井點(diǎn)降水在深基坑降水中的應(yīng)用探析

汪 永 （華東冶金地質(zhì)勘查局八一二地質(zhì)隊(duì)，安徽 銅陵 244008）

0 前言

井點(diǎn)降水法是在進(jìn)行開(kāi)挖基坑的前期，將周?chē)欢〝?shù)量的濾水管進(jìn)行相應(yīng)的埋設(shè)，利用相關(guān)的設(shè)備實(shí)現(xiàn)抽水操作，能夠有效保證挖掘的土層持續(xù)處于干燥狀態(tài)的方法。其具體所使用的井點(diǎn)類(lèi)型主要有：輕型、噴射、電滲等井點(diǎn)。文章主要針對(duì)輕型井點(diǎn)這一類(lèi)型展開(kāi)闡述，并系統(tǒng)地分析了其在深基坑降水中的應(yīng)用。

1 工作原理

1.1 工藝原理

井點(diǎn)降水法是在基坑開(kāi)挖前，在基坑的周?chē)翆又行纬上鄳?yīng)的孔洞，將井點(diǎn)支管進(jìn)行埋入，并在其周?chē)蒙惩吝M(jìn)行填埋，利用集水總管，將全部的井點(diǎn)支管和抽水機(jī)組進(jìn)行相應(yīng)的連接，確保地下水能夠有效地被抽空機(jī)組吸至地面而排出。

1.2 工藝設(shè)備

①供電系統(tǒng)：380V的施工電源。

②沖孔系統(tǒng)：采用1 臺(tái)功率達(dá)到7.5kW 的高壓水泵，所選用沖管的鋼管規(guī)格為Φ40，沖嘴要設(shè)置成圓錐形，再將3 個(gè)8mm 的圓形噴水管設(shè)置在其上。

③抽水系統(tǒng)：5.5kW 真空吸水管，Φ40 吸水井點(diǎn)管若干，井點(diǎn)管前部設(shè)濾水管，濾水管上有梅花型Φ1.0cm 的小孔，外部裹了三層井布。集水總管由Φ100 鋼管加工而成，集水鋼管按照井點(diǎn)管間距設(shè)吸水管頭。

工程材料規(guī)格

1.3 井點(diǎn)系統(tǒng)的埋設(shè)

1.3.1 放線(xiàn)定位

按輕型井點(diǎn)降水施工方案中降水井點(diǎn)平面布置圖測(cè)量放線(xiàn)定位,每一井點(diǎn)位置打一小木柱,作為埋入井點(diǎn)管時(shí)沖孔施工的中心。

1.3.2 鋪設(shè)總管

①集水總管自身所具有的標(biāo)高最好要達(dá)到地下水位線(xiàn)，并要保持與水流方向呈現(xiàn)0.25～0.5%向上的仰坡度。

②通常情況下要保持抽水設(shè)備的總管長(zhǎng)度不超過(guò)120m。

1.3.3 埋設(shè)井點(diǎn)的具體步驟

①井點(diǎn)的埋設(shè)采用水沖法。

②沖孔一般采射水法，應(yīng)根據(jù)土層地質(zhì)狀況選用。沖孔深度應(yīng)比濾管底深0.5m。

③井點(diǎn)沖成孔后，立即拔出沖管，放入井點(diǎn)管。

④井點(diǎn)管應(yīng)放置在井孔中心，不應(yīng)觸及孔壁和深入淤泥內(nèi)。

⑤砂濾層一般宜選項(xiàng)用干凈粗砂，填灌均勻，并填至濾管頂上1～1.5m，填料量應(yīng)達(dá)到計(jì)算量的95%以上, 以保證水流暢通。

⑥距離地面0.5～1.0m 時(shí)用粘土封口,以防漏氣

1.3.4 井點(diǎn)管與總管連接

①用橡皮連接管將井點(diǎn)管上部與集水總管的水泵連接，形成完整系統(tǒng)。

②抽水時(shí)，應(yīng)先開(kāi)真空泵抽出管路中的空氣，使管路形成真空。③當(dāng)集水管存有相當(dāng)多的水時(shí)，再開(kāi)動(dòng)離心泵抽水。

1.3.5 抽水設(shè)備安裝

井點(diǎn)管埋設(shè)完后，要接通總管與抽水設(shè)備，并保證接頭嚴(yán)密不漏氣。

1.3.6 試抽

安裝完井點(diǎn)系統(tǒng)后，要先對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行試抽，檢查是否會(huì)出現(xiàn)漏水、漏氣等問(wèn)題，如果發(fā)現(xiàn)有異常情況要立即對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行檢修。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 工程概況

某礦槽為大型鑄鍛件生產(chǎn)線(xiàn)節(jié)能減排技術(shù)改造工程，該高爐基礎(chǔ)支撐于一天然地基上，基礎(chǔ)埋深近10m。

2.2 實(shí)施條件分析

該礦槽料坑基礎(chǔ)墊層底標(biāo)高- 9.890m,地面標(biāo)高±0.000,相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高4.000m,需要挖土深度近10m。根據(jù)礦槽料坑專(zhuān)項(xiàng)施工方案中土方開(kāi)挖方案：分二級(jí)開(kāi)挖，1：1 自然放坡。第一次挖土至標(biāo)高－5.000m，觀(guān)察地下水及土塌方情況, 如果只在少量的地下水及土不塌方,進(jìn)行第二次開(kāi)挖至基坑底標(biāo)高；否則安排井點(diǎn)降水，再進(jìn)行第二次土方的開(kāi)挖?，F(xiàn)在挖土到－5.000m 標(biāo)高，發(fā)現(xiàn)有大量地下水及流沙，土質(zhì)情況較差，現(xiàn)安排進(jìn)行井點(diǎn)降水, 進(jìn)行第二次土方開(kāi)挖。

2.3 井點(diǎn)管布置

根據(jù)大型鑄鍛件生產(chǎn)線(xiàn)節(jié)能減排技術(shù)改造高爐礦槽井點(diǎn)降水專(zhuān)項(xiàng)施工方案，礦槽料坑井點(diǎn)降水布置，在第一次開(kāi)挖后- 5.000m 的平面上。料坑底標(biāo)高- 9.890m，降水深度4.890m。基坑寬度17.9×22m，但降水深度小于6m，采用單排環(huán)形井點(diǎn)降水，挖土運(yùn)輸?shù)缆?m不封閉。井點(diǎn)管間距0.8m，集水總管的標(biāo)高要保持與地下水位線(xiàn)比較接近，并要保持與水流方向呈現(xiàn)0.25～0.5%向上的仰坡度。具體的示意圖如圖1 所示。

圖1 井點(diǎn)降水平面布置圖

2.3.1 埋設(shè)深度計(jì)算

要根據(jù)降水深度和水層的位置來(lái)科學(xué)的確定埋設(shè)井點(diǎn)的深度，通常情況要在水層內(nèi)埋入相應(yīng)的濾水管，相比于基坑開(kāi)挖的底部來(lái)說(shuō)還要下探超過(guò)1.2m。具體的埋設(shè)深度可以按照以下方法來(lái)得出：

H≥H＋h＋iL＋I(xiàn)

H≥5＋0.8＋0.1×11＋1=7.9m

式中：

H 表示的是井點(diǎn)埋設(shè)深度（m）；H表示的是埋設(shè)面與基坑底部之間的距離（m）；h 表示的是基坑最深挖掘面與降水曲線(xiàn)最高點(diǎn)之間的安全距離，通常情況下要達(dá)到0.5～1.0m,如果是采用人工進(jìn)行挖掘要選取上限值, 如果選用機(jī)械方式進(jìn)行挖掘選取下限值；L 表示的是中心的井點(diǎn)管與基坑之間最短的距離（m）；i 表示坡度, 取1/10 作為單排環(huán)狀降水；I 表示濾水管長(zhǎng)度（m）。

為了更好地進(jìn)行計(jì)算,再將濾管長(zhǎng)度增加1/2, 使井點(diǎn)管超出地面0.2m 的高度,埋設(shè)井點(diǎn)管的深度要達(dá)到8.5m。

2.3.2 涌水量計(jì)算

井點(diǎn)系統(tǒng)涌水量是以水井理論為依據(jù)。根據(jù)地質(zhì)資料分析：第一次挖土- 5.000m 位置是處在②- 1 層粉質(zhì)粘土中,料坑底標(biāo)高- 9.890m，必須穿過(guò)③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,厚度1.7m，到達(dá)⑤層粉土夾粉質(zhì)粘土，料坑底標(biāo)高- 9.890m，就在⑤層粉土夾粉質(zhì)粘土上（無(wú)④層粉質(zhì)粘土層）。⑥層又是淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，⑥層以下均是粉質(zhì)粘土。粉質(zhì)粘土性粘土透水性差，且地質(zhì)資料中，沒(méi)有提供透水系數(shù)，這次計(jì)算涌水量要按照到達(dá)了不透水層來(lái)計(jì)算，具體的井點(diǎn)降水計(jì)算內(nèi)容如下：

Q=1.366K（2H- S）S/lgR-lgr

式中：

Q 表示單井所能涌出的水量（m/d）;K 表示相應(yīng)的滲透系數(shù)（m/d）；H 表示含水層所能達(dá)到的厚度（m）；R 表示抽水過(guò)程中所形成的半徑（m）；S 表示水位下降的數(shù)值（m）；r 表示井點(diǎn)的半徑（m）。

Q=1.366×0.5×（2×8- 5）/lg5.85-lg0.4=7.52/0.37

=20.09（m/d）

2.4 土方開(kāi)挖

本井點(diǎn)設(shè)備安裝就緒，經(jīng)試抽合格，從2008 年9 月12 日—9 月21 日連續(xù)抽水，結(jié)合觀(guān)測(cè)孔水位下降情況，分析水位已降至設(shè)計(jì)要求，其輕型井點(diǎn)降低地下水位全貌如圖2。

9 月22 日土方開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高- 9.89m,土質(zhì)干燥，含大量粉砂，達(dá)不到所要求的承載力，經(jīng)監(jiān)理單位會(huì)同設(shè)計(jì)單位協(xié)商，加深1 m，當(dāng)開(kāi)挖至- 11.0 m 時(shí)，達(dá)到井點(diǎn)管的最低端，土質(zhì)軟弱、流砂，嚴(yán)重影響后續(xù)施工。經(jīng)業(yè)主單位決定，靠近一級(jí)井點(diǎn)再下一級(jí)井點(diǎn)。該井點(diǎn)比一級(jí)井點(diǎn)深3m，連續(xù)抽水5 天，開(kāi)挖符合要求。該土方開(kāi)挖采用三級(jí)駁土。土方開(kāi)挖驗(yàn)槽滿(mǎn)足要求的承載力，進(jìn)行墊層施工。

圖2 輕型井點(diǎn)降水地地下水位全貌圖

3 經(jīng)濟(jì)效果評(píng)價(jià)

該工程施工周期短，至基礎(chǔ)施工至地面，歷時(shí)53 日歷天，造價(jià)101000 元，結(jié)算價(jià)82000 元，投入少，支出主要為人員工資及零星材料，效益可觀(guān)。

4 應(yīng)用前景分析

輕型井點(diǎn)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、易于操作、便于管理，降水速度快，安全可靠，水位控制方便，可有效減少基坑開(kāi)挖邊坡坡度，降低基坑開(kāi)挖土方量(一般可減少邊坡放坡土方量的1/3～1/2 以上)，提高基底的承載力，便于用大行土型機(jī)械進(jìn)方施工，提高工效，縮短工期在軟土路基、地下水較為豐富的地段應(yīng)用，有明顯的施工效果，已越來(lái)越被人們廣泛應(yīng)用于地基深挖、雨污水管道、房產(chǎn)地下室、人防、地下沉井等工程，但和其它井點(diǎn)降水相比，降水深度受到一定限制。

從應(yīng)用地域看，輕型井點(diǎn)較早應(yīng)用于沿海、沿河等地區(qū)，隨著內(nèi)地經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，高層建筑、深基礎(chǔ)及構(gòu)筑物相繼出現(xiàn)，輕型井點(diǎn)降水逐步應(yīng)用于該領(lǐng)域，諸如蕪湖、馬鞍山、南京等城市建設(shè)中相繼運(yùn)用該技術(shù)。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，該技術(shù)還將得到更廣泛的應(yīng)用。