管井降水井位于地下連續(xù)墻底部的探索

曹 兵 （中煤第三建設(shè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，安徽 宿州 234000）

1 引言

一般地，管井降水適用于下列條件：第四系含水層厚度大于5.0m；基巖裂隙和巖溶含水層，厚度可小于5.0m；含水層滲透系數(shù)K宜大于1.0m/d；適用于降水深度3～5m[1-3]。管井井點(diǎn)由濾水井管、吸水管和抽水機(jī)械等組成。管井井點(diǎn)設(shè)備較簡(jiǎn)單，排水量大，降水較深，較輕型井點(diǎn)具有更大的降水效果，可代替多組輕型井點(diǎn)作用，水泵設(shè)在地面，易維護(hù)。管井埋設(shè)的深度和距離根據(jù)需降水面積、深度及滲透系數(shù)確定，一般間距10～50m，最大埋深可達(dá)10m。

管井施工時(shí)有鉆孔、井管下沉、回填管壁與井壁間的過濾層、洗井、試抽等主要步驟，使用結(jié)束后還需拔井管、封井[4-7]。一個(gè)較大規(guī)模的基坑工程往往需打設(shè)數(shù)十個(gè)甚至上百個(gè)降水井，總體費(fèi)用偏高，且占用施工場(chǎng)地。

地下連續(xù)墻截水、防滲、承重、擋水結(jié)構(gòu)等功能，已在基坑工程中得到了廣泛應(yīng)用[8,9]。在采用地下連續(xù)墻支護(hù)的基坑工程中，若地下連續(xù)墻整體處于滲透系數(shù)大的含水砂礫層中，如何發(fā)展一種新型管井降水井，使其具有施工簡(jiǎn)便、造價(jià)低的特點(diǎn)，是值得探討的技術(shù)問題。

2 新型管井降水井探索

為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種置于地下連續(xù)墻底部的管井降水井，中空?qǐng)A管（相當(dāng)于井管段）預(yù)制、固定于地下連續(xù)墻鋼筋籠中，地下連續(xù)墻施工結(jié)束時(shí)中空?qǐng)A管與地下連續(xù)墻底部的巖土層接觸，沿中空?qǐng)A管內(nèi)部再向巖土層中鉆挖一定距離并設(shè)置濾井，即形成降水井，具有施工簡(jiǎn)單、造價(jià)低的特征。

一種置于地下連續(xù)墻底部的管井降水井，包括中空?qǐng)A管與濾井。中空?qǐng)A管綁定于地下連續(xù)墻鋼筋籠內(nèi)部，中空?qǐng)A管頂部伸出鋼筋籠頂部，中空?qǐng)A管底部伸出鋼筋籠底部。起吊鋼筋籠放入溝槽中并澆筑混凝土形成地下連續(xù)墻，待地下連續(xù)墻的混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%以后，基于鉆機(jī)沿中空?qǐng)A管內(nèi)部向地下連續(xù)墻底部鉆挖一定深度，拋入中砂、粗砂設(shè)置沉砂段，再下沉濾井至鉆挖處，濾井中填充濾料，由此形成置于地下連續(xù)墻底部的管井降水井。

中空?qǐng)A管綁定于地下連續(xù)墻鋼筋籠內(nèi)部，中空?qǐng)A管頂部伸出鋼筋籠頂部，中空?qǐng)A管底部伸出鋼筋籠底部，如圖1與圖2所示。中空?qǐng)A管底部伸出鋼筋籠底部，使鋼筋籠吊放入溝槽后，中空?qǐng)A管底部能插入泥土中一定距離而被封口，使后續(xù)地下連續(xù)墻的混凝土澆筑施工過程中混凝土無法進(jìn)入中空?qǐng)A管內(nèi)部。

圖3給出了所提置于地下連續(xù)墻底部的降水井三維示意圖。

濾井由中空的鋼管或PVC管制成。濾井管壁上設(shè)置梅花狀分布的滲水孔，滲水孔的直徑取12mm～18mm，滲水孔的孔隙率大于15%，滲水段的長(zhǎng)度大于1.0m。濾井管壁外設(shè)置濾網(wǎng)。

中空?qǐng)A管的內(nèi)徑不小于400mm。中空?qǐng)A管由鋼材或塑料制成，中空?qǐng)A管應(yīng)有足夠的強(qiáng)度與剛度，在施工荷載作用下不發(fā)生破裂與失效。

濾井的外徑略小于中空?qǐng)A管的內(nèi)徑。濾井沿中空?qǐng)A管內(nèi)部下沉至接觸沉砂段時(shí)，濾井的上部套入中空?qǐng)A管內(nèi)部的長(zhǎng)度不小于200mm。

濾井底部的沉砂段長(zhǎng)度不小于3m，使含水層中的地下水有效通過沉砂段滲透、過濾并匯集至濾井中。

中空?qǐng)A管相當(dāng)于傳統(tǒng)降水井的井管，中空?qǐng)A管應(yīng)具有足夠的內(nèi)徑，使?jié)撍没谥锌請(qǐng)A管的孔洞下沉至濾井內(nèi)部。潛水泵上連接水帶，啟動(dòng)潛水泵即可把滲入濾井內(nèi)部的地下水提取至地表排出。降水結(jié)束后，可把潛水泵從中空?qǐng)A管提走、移除，而無需拔除中空?qǐng)A管。

3 所提降水井的施工方法

所提一種置于地下連續(xù)墻底部的管井降水井的施工方法，簡(jiǎn)要介紹如下。

①平整場(chǎng)地，測(cè)量放線，澆筑導(dǎo)墻，開挖溝槽，如圖4所示。

②提前制作鋼筋籠，并把中空?qǐng)A管固定于鋼筋籠內(nèi)部，中空?qǐng)A管頂部伸出鋼筋籠頂部，中空?qǐng)A管底部伸出鋼筋籠底部，如圖1與圖2所示。把鋼筋籠起吊放入溝槽中，如圖5所示。

圖1 中空?qǐng)A管內(nèi)嵌于鋼筋籠三維示意圖

圖2 中空?qǐng)A管內(nèi)嵌于鋼筋籠側(cè)視圖

圖3 所提置于地下連續(xù)墻底部降水井的三維示意圖

鋼筋籠內(nèi)部加裝的中空?qǐng)A管總重量較小，其不會(huì)對(duì)鋼筋籠的吊裝施工產(chǎn)生影響。

③澆筑混凝土，混凝土包裹中空?qǐng)A管，形成地下連續(xù)墻，如圖6所示。

④待地下連續(xù)墻的混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%以后，基于鉆機(jī)沿中空?qǐng)A管內(nèi)部向地下連續(xù)墻底部鉆挖一定深度，拋入中砂、粗砂設(shè)置沉砂段，再下沉濾井至鉆挖處，濾井中填充濾料，由此形成置于地下連續(xù)墻底部的管井降水井，如圖7所示。

濾料宜選用磨圓度好的硬質(zhì)巖石成分的圓礫。濾料的粒徑選用應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。

所提一種置于地下連續(xù)墻底部的管井降水井的工作示意圖如圖8所示。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，所提降水井具有下列優(yōu)點(diǎn)。

①所提降水井的中空?qǐng)A管（相當(dāng)于井管段）預(yù)制、固定于地下連續(xù)墻鋼筋籠中，地下連續(xù)墻施工結(jié)束時(shí)埋設(shè)于地下連續(xù)墻內(nèi)部的中空?qǐng)A管即可投入使用，該段管井無需再采用傳統(tǒng)施工方法的鉆孔、井管下沉、回填管壁與井壁間的過濾層、洗井等步驟，施工大大簡(jiǎn)化，可降低高達(dá)80%的工程量，縮短施工工期、降低了工程造價(jià)。

②地下連續(xù)墻施工結(jié)束后，僅沿中空?qǐng)A管向下再鉆挖一定深度設(shè)置濾井即可，該工程量相對(duì)較小，且一般無需泥漿護(hù)壁，省略了注水沖洗鉆孔、稀釋孔內(nèi)泥漿的步驟，對(duì)保護(hù)環(huán)境有利。

③位于地下連續(xù)墻底部的濾井是在地下連續(xù)墻的混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%以后再開展施工的，一方面地下連續(xù)墻的施工對(duì)所提降水井基本無影響，另一方面降水井濾井的施工對(duì)地下連續(xù)墻的影響也非常小。

圖4 開挖溝槽示意圖

圖5 吊放鋼筋籠示意圖

圖6 澆筑混凝土形成地下連續(xù)墻示意圖

一般地，根據(jù)設(shè)計(jì)方案一定數(shù)量的降水井均勻地分布于基坑四周。在設(shè)計(jì)布置降水井的位置才采用所提置于地下連續(xù)墻底部的管井降水井，使降水井設(shè)置地下連續(xù)墻內(nèi)部。而在未設(shè)置降水井的位置，仍采用傳統(tǒng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土地下連續(xù)墻?？梢姡瑹o需所有單元槽段的地下連續(xù)墻設(shè)置降水井，僅按需合理布置即可。

4 結(jié)語(yǔ)

文章提出了一種置于地下連續(xù)墻底部的管井降水井，包括中空?qǐng)A管與濾井，中空?qǐng)A管綁定于地下連續(xù)墻鋼筋籠內(nèi)部，中空?qǐng)A管頂部伸出鋼筋籠頂部，中空?qǐng)A管底部伸出鋼筋籠底部。起吊鋼筋籠放入溝槽中并澆筑混凝土形成地下連續(xù)墻，待地下連續(xù)墻的混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%以后，基于鉆機(jī)沿中空?qǐng)A管內(nèi)部向地下連續(xù)墻底部鉆挖一定深度，拋入中砂、粗砂設(shè)置沉砂段，再下沉濾井至鉆挖處，濾井中填充濾料。所提降水井的中空?qǐng)A管（相當(dāng)于井管段）預(yù)制、固定于地下連續(xù)墻鋼筋籠中，該段井管無需再采用傳統(tǒng)施工方法的鉆孔、井管下沉、回填管壁與井壁間的過濾層、洗井等步驟，施工大大簡(jiǎn)化，可降低高達(dá)80%的工程量，縮短施工工期、降低了工程造價(jià)。

圖7 中空?qǐng)A管底部開挖設(shè)置濾井示意圖

圖8 所提降水井降水示意圖