)位，吊放井管要垂直，并保持在井孔中心；井管要高出地面200mm～300mm，井口加蓋以免雨水泥砂或異物流入。

4.4 填濾料

井管下入后立即填入濾料，回填的濾料磨圓度、級配符合要求，合格率要大于90%，雜質(zhì)含量不大于3%；濾料沿井孔四周均勻填入保持連續(xù)，隨填隨測濾料填入高度，當(dāng)填入量與理論計(jì)算量不一致時(shí)，及時(shí)查找原因；洗井后，如濾料下沉量過大，應(yīng)補(bǔ)填至井口下1m～2m處，其上用粘土封填。

4.5 洗井

成井后在4h內(nèi)借助空壓機(jī)清除孔內(nèi)泥漿，防止時(shí)間過長護(hù)壁泥漿逐漸老化難以破壞，影響滲水效果；抽洗成井次數(shù)一般不少于6次，至井內(nèi)完全出清水為止；洗井后可進(jìn)行試驗(yàn)性抽水，確定單井出水量、出砂量及水位降低能否滿足設(shè)計(jì)要求，當(dāng)出砂量過大，可將水泵上提，如出砂量仍然較大，應(yīng)重新洗井或停泵補(bǔ)井。

4.6 鋪設(shè)排水管網(wǎng)

測量放線確定排水系統(tǒng)的管路和走向，不影響場區(qū)的交通，并預(yù)留施工坡道；管網(wǎng)與水泵的連接應(yīng)在靠近排水井的管道上打孔，焊接連接管與閥門，將水泵的出水管與排水管連接成完整的排水管網(wǎng)。主排水管網(wǎng)采用直徑DN273的厚壁鋼管環(huán)繞基坑四周，布置在降水井外側(cè)地面，管網(wǎng)向水流方向的傾斜度以3‰為宜，在井口設(shè)置保護(hù)砌襯并加蓋。

4.7 降水實(shí)施

開始聯(lián)網(wǎng)抽水時(shí)因出水量大，為防止排水管網(wǎng)排水能力不足，可有間隔的逐一啟動(dòng)水泵；正式降水開始后應(yīng)連續(xù)抽水，不應(yīng)中途間斷；做好初始水位記錄，以后每2h測量一次水位、水量，做好記錄，并繪制地下水水位降深曲線，水位穩(wěn)定后應(yīng)每天觀測2次，水位觀測精度±2cm。雨季加密觀測次數(shù)，并確保降水井、排水設(shè)施正常運(yùn)行；定期觀測井深變化，防止淤塞。在運(yùn)行階段，進(jìn)行水位觀測，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取工程措施，保證基坑順利施工。并查明原因，采取相應(yīng)措施。

4.8 降水效果

經(jīng)過10天晝夜連續(xù)降水施工，水位達(dá)到基礎(chǔ)土方開挖條件，基礎(chǔ)施工時(shí)也未結(jié)合明排降水；在開挖基坑過程中，適時(shí)調(diào)節(jié)開啟抽水井位，監(jiān)測水井降水深度；基坑開挖未發(fā)生流沙、塌方及地下水涌水現(xiàn)象，順利開挖至基坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高，保證了基坑施工在干燥狀態(tài)下順利進(jìn)行，降水效果十分有效明顯。

5 結(jié)束語

降水方法和滲透系數(shù)、潛水含水層厚度等計(jì)算參數(shù)選取時(shí)，一定要查閱當(dāng)?shù)亟邓Y料和現(xiàn)場試驗(yàn)后合理選用，做到理論聯(lián)系實(shí)際；控制降水井成井質(zhì)量，否則嚴(yán)重影響后期降水效果；群井作業(yè)降低水位達(dá)到土方開挖條件后，適時(shí)調(diào)節(jié)開啟抽水井位，可降低成本；采用砂溝、砂井回灌可減少對周圍建筑影響。

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