輕型井點(diǎn)與管井組合降水在深基坑工程中的應(yīng)用

許俊朋，張洪欣，梁寧

（1.河南省地礦局第三地質(zhì)勘查院，鄭州451464；2.河南省金屬礦產(chǎn)深孔鉆探工程技術(shù)研究中心，鄭州451464）

1 工程概況

康莊社區(qū)A 區(qū)項(xiàng)目基坑長270m，寬210m，現(xiàn)場地面標(biāo)高83.00～84.00m，基坑開挖深度為10.00～11.40m，土釘墻+微型樁復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，管井+輕型井點(diǎn)組合降水，結(jié)合周邊環(huán)境及工程水文地質(zhì)條件，屬于二級(jí)基坑，支護(hù)使用年限12 個(gè)月。

2 場區(qū)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件

2.1 場區(qū)工程地質(zhì)

根據(jù)鄭東新區(qū)康莊社區(qū)A 區(qū)項(xiàng)目巖土工程勘察報(bào)告顯示自上而下分層描述如下：（1）雜填土：雜色，稍密，夾有磚塊、混凝土塊等建筑垃圾，主要以粉土為主。厚0.7～2.4m。（2）粉土：褐黃色，稍濕，稍密，韌性低，局部夾有薄層粉質(zhì)黏土。厚度1.0～3.8m。（3）粉土：褐黃色，稍濕，稍密～中密，韌性低，局部夾有薄層粉質(zhì)黏土。厚度1.1～3.7m。（4）粉質(zhì)黏土：灰褐色，可塑，可塑，韌性中等，含有螺殼碎片，鐵質(zhì)銹斑。厚度0.6～2.9m。（5）粉土：褐黃色，濕，中密，韌性低，含有鐵質(zhì)銹斑。螺殼碎片。厚度1.1～3.6m。（6）粉土：灰褐色，濕，稍密～中密，含有鐵質(zhì)銹斑，局部夾有薄層細(xì)沙。厚度2.0～6.4m。（7）粉砂：褐黃色，飽和，密實(shí)，局部夾有薄層粉土，厚度3.3～3.8m。（8）粉質(zhì)黏土：黃褐色，硬塑，干強(qiáng)度、韌性中等。含灰色斑點(diǎn)，鐵質(zhì)銹斑。厚度2.3～14.3m。

2.2 水文地質(zhì)條件

場地內(nèi)地下水類型為第1 層上層滯水，水位埋深4.5～6.4m，第2 層為孔隙潛水，水位埋深6.8～8.5m。2 層水均影響基坑開挖和基礎(chǔ)施工，地下水主要來源是大氣降水和地下徑流補(bǔ)給及生活用水滲漏，地下水埋深淺，水量豐富，主要排泄方式為地下徑流和人工開采。根據(jù)區(qū)域資料，水位年變幅約在2.0～3.0m，近5 年歷史最高水位約在1.5m。

3 施工難點(diǎn)

根據(jù)場地地勘報(bào)告，第4 層為粉質(zhì)黏土層，埋深在6.5～7.6m，此層會(huì)形成隔水層，開挖過程中，第4 層上部滯水層會(huì)出現(xiàn)沿基坑坡面向外滲水涌砂問題，威脅基坑安全，如何快速有效地疏干基坑內(nèi)滯水及基坑坡面滲水是基坑施工的難點(diǎn)。

4 降水方案及參數(shù)設(shè)定

4.1 降水方案設(shè)計(jì)

針對(duì)基坑降水施工難點(diǎn)，應(yīng)對(duì)難點(diǎn)技術(shù)方案有：（1）在坡面滯水層合理設(shè)置泄水孔，及時(shí)引排土層中滯水；（2）基坑上部淺層滯水采用一級(jí)輕型井點(diǎn)降水，在基坑邊坡布置若干組；基坑下部潛水采用管井降水，沿基坑內(nèi)外合理布置；（3）坑內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的疏干井點(diǎn)，加快基坑開挖土體的疏干速度；（4）基坑開挖至基坑下3m 時(shí)，統(tǒng)一布設(shè)輕型井點(diǎn)，與管井形成整體降水體系，全面降水。

4.2 管井設(shè)計(jì)參數(shù)

4.2.1 降水井?dāng)?shù)量確定

第二層潛水區(qū)內(nèi)，按無壓完整井計(jì)算基坑總涌水量計(jì)算：

式中，Q為基坑涌水量；k為滲透系數(shù)，m/d；H為含水層厚度，m；R為降水井影響半徑，m；r0為基坑等效半徑，m；S為基坑水位降深，m[1]。通過以上計(jì)算可得基坑總涌水量為Q=26 317.45m3/d。

式中，q為單井允許最大進(jìn)水量，m3/d；rs為過濾器半徑，m；l為過濾器進(jìn)水部分長度，m。通過計(jì)算單井出水量為265.6m3/d，管井布井?dāng)?shù)量109 口。

4.2.2 管井構(gòu)造和布置

井管采用內(nèi)徑400mm，長0.9m，壁厚50mm 厚無砂混凝土管，成孔直徑600mm，井間距20～25m，井深自然地面下25m，基坑內(nèi)外均勻布置管井?dāng)?shù)量109 口，此外，在基坑中心處布置一口觀測井。距坡頂線外側(cè)1～1.5m 內(nèi)呈環(huán)線閉合布置，井間距20～25m，均勻合理布置在基坑內(nèi)，通過測量觀測井水位符合降深要求后方能開挖，通過觀測井的水位變化情況及時(shí)增減降水井運(yùn)行數(shù)量，保證土方開挖和基坑支護(hù)安全施工。

4.3 輕型井點(diǎn)布置及設(shè)計(jì)參數(shù)

針對(duì)弱透水層第4 層上部滯水，采用輕型井點(diǎn)降水方案，在基坑向下開挖支護(hù)至3m 時(shí)，作為輕型井點(diǎn)降水起始點(diǎn)，抽水真空泵設(shè)置在基坑2 層臺(tái)階上，沿基坑周邊環(huán)型布置。

輕型井點(diǎn)設(shè)計(jì)參數(shù)：成孔直徑200mm，成孔深度大于濾管埋深0.5m，井點(diǎn)間距1.4m，每組20 眼，井點(diǎn)管采用φ32mm 的新型PP-R 管材，每根長約3.5m，濾管長0.8～1m，集水總管采用φ50mm 的新型PP-R 管材連接。

5 組合降水施工工藝及方法

管井降水工藝流程：井點(diǎn)放線定位→鉆孔→井管安裝→回填濾料→洗井→安裝抽水設(shè)備→抽水試驗(yàn)→鋪設(shè)排水總管及沉砂池→聯(lián)網(wǎng)抽水[2]。

管井施工：采用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的正循環(huán)鉆機(jī)成孔，直徑600mm，自造泥漿護(hù)壁，鉆孔施工完成后，立即下入內(nèi)徑400mm 無砂水泥井管，下管要保證垂直居中。下管后，從井口四周均勻回填濾料，礫料規(guī)格3～5mm,礫料不應(yīng)含土和雜物。井管離地面2m 范圍內(nèi)四周用黏性土回填并封口。管井抽水前先用空壓機(jī)洗井，清除管內(nèi)泥沙，洗出清水為止，以保證出水順暢。成井后安裝抽水設(shè)備，進(jìn)行試抽水，鋪設(shè)排水總管及沉砂池，聯(lián)網(wǎng)抽水，做好水位觀測和抽水含沙量記錄。

輕型井點(diǎn)降水工藝流程：井點(diǎn)放線定位→沖孔成孔→下設(shè)井點(diǎn)管→灌填濾料→鋪設(shè)集水管→連接集水管與井點(diǎn)管→安裝抽水設(shè)備→試抽→正式抽水。

輕型井點(diǎn)施工：采用高壓水沖孔器成孔，孔徑200mm，孔深比濾管底0.5m。濾管部位采用在井管與孔壁之間及時(shí)用潔凈的中粗砂均勻密實(shí)填灌，在成井孔口下1m 范圍內(nèi)用黏性土封孔，降水設(shè)備連接檢查完畢后，洗井和試抽水，水泵一旦啟動(dòng)，就要連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，不能中斷。

6 取得的效果

本工程采用管井與輕型井點(diǎn)相結(jié)合的降水方案，歷時(shí)35d，迅速疏干了基坑內(nèi)上層滯水和下層潛水，基坑挖至設(shè)計(jì)深度，槽底無積水，邊坡無滲水，為土方開挖和后續(xù)工程施工創(chuàng)造了條件。

7 綜合評(píng)價(jià)

實(shí)踐證明，采用管井與輕型井點(diǎn)結(jié)合方式進(jìn)行深基坑降水，輔以合理的施工工藝，能在短時(shí)間內(nèi)迅速疏干基坑內(nèi)上層滯水，并能有效封擋基坑外潛水滲流到基坑內(nèi)，彌補(bǔ)了在深基坑降水中采用單一降水的不足，在工程施工中取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益、安全效益和社會(huì)效益，為鄭州東區(qū)類似工程施工提供了借鑒樣本。