淺談?shì)p型井點(diǎn)與氣動(dòng)降水組合取代止水帷幕施工工藝

朱臣

摘 要：我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力迅猛提升，帶動(dòng)了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，為保證施工安全，必須采取有效的基坑開挖、支護(hù)及降水防水方案。本項(xiàng)目創(chuàng)新性地提出采用輕型井點(diǎn)與氣動(dòng)降水組合取代止水帷幕的施工工藝，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：輕型井點(diǎn);氣動(dòng)降水;止水帷幕;基坑開挖

中圖分類號(hào)：TU753.66 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 工程概括

濱州市渤海先進(jìn)技術(shù)研究院（一期）項(xiàng)目位于濱州市長(zhǎng)江四路至長(zhǎng)江五路、渤海十八路至渤海二十一路之間，建筑總面積約43.1公頃。先進(jìn)技術(shù)研究院的工程師們針對(duì)基坑的防水降水問題展開了研究，提出了一種兼具經(jīng)濟(jì)、安全、降水效果的組合式工法。

2 工藝特點(diǎn)

（1）輕型井點(diǎn)與氣動(dòng)組合式降水施工工藝是仿照止水帷幕的原理，在基坑側(cè)壁及基坑底部通過連續(xù)布置輕型井點(diǎn)及梅花狀布置管井形成連續(xù)密封的止水體，防止外側(cè)水進(jìn)入基坑并排除地下水。（2）止水效果好，基坑開挖速度快、安全性高，節(jié)省工期及節(jié)能降耗效果突出。（3）采用新型氣動(dòng)降水，利用氣動(dòng)水泵代替潛水泵抽水，利用控制柜控制氣動(dòng)水泵，使水泵抽水過程中更加精準(zhǔn)，可大大提高抽水的效率。

3 施工原理

以單體工程檢驗(yàn)檢測(cè)中心為例，負(fù)一層基坑開挖深度淺，基坑范圍外邊緣梅花狀布置兩排氣動(dòng)降水管井，基坑內(nèi)均勻布置氣動(dòng)降水管井達(dá)到降水的效果，且地基承載力滿足施工要求。

負(fù)二層基坑開挖深度較深，在基坑四周布置一排輕型井點(diǎn)，利用埋入土層中的井點(diǎn)濾管，通過泵體作用將坑內(nèi)地下水抽吸排出，使基坑內(nèi)的天然地下水位降成一個(gè)漏斗形的降水曲線，使基坑保持在降水曲線范圍內(nèi)的情況下進(jìn)行挖土及基礎(chǔ)施工。且基坑內(nèi)均勻布置氣動(dòng)降水管井抽除地下水，達(dá)到降水止水目的。

氣動(dòng)降水原理是以高壓氣體為動(dòng)力基礎(chǔ)，結(jié)合控制系統(tǒng)及氣水置換器完成基坑降水。

4 工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 施工準(zhǔn)備

（1）施工前，項(xiàng)目技術(shù)人員明確設(shè)計(jì)要求及基坑防護(hù)等級(jí)要求。（2）降水施工前，按照基坑開挖順序依次放出負(fù)一層負(fù)二層基坑底邊線及基坑開挖邊緣線。（3）整體施工前，按基坑邊線設(shè)計(jì)降水井布置圖，施工中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際降水、止水情況進(jìn)行加密或減少。（4）施工人員必須持有降水操作證明。

4.2 施工工藝流程

見圖1。

4.3 施工操作要點(diǎn)

4.3.1 測(cè)量布置井位

（1）施工前合理布置管井位置。（2）按照基坑開挖邊線，在負(fù)一層邊線外按梅花狀沿四周布置兩排管井，內(nèi)外側(cè)管井中心間距分別為10 m、12 m，樁長(zhǎng)15 m。（3）在負(fù)一層底開挖寬為1 m的二級(jí)臺(tái)階，并布置間距1 m輕型井點(diǎn);在負(fù)二層基坑內(nèi)布置間距15 m、井深30 m的管井。

4.3.2 負(fù)一層降水施工

（1）根據(jù)平面圖測(cè)放井位。（2）埋設(shè)護(hù)筒。（3）安裝鉆機(jī)。（4）鉆進(jìn)成孔。鉆孔深度應(yīng)大于設(shè)計(jì)深度0.3 m～0.5 m，鉆進(jìn)開孔時(shí)應(yīng)吊緊鋼繩，當(dāng)提升鉆具或停工時(shí)，孔內(nèi)必須壓滿泥漿防止孔辟坍塌。（5）清孔換漿。達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，將鉆桿提至孔底上0.5 m，沖孔并清除雜物，并將泥漿密度調(diào)至接近1.05，孔底沉淤小于30 cm，返出的泥漿內(nèi)不含泥塊為止。（6）下井管。下井管前，需要檢查濾管孔隙、孔深等要求。下井管應(yīng)保持連續(xù)，若孔內(nèi)坍塌或沉淀過厚，則將井管拔出待清孔后重新插入。（7）填礫。填礫過程中需保持連續(xù)，并隨時(shí)檢查填料高度。（8）洗井。洗井的目的是為了清除泥皮、泥漿及部分細(xì)顆粒，恢復(fù)含水層的孔隙并形成過濾層。（9）安裝氣動(dòng)降水設(shè)備。氣動(dòng)降水設(shè)備安裝順序?yàn)椋涸诿總€(gè)井點(diǎn)內(nèi)均放置水氣置換的氣動(dòng)泵，并將氣動(dòng)泵的出水管連接到總的出水管上，進(jìn)氣管連接到傳感器上，傳感器連接到自動(dòng)定控制箱，自動(dòng)控制箱通過分氣總成連接到儲(chǔ)氣罐，儲(chǔ)氣罐與螺桿空壓機(jī)通過（圖3）。（10）調(diào)試抽水。通過控制柜調(diào)試設(shè)備，控制水泵進(jìn)行抽水，在抽水的同時(shí)將井內(nèi)空氣抽出，形成負(fù)壓，提高抽水效率。待抽、排水系統(tǒng)安裝完成后便可抽水。（11）負(fù)一層基坑開挖?；咏邓ぷ魍瓿蛇M(jìn)行開挖，分層開挖，挖掘機(jī)挖土自卸車配合運(yùn)輸，個(gè)別地方推土機(jī)和裝載機(jī)相配合，實(shí)行分層分段放坡開挖到位的方法施工。開挖遵循三臺(tái)挖機(jī)成梯隊(duì)開挖，向后甩土，配合倒運(yùn)，土方挖出后進(jìn)行裝車，開挖料運(yùn)至指定棄土位置，整齊堆放。

4.3.3 負(fù)二層降水施工

負(fù)二層基坑施工前，放出基坑邊線，按照基坑降排水圖紙，在負(fù)二層邊緣施工輕型井點(diǎn)，形成連續(xù)的防水曲線，在基坑內(nèi)部安裝氣動(dòng)降水井，整體降排水施工完成后開挖負(fù)二層。

（1）井點(diǎn)布置。按照工程特點(diǎn)布置環(huán)狀井點(diǎn)。出入道處井點(diǎn)管設(shè)置間距4 m的開口，且位于地下水相對(duì)較少的一側(cè)。井點(diǎn)管距坑壁間距宜為0.7 m～1.2 m。集水總管應(yīng)沿水流方向設(shè)置0.25%～0.5%的上坡，且標(biāo)高接近地下水位線。具體情況如圖4所示。

（2）井點(diǎn)管布設(shè)。利用回旋鉆機(jī)成孔;采用機(jī)架將井點(diǎn)插入孔中，并高出地面0.2 m。

（3）井點(diǎn)管埋設(shè)完畢，將井點(diǎn)管與總管相接通。

（4）利用真空泵排氣，后開動(dòng)離心泵進(jìn)行抽水。

（5）降水觀測(cè)。1）井點(diǎn)監(jiān)測(cè)。對(duì)于重要位置及需要保護(hù)的結(jié)構(gòu)物、管線處，需進(jìn)行井點(diǎn)監(jiān)測(cè)。2）流量觀測(cè)。加強(qiáng)過程流量觀測(cè)，根據(jù)時(shí)機(jī)情況，考慮更換流量不同的離心水泵。3）地下水位觀測(cè)。以設(shè)置的井點(diǎn)管作為觀測(cè)井，抽水前期加強(qiáng)觀測(cè)頻率，建議間隔時(shí)間為每5 h～7 h觀測(cè)一次，后期在降水快達(dá)到預(yù)定標(biāo)高前，觀測(cè)頻率可逐漸降低，建議觀測(cè)間隔時(shí)間可改為每天1～2次;最終水位達(dá)到標(biāo)高后，可再次降低觀測(cè)頻率，建議觀測(cè)間隔時(shí)間可改為每星期一次。若遇到突發(fā)情況，可根據(jù)具體情況加密或減少觀測(cè)頻率。4）孔隙水壓力觀測(cè)。為保證地基及邊坡穩(wěn)定性，需對(duì)孔隙水壓力進(jìn)行觀測(cè)。5）沉降觀測(cè)。對(duì)抽水范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)物等，為保證結(jié)構(gòu)物及管線的安全性，需對(duì)結(jié)構(gòu)物及管線的地層沉降進(jìn)行觀測(cè)。觀測(cè)頻率應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，基本觀測(cè)頻率建議采用每天一次，若遇到突發(fā)情況，可根據(jù)具體情況加密觀測(cè)頻率。

（6）基坑內(nèi)降水。負(fù)二層基坑邊緣輕型井點(diǎn)降水施工完成后，負(fù)二層基坑范圍內(nèi)施工氣動(dòng)降水管井，與輕型井點(diǎn)組合形成降水系統(tǒng)，達(dá)到降水止水的效果，氣動(dòng)降水管井施工與負(fù)一層相同。

（7）負(fù)二層基坑開挖。負(fù)二層基坑降水系統(tǒng)施工完成后，按照負(fù)一層基坑開挖方式進(jìn)行負(fù)二層基坑施工，施工中注意保護(hù)降水設(shè)備。

5 應(yīng)用實(shí)例

渤海先進(jìn)技術(shù)研究院（一期）項(xiàng)目，采用輕型井點(diǎn)與氣動(dòng)降水組合代替止水帷幕的工藝施工，成功解決了傳統(tǒng)基坑施工止水成本高、止水效果差、材料重復(fù)利用率低、施工周期長(zhǎng)等施工難點(diǎn)，以使工程施工質(zhì)量、安全、工期等基本要求滿足相關(guān)規(guī)定，節(jié)約成本，完善了基坑施工技術(shù)，為其他類似工程提供了借鑒。

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