輕型井點降水與井點回灌在城區河道整治工程中的應用

王曉鳴

（儀征市水利工程總隊 211400）

1 引言

深基坑施工中，地下水的處理有多種可行方法，從降水方式來說可分為止水法和排水法兩大類。井點降水是目前較為普遍采用的一種降低地下水位的方法，它可使基坑在干燥狀態下施工，并在市政、民用建筑[1-2]和水利工程[3-4]基坑工程中廣泛應用。但用井點降水法在降低地下水位的同時，會使周圍的土層因失去原有的水分而產生固結壓縮，如果處理不當，將會造成危害，特別是在軟土地層中進行井點降水施工時，更應加以注意。因此在井點降水的同時，輔之以井點回灌[5-6]，可減少對周邊建筑物的影響。

2 工程概況

紅葉排水溝是儀征市城區的一條雨污合流的河道。2007年，列入政府十大重點工程進行綜合整治。其中0+440～0+556段老河道東側有一戶居民住房緊靠溝邊，在將該段河道整治方案及新河道中心線多次推敲和調整后，所確定的東側護岸擋土墻底板后緣與民房最近處僅相距5.8m（見下頁圖）。實地調查得知，該戶房屋為十幾年前建成的磚混結構房且基礎很淺，采用井點降水施工河道護岸擋土墻時，由于井點降水降低了護岸擋土墻墻后的地下水位，也同時降低了河道東側民房部位的地下水位，可能引起民房的不均勻沉降，甚至導致房屋墻體開裂，影響到房屋的質量及其住戶的安全與正常生活。

該段工程附近的鉆孔為D433號孔，該孔鉆深僅5.6m，未到底。該處地質由上而下依次為①、②、③、⑥、⑦、⑧層，主要地質參數見下表。

開挖剖面工程地質參數表

3 系統設計

為既降低地下水位利于河道開挖又保證房屋安全，項目部擬定了輕型井點降水結合井點回灌方案，在準備充足的條件下組織突擊施工，既保證該戶房屋的質量及居民的正常生活與安全，又使河道整治工程施工順利地進行。

3.1 原理

開挖斷面圖

輕型井點是沿基坑四周每隔一定距離埋入井點管（直徑38～51mm、長5～7m的鋼管）至蓄水層內，由井點管、過濾管、集水總管、主管、閥門等組成管路系統，并啟動抽水設備，在井點系統中形成真空，在井點周圍一定范圍形成一個真空區，真空區通過砂井擴展到一定范圍。在真空力的作用下，井點附近的地下水通過砂井，經過濾器被強制性吸入井點系統內，抽水設備將地下水從井點系統內不停抽出，使井點附近的地下水位得到降低，從而使原有地下水降至坑底以下。在作業過程中，井點附近的地下水位與真空區外的地下水位之間，存在一個水頭差，在該水頭差作用下，真空區外的地下水是以重力方式流動的。因此常把輕型井點降水稱真空強制抽水法，更確切地說應是真空—重力抽水法。只有在這兩個力作用下，基坑地下水才會降低，并形成一定范圍的降水漏斗拋物線。

回灌井點施工原理是在降水區與臨近建筑物直徑的土層埋置一道回灌井點，采用補充地下水的辦法，向土層灌入足夠數量的水，使降水井點的影響半徑不超過回灌井點范圍，以形成一道隔水屏幕，阻止回灌井點外側建筑物下的地下水流失，使原有建筑物的地下水位保持不變或降低較少，這樣就能防止因降水而造成的地面沉降，或至少可以減少沉降值。

3.2 方案設計

3.2.1 井點降水管布設

經實地測量，該戶房屋沿河道方向長12m，南北兩端距擬建護岸擋土墻底板后緣分別為5.8m和9.7m。為使井點降水管盡可能離民房遠一些，將該段井點降水管布設在擋土墻底板外側0.5m處，同時僅考慮將地下水位降到擋土墻底板底層下0.5m即可。

該段河道設計河底高程為3.5m，擋土墻底板底面高程2.5m，地下水計劃降至2.0m高程，河道中心與降水井點管相距4～5m。因此，井點內水位為2.0-5×0.1=1.5m；井點管管底布置在0.5m高程，濾水管頂高程1.5m；現狀地面高程在6.8m左右，在邊坡上施打，井點支管選用6.0m長；為便于突擊施工，施工工段長定為60m，井點管成一排布置，間距布置成1.5m，計布置40眼井。

3.2.2 涌水量計算

該區②、③層土均以輕粉質砂壤土、粉土為主，根據室內垂直滲透試驗果，②、③層土中為中等滲透性，它們共同組成場地上部松散巖內孔隙水，④、⑤、⑥、⑧層土為其相對隔水底板，③層底高程為1.0m，考慮到井點布置、土層的不準確性，也為計算方便，將不透水層頂面放在高程1.0m。本例涌水量按無壓完整井計算[7]。計算結果為q=0.000055m3/s。該施工段內布置一排40眼井，上面計算中是考慮四面進水，實際情況是兩側進水，進水量不到上面計算的一半，因此井點的總涌水量近似為95.04m3/d。

3.2.3 井點回灌方案

回灌井點系統由水源、水箱、流量表、閘閥、總管、回灌井管組成。其工作方式恰好與降水井點系統相反，將水灌入井點后，水由井點周圍土層滲透，在土層中形成一個和降水井點相反相成的倒轉降落漏斗。該工程既有降水，又有開挖，再加之回灌，情況比較復雜，計算有一定的困難，主要以實驗為主。

考慮到施工時要邊排水、邊回灌，因此，回灌井點管與排水井點管之間距離不能太近，因該工程場地又十分狹窄，此距離又不能太大，經綜合考慮，回灌井點管與排水井點管的間距定為6m，緊靠民房布置，回灌井井距亦采用1.5m，同樣計布置40眼井。

回灌井的結構與排水井基本相同，但考慮到回灌井應略高于排水井，回灌井底高擬高于降水井管底1.5m，回灌井管管底布置在高程2.0m處，濾水管頂在高程3.0m處，井點支管選用5.0m長。

為保證回灌井有一定的注水壓力（一般不低于0.5個大氣壓），用鋼管、木板搭建一距地面5m高的臨時水塔設置高位水箱。降水初期直接用自來水注入水箱，降水井正常運行后用水泵將降水井點集水箱里的水抽提到水箱內，保持水箱內正常水位。

在民房附近設置2～3個水位觀測井，同時在民房四周墻壁上設6～8個沉降觀測點，降水前測得觀測井內初始水位以及沉降觀測點的初始標高值，降水期間固定專人定時觀測，并做好觀測記錄。

4 降水及回灌井點施工和使用

4.1 井點施工工藝程序

井點施工工藝程序為：放線定位→鋪設總管→沖孔→安裝井點管、填砂礫濾料、上部填粘土密封→用彎聯管將井點管與總管連通→安裝抽水設備與總管連通→安裝集水箱和排水管→開動真空泵排氣、再開動離心泵抽水→測量觀測井中地下水位變化。

4.2 井點管埋設

井點埋設可根據土質情況、場地和施工條件，選擇適用的成孔機具和方法。常用方法是用高壓水沖刷土體，用沖管擾動土體助沖，將土層沖成圓孔后埋設井點管。所有井點管在地面以下0.5～1m的深度內用粘土填實，以防漏氣。井點管埋設完畢后接通總管與抽水設備，接頭要嚴密，并進行試抽水，檢查有無漏氣、淤塞等情況，出水是否正常，如有異常情況，檢修好后方可使用。

4.3 降水井點使用

降水井點使用時應保持連續不斷地抽水，一般在抽水3～5天后水位降落漏斗基本趨于穩定。正常的出水規律是“先大后小，先混后清”。如不上水，或水一直較渾，或出現清后又渾等現象，應立即檢查糾正。要經常觀測井點系統的真空度，一般不低于55.3～66.7kPa，如真空度不夠，通常是由于管路漏氣，應及時修好。井點管淤塞可通過聽管內水流聲，手扶管壁感到振動，夏季用手摸管子冷熱、潮干等簡便方法進行檢查。如井點管淤塞太多，嚴重影響降水效果時，應逐個用高壓水沖洗井點管或拔出重新埋設。

4.4 回灌井點使用

a.回灌井點必須在降水井點啟動或在降水的同時向土中灌水，且不得中斷，當其有一方因故停止工作時，另一方應停止工作，恢復工作亦應同時進行。

b.回灌水量應根據地下水位的變化及時調整，盡可能保持抽灌平衡，既要防止灌水量過大而滲入基坑影響施工，又要防止灌水量過小使地下水失控而影響回灌效果。為此要根據觀測井內的水位變化情況及時調整抽水量或灌水量，使原有建（構）筑物下的地下水位保持一定的深度，從而達到控制沉降的目的，避免產生裂縫。

c.要經常檢查回灌水的污濁度及水質情況，避免產生孔眼堵塞現象，同時也必須及時校核灌水壓力及灌水量，當產生孔眼堵塞時應立即進行井點沖洗。確保用清水回灌，以保持回灌水量。

d.做好回灌井點設置后的沖洗工作，沖洗方法一般是往回灌井點大量注水后，迅速進行抽水，盡可能地加大地基內的水力梯度，這樣既可除去地基內的細粒成分，又可提高其灌水能力。

5 效果分析與結論

2008年4月29日，該工段于開始布設降水及回灌井點系統，4月30日開始抽水、回灌，開始抽水時水量較大，水位下降明顯，之后水位降落逐漸緩慢，3天后水位保持穩定。5月2日開始土方開挖，開挖后的基坑干燥，邊坡保持穩定，擋土墻底板混凝土、墻身2m漿砌塊石、墻后2m高范圍內回填土相繼順利完成。5月14日，停止了抽水、回灌。從施工期及之后一個月的觀測數據看，觀測井水位相對穩定，沉降觀測點標高沒有變化，民房墻壁上設置的裂縫觀測標志值亦無增大現象，民房的質量及居民的正常生活與安全得到了保證。應用結果表明：此次輕型井點降水結合井點回灌方案設計及施工是成功的，本文的方法可供類似城區河道整治工程借鑒。

1 李志平，彭振斌，張偉.輕型井點降水在基坑工程中的應用.土工基礎.2008，22（3）：33-35.

2 吳國棟，張可能，付敏，等.真空輕型井點降水在基坑工程中的應用.西部探礦工程.2008（5）：30-31.

3 魏俊清.建筑工程基礎施工中井點降水的計算方法.中國農村水利水電.2001（5）：107-109.

4 周坤.泗陽二站沉井群施工井點降水及對周邊影響.中國農村水利水電.2006（2）：122-123.

5 周偉.井點回灌技術在基坑降水中的實踐與應用研究.江蘇水利.2006（1）：19-20.

6 李鴻文，王東.井點回灌技術在基坑降水中的實踐與應用研究.云南建筑.2007（2）：26-28.

7 李煒.水力計算手冊.第二版.北京：中國水利水電出版社,2006.