關(guān)于井點(diǎn)降水設(shè)計(jì)在砂性土地基處理的應(yīng)用

毛利 賈存威 寧波市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司

寧波杭州灣新區(qū)位于濱海淤積平原，本項(xiàng)目場(chǎng)地位于杭州灣十二塘區(qū)域，目前正在實(shí)施通航機(jī)場(chǎng)及周邊配套道路、場(chǎng)區(qū)的建設(shè)，場(chǎng)地各土層分布規(guī)律總體上較為明顯，表層以吹填砂性土及粉土為主，中部為流塑的淤泥質(zhì)土、軟黏土，性質(zhì)較差，淤泥質(zhì)軟土分布在場(chǎng)地地表下20多米下臥層。

1.目前常用地基處理方法

一般常用的軟基處理方案有以下幾種：

方案一：超載預(yù)壓+塑料排水板。塑料排水板超載預(yù)壓法是將帶狀塑料排水板用插板機(jī)將其插入軟弱土層中，組成垂直和水平排水體系，然后在地基表面對(duì)載預(yù)壓，土中孔隙水沿塑料板的溝槽上升溢出地面，從而加速了軟土地基的沉降過(guò)程，使地基得到壓密加固。

方案二：堆載預(yù)壓。堆載預(yù)壓法是指在飽和軟土地基上施加荷載后，孔隙水被緩慢排出，孔隙體積隨之縮小，地基發(fā)生固結(jié)變形。同時(shí)隨著超靜水壓力逐漸消散，有效應(yīng)力逐漸提高，地基土強(qiáng)度逐漸增長(zhǎng)，達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)后再卸載，使地基土壓實(shí)、沉降、固結(jié)的方法。

堆載預(yù)壓方案在我省已廣泛應(yīng)用于一般軟基路段的處理，處理效果較好，施工簡(jiǎn)單，造價(jià)低。

堆載預(yù)壓分為欠載、等載、超載三種形式，對(duì)于路基穩(wěn)定性好、軟基埋深較淺路段，利用路基自重加載預(yù)壓，施工工藝簡(jiǎn)單。采用超載預(yù)壓可縮短預(yù)壓時(shí)間。

方案三：就地固化。就地固化技術(shù)是一種利用固化劑對(duì)軟土等土體進(jìn)行就地固化處理，使土體達(dá)到一定強(qiáng)度或其它使用要求，從而對(duì)土體進(jìn)行就地利用或達(dá)到地基處理要求的方法。能夠?qū)崿F(xiàn)工程廢棄土的零排運(yùn)，降低運(yùn)輸及堆放對(duì)環(huán)境的影響程度；無(wú)需使用大量的置換材料，減少砂石用量，減少開(kāi)山采石和河道挖沙；無(wú)需開(kāi)挖工作，減少對(duì)周圍建筑物的影響；施工速度快（無(wú)需挖掘和填埋，快速高效），無(wú)硬殼層區(qū)域可快速形成硬殼層；實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，節(jié)能環(huán)保。

2.井點(diǎn)降水在地基處理中的應(yīng)用

常規(guī)的軟土地基處理主要針對(duì)軟土地基本身處理，如等載或超載預(yù)壓處理、塑料排水板等方法，這些方法著重于加速軟土地基施工期間的固結(jié)，提高復(fù)合地基承載力，存在施工工期較長(zhǎng)，加固深度有限，施工質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。根據(jù)目前場(chǎng)地區(qū)域吹填情況，并結(jié)合初步勘察資料，擬建場(chǎng)地表層土除新近堆積的素填土外以粉土為主，軟土埋置深度較深，推薦井點(diǎn)降水法加快施工期間地基的固結(jié)沉降。

井點(diǎn)降水法是人工降低地下水位的一種方法。在基坑開(kāi)挖前，在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管（井），利用抽水設(shè)備抽水使所挖的土始終保持干燥狀態(tài)的方法。

所采用的井點(diǎn)類型有：輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)、深井井點(diǎn)等。

一般該方法用于地下水位比較高的施工環(huán)境中，是土方工程、地基與基礎(chǔ)工程施工中的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，能疏干基土中的水分、促使土體固結(jié)，提高地基強(qiáng)度，同時(shí)可以減少土坡土體側(cè)向位移與沉降，穩(wěn)定邊坡，消除流砂，減少基底土的隆起，使位于天然地下水以下的地基與基礎(chǔ)工程施工能避免地下水的影響，提供比較干的施工條件，還可以減少土方量、縮短工期、提高工程質(zhì)量和保證施工安全。

2.1 輕型井點(diǎn)排水系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)

2.1.1 完整潛水井理論

當(dāng)普通完整潛水井布置在具有潛水自由面的含水層中時(shí)，降落漏斗是流向水井的實(shí)際潛流面（圖1），剖面圖上的流線（水流的方向線）是一系列的曲線，按照Dupuit關(guān)于地下水涌水理論公式，可得水井流量的表達(dá)式：

圖1

圖2 群井作用示意圖

圖3 井點(diǎn)降水布置圖

當(dāng)x＝R時(shí)，y＝H

式中

K ——潛水層的滲透系數(shù)；

R ——井影響半徑；

H ——潛水含水層厚度。

經(jīng)積分，整理后得

s為水位降低值。

2.1.2群井理論

若有兩個(gè)井的距離小于影響半徑R時(shí)，則需考慮到群井的互相作用（圖2）。如果全部井同時(shí)工作，則總降落曲線的方程式為：

假定各井半徑相同，流量q相同且q＝Q/n（Q為各井總流量，n為井?dāng)?shù)），上式推導(dǎo)整理得出總流量公式為：

2.1.3 井點(diǎn)排水系統(tǒng)影響范圍內(nèi)涌水量的計(jì)算

對(duì)于矩形布置的無(wú)壓非完整井點(diǎn)系統(tǒng)可按下式計(jì)算涌水量：

式中：hm=(H+h)/2

F ——井點(diǎn)系統(tǒng)包圍的基坑面積（m）；

l——濾管長(zhǎng)度（m）；

H——含水層厚度（m）；

h——濾管頂與不透水層之間的距離（m）。

2.2 輕型井點(diǎn)排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

井點(diǎn)管沖設(shè)深度6m，沖孔直徑為250～300mm，沖孔深度應(yīng)比濾管底深0.5m，井孔沖成后，應(yīng)立即拔出沖管，井底鋪30厘米碎石，然后插入井點(diǎn)管，并在井點(diǎn)管與孔壁之間迅速填灌砂濾層，砂濾層選用干凈粗砂。地面以下1m范圍用粘土封口以保證真空度。

將井點(diǎn)管、集水總管和水泵連接起來(lái)，形成完整的系統(tǒng)后需進(jìn)行試抽，防止漏氣。

井點(diǎn)運(yùn)行后應(yīng)連續(xù)工作，并保證真空度不低于55.3～66.7kpa。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)監(jiān)測(cè)包括流量和地下水位的監(jiān)測(cè)。地下水位的觀測(cè)點(diǎn)按照設(shè)計(jì)布設(shè)，開(kāi)始抽水時(shí)，每4個(gè)小時(shí)測(cè)一次，水位穩(wěn)定后，一天觀測(cè)1～2次，雨天加大觀測(cè)力度。

等井點(diǎn)系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，土層固結(jié)，地下水位趨于穩(wěn)定后進(jìn)行路基壓實(shí)，并測(cè)量土基回彈模量。

表1 常用井點(diǎn)降水比較方法

強(qiáng)度滿足要求后，井點(diǎn)系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行，同時(shí)按照設(shè)計(jì)要求開(kāi)始路基宕渣填筑，等填到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，停止抽水，撤去系統(tǒng)準(zhǔn)備下一段施工。

根據(jù)杭州灣項(xiàng)目應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)及常用的地基處理方式比較，輕型井點(diǎn)降水在工期、造價(jià)方面具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于砂性土地基具有比較好的適應(yīng)性及推廣性。

3.結(jié)論

從輕型井點(diǎn)排水系統(tǒng)的使用效果而言，本段路基的設(shè)計(jì)方案與實(shí)際情況基本一致，并達(dá)到預(yù)期效果，設(shè)計(jì)中的假設(shè)和參數(shù)的選用是合理的。從設(shè)計(jì)和應(yīng)用情況，總結(jié)和建議如下：

（1）適用范圍：對(duì)于由粉質(zhì)粘土、粉土、亞砂土構(gòu)成的路基處理有一定效果，就省內(nèi)而言，環(huán)杭州灣圍填區(qū)域內(nèi)的道路建設(shè)可考慮本辦法。

（2）設(shè)計(jì)采用的經(jīng)驗(yàn)公式比較準(zhǔn)確可靠，可作為同等類型路基處理設(shè)計(jì)計(jì)算的依據(jù)。

（3）輕型井點(diǎn)排水系統(tǒng)同塑料排水板系統(tǒng)相比而言，施工工期短，見(jiàn)效快，工程費(fèi)用低。