氣動(dòng)降水技術(shù)在基坑降水施工中的應(yīng)用分析

李映

中鐵一局集團(tuán)天津建設(shè)工程有限公司 天津 300250

1 氣動(dòng)降水的工作原理

由空氣壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣罐提供壓縮空氣，通過智能控制箱將壓縮空氣傳輸?shù)皆O(shè)置在管井底部的水氣置換器，利用氣動(dòng)技術(shù)將水排出管井，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)智能氣動(dòng)降水。當(dāng)置換器放入水中后，置換器的單向閥打開，水流入泵體，控制系統(tǒng)向水泵供氣，進(jìn)水單向閥受壓關(guān)閉，出水單向閥打開，水受壓流入出水管。泵體內(nèi)的水出完后，控制系統(tǒng)停止供氣，出水單向閥關(guān)閉，泵體內(nèi)的氣體排出，進(jìn)水單向閥打開，水流入泵體內(nèi)，如此循環(huán)[1]。

2 氣動(dòng)降水技術(shù)施工流程及要點(diǎn)

2.1 施工流程

基坑井點(diǎn)氣動(dòng)降水技術(shù)施工流程主要包括前期的定位測(cè)量開孔、鋪設(shè)井管氣泵以及抽水工作等，其具體施工流程為：井孔定位→挖泥漿溝（坑）→井機(jī)就位→成孔→下井→管填濾料→上段密封→洗井→試抽→布置排水管線→裝泵→降水。

2.2 施工要點(diǎn)

①測(cè)定井位。井位按平面布置圖采用全站儀投點(diǎn)確定井位，在底板混凝土澆筑前內(nèi)井根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水位的情況，在后澆帶中留設(shè)10～12個(gè)井保證持續(xù)降水，需確保地下水位在基礎(chǔ)以下1m。②埋設(shè)護(hù)筒。人工開挖泥漿池，然后埋設(shè)鋼護(hù)筒，壁厚10mm，護(hù)筒定位時(shí)，以井中心為圓心，根據(jù)護(hù)筒半徑定出護(hù)筒位置，護(hù)筒就位后，施加壓力將護(hù)筒埋入約50cm，護(hù)筒埋設(shè)要端正，中心點(diǎn)位偏差不超過5cm。③井機(jī)就位。鉆機(jī)平臺(tái)基礎(chǔ)整平，豎起導(dǎo)向架，確保鉆頭下落時(shí)落在護(hù)筒中心位置，同時(shí)打井機(jī)支腿處要用墊木或水泥墊塊墊平，保證打井機(jī)設(shè)備穩(wěn)定牢固。④開鉆成孔。向泥漿池注水，通過泥漿池向孔內(nèi)注入泥漿，不斷向下鉆進(jìn)，修正鉆桿，防止鉆頭偏移，鉆頭進(jìn)深2m后加大鉆速，以利于鉆進(jìn)。⑤下井管。鉆機(jī)孔后馬上下井管，下井管時(shí)嚴(yán)禁碰撞井壁避免塌孔。下管前，選擇無裂縫的無砂管下到井底。管與管連接處采用竹片、編織袋材料，將管接口處圍起來，每根管的上下距管口20cm左右，用8#鉛絲綁扎牢固，然后用導(dǎo)向架上的鋼絲繩將井管吊放進(jìn)孔內(nèi)，井管安裝完畢后，要求井管端部出地表20cm及以上。⑥填濾料。下完井管后，管周圍及時(shí)回填過濾層填料，選擇粒徑為0.2～0.5cm的無黏性土連續(xù)級(jí)配砂礫石回填搗實(shí)，回填過程中確保井管無偏移，避免因兩側(cè)回填高度差偏大，造成井管傾斜；距孔口2m處，上部用黏性土封填，蓋板采用鋼蓋板。⑦洗井。洗井時(shí)必須注重抽出的水流速度先大后小，先混后清，必要時(shí)用原鉆井泵泵入清水，也就是清水換漿后，再繼續(xù)循環(huán)洗井。⑧試抽。本次抽水試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用開挖較深區(qū)域附近的降水井進(jìn)行試驗(yàn)。本次抽水試驗(yàn)共分為兩個(gè)階段，第一個(gè)階段先進(jìn)行單井定流量抽水，第二階段進(jìn)行兩井定流量抽水；兩組試驗(yàn)之間讓地下水位充分恢復(fù)。⑨布置排水管線。沿基坑邊緣布置排水主管道采用UPVC管徑De160管道，在基坑路面以下預(yù)埋過路管道，降水支管可以穿過引入降水主管中進(jìn)行排水降水。⑩裝泵。將水氣置換器、氣管、管徑De40的排水管安裝完畢后，將泵下入井底水面以下。?降水。降水時(shí)，先做好每口井水位測(cè)量記錄，做好原始記錄；下泵降水后，抽出的水通過De40排水管引入主管道，由主管道引入沉淀池，經(jīng)過三級(jí)沉淀后，水質(zhì)達(dá)到市政排放標(biāo)準(zhǔn)后，排入市政污水管道[2]。

3 氣動(dòng)降水的優(yōu)勢(shì)

3.1 安全，節(jié)能

氣動(dòng)降水完全避免了水下用電，實(shí)現(xiàn)基坑內(nèi)無電化降水，安全可靠。氣動(dòng)降水用電設(shè)備數(shù)量?jī)H為傳統(tǒng)降水的1/12，電纜線使用數(shù)量為傳統(tǒng)降水的1/15，大大減少了用電設(shè)備和電纜線的數(shù)量，進(jìn)一步降低安全隱患。傳感器和變頻器的使用，實(shí)現(xiàn)了有水即抽，無水即停。在出水量變化較大的區(qū)域，比傳統(tǒng)降水泵節(jié)約用電50%以上。

3.2 功能強(qiáng)大，安拆方便、壽命長(zhǎng)

自動(dòng)控制、流量統(tǒng)計(jì)、即時(shí)滲水流速監(jiān)測(cè)、揚(yáng)程和出水量可以調(diào)節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)化的部件，標(biāo)準(zhǔn)化的快速接頭，安拆方便，外觀整齊。無旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，無機(jī)械密封，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易損壞。

3.3 經(jīng)濟(jì)性高

通過項(xiàng)目成本分析，氣動(dòng)降水施工較電動(dòng)泵降水經(jīng)濟(jì)性更高，節(jié)約施工成本。

例：天津靜海董莊窠新苑項(xiàng)目共有降水井160口。

電動(dòng)泵降水：電水泵每臺(tái)600元，電動(dòng)泵由于電壓、缺相、泥淤死、密封質(zhì)量差等原因損壞率高，每臺(tái)修理一次費(fèi)用為170元，電纜線每米2.5元（每臺(tái)平均用線75米）且二次利用率低，水管可用同規(guī)格產(chǎn)品不作比較，電泵功率1.1kW計(jì)算每天每臺(tái)電費(fèi)21.12元（電價(jià)每度0.8元），開關(guān)箱每只260元，降水均算180天。

水泵、電線(600+170+2.5×75+260×0.5)×160=174000元

電費(fèi)1.1×24×0.8×180×160=608256元

合計(jì)782256元

注：電線、水泵基本為一次報(bào)廢，開關(guān)箱二次利用。

氣動(dòng)設(shè)備降水：

系統(tǒng)設(shè)置：一個(gè)系統(tǒng)的配置：螺桿空氣壓縮機(jī)一臺(tái)（22kW），儲(chǔ)氣罐一個(gè)，氣動(dòng)控制箱四臺(tái)，采用的是I型置換器48只。共需要考慮四個(gè)系統(tǒng)才能滿足降水要求[3]。

設(shè)備價(jià)格42000×4×0.5＝84000元

大氣管2000×17×0.5＝17000元

小氣管160×230＝36800元

電費(fèi)22×4×24×0.8×180＝304128元

合計(jì)441928元

氣動(dòng)設(shè)備降水總費(fèi)用比電動(dòng)泵降水總費(fèi)用省

782256－411928＝340328元

注：小氣管一次報(bào)廢，大氣管第一次報(bào)50%，設(shè)備第一次報(bào)50%（含保養(yǎng)費(fèi)）。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在基坑開挖過程中，基坑降水對(duì)于實(shí)現(xiàn)基坑的安全施工和減少對(duì)周圍建筑物的影響都有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。氣動(dòng)降水技術(shù)在實(shí)際基坑降水效果上有著較好的應(yīng)用，本文針對(duì)其施工特點(diǎn)和施工工藝進(jìn)行了探究，供其他類似工程參考。