重慶地區(qū)深基坑管井降水工程設計

晉松

(重慶建工第二建設有限公司，重慶 400030)

重慶地區(qū)深基坑管井降水工程設計

晉松

(重慶建工第二建設有限公司，重慶 400030)

重慶地區(qū)依山傍水，地質情況較為復雜，深基坑降水為施工時的一大難點。為指導施工，作者通過大量的調研和現場實踐，對重慶地區(qū)深基坑管井降水工程設計進行了深入細致的研究。該文針對重慶地區(qū)特殊的地質條件，通過從管井井點布置設計、管井降水基坑涌水量計算、井點管數量和井距的確定等方面進行的相應研究，該文提出了管井降水施工技術要點。

深基礎；管井降水；井點設計；降水施工

0 引言

地下水是深基礎施工中最常見的問題，它給深基坑施工帶來許多困難。其主要危害表現形式有：基坑隆起、坑底突涌、底側突涌、斜坡滑移、塌方等。

重慶沿江、沿河、沿湖等地區(qū)地下水位高，地表多為淤泥質土、松軟粘土、粉土等，這些土體顆粒之間凝聚力小，加之含水量高，在地下水動水壓力的作用下特別容易引起土的滲透變形，從而產生流砂。若是承壓水，當上部壓力不夠時，極易管涌，嚴重危及施工人員安全。在這些地區(qū)施工時，通過管井降水降低地下水來預防工程危害是一個切實可行的好方法。

管井降水具有井距大，容易布置，排水量也大，降水較深，抽水設備及施工工藝簡單等特點而廣泛使用。

1 管井井點初步布置

主要根據基坑的平面形狀、大小、施工現場土質情況、地下水降水深度以及流向來確定管井井點的初步布置。

1.1 平面布置

當基坑的寬度小于6m時，在地下水上游一側布置兩端延伸不小于基坑寬度的單排井點。

當基坑寬度較大或施工現場土質排水情況不良時，可采用環(huán)形布置。

管井井點距基坑壁不得小于1m。

1.2 高程布置

在初步布置好平面設計的基礎上，對高程進行布置。在高程布置時，要考慮抽水設備的水頭損失，并使地下水位線降至基坑底面1m左右。

井點管的埋設深度H（不包括濾管）按以下公式進行計算：

H≥H1+h+IL

其中：H1——井點管埋置面至基坑底面的距離，m；

h——基坑底面至降低后地下水位線的距離，一般取0.5～1.0m；

I——水力坡度。

L——井點管至基坑中心的水平距離。

為安全考慮，一般在井點管的理論埋設深度的基礎上增加l/2深度（l為濾管長度）。

2 管井降水基坑涌水量計算

2.1 單井涌水量計算

基于法國水力學家裘布依（Jules Dupuit，1804-1866)的假定條件導出的基坑涌水量公式，對均質含水層潛水完整井進行研究，且假設基坑遠離邊界。

地下水層流滿足Darcy定律（線性滲透定律）V=KI

式中：V——水流通過包括骨架與空隙在內的全斷面流動所具有的虛擬速度，m/d或cm/s；

K——滲透系數，m/d或cm/s；

I——水力梯度，

由裘布依公式可得涌水量

Q=ω·V=ωKIW

ω為距井軸x處流向水井的過水斷面面積，即鉛直圓柱面面積 ω=2πxy

x——井中心至計算過水斷面處的距離

y——由不透水層到距中心距離為x處的曲線上的高度

該斷面的水力坡度為

式中H——含水層的厚度，m

h——井內水的深度，m

R——抽水能夠影響的半徑，m

r——管井半徑，m

圖1 均質含水層潛水完整井水位降落曲線

2.2 群井涌水量計算

對于實際工程來說，多個井點同時抽水的管井井點系統(tǒng)存在著因各井點的水位降落漏斗而造成相互影響、相互作用的情況。群井作用下，井點的涌水量比單獨井點抽水時的涌水量要小，即群井的總涌水量和各單井涌水量之和并不相等。

這樣實際中，需要考慮群井的相互影響，整個系統(tǒng)的總涌水量，見下式

式中：

y——群井范圍內相對于任一點O降低后的地下水水位高度，m；

圖2 無壓完整井涌水量計算簡圖

3 井點數量及井距的精確確定

在計算基坑涌水量的基礎上，對井點數量、間距進行精確設計。

3.1 每根井點允許最大出水量[3]

影響單根井點管的最大出水量的因素包括濾管的構造、尺寸以及施工現場土體的滲透系數等。計算公式如下：

3.2 井點數及每根井點實際出水量

實際操作時，根據井點系統(tǒng)的涌水量和單根井點的最大出水量來最終確定井點管的數量。

3.3 井點管間距

管井井點數量確定后，便可根據井點初步布置方案，求出井點間距D。D=L/n，式中：

D——井點管間距

L——總管長度

n——井點管數量

4 井點降水施工要點

通過上述計算，可以準確計算出施工降水過程中的各項數據。在施工過程中，需要嚴格按計算結果操作。

在管井施工之前，需要根據實際工程地質條件來選擇成孔方式。成孔之后檢查垂直度不超過0.5%即可進行井管入孔安裝。在安裝過程中需要注意連接強度和密封性能。在上口密封時，一般采用填礫與粘土封填[4]。

封填完成即可需要進行洗井。洗井工序是關系到井點出水量的關鍵工藝之一。常用活塞洗井與空壓洗井。

洗井結束，正式抽水之前要對管井進行試抽，通過試抽實驗來檢測各個井點出水量大小，看是否存在出水不良、堵塞等問題[5]。

排除故障之后，即可連續(xù)抽水，直至基礎工程施工完成。

圖3 管井井點剖面圖

5 工程實例

重慶市涪陵區(qū)某臨江商住樓小區(qū)工程，該工程位于涪陵長江濱江路內側，由地下二層及地上十四層組成，建筑面積約58600m2，基礎為獨立柱基梁板式基礎，地下水位較高（工程標高±0.000標高281.3m，地下室地坪標高為270.5m，最高地下水水位為276m），地梁及挖孔樁基礎處于地下水位下，降水深度達8.8m。項目部根據工程的地質資料和現場實際情況，認為必須降排水后方可進行土方的開挖專業(yè)。因該工程距離相鄰建筑物較遠，決定采用井點降水。

根據地勘資料提供的相關參數和前文所述的公式進行理論計算（計算過程略），項目部最后采用環(huán)形布置管井，布置降水井33個，井深12m，井點管間距2.2m，降水井直徑300mm。

經降水處理后，各個管井出水量滿足要求，地下水下降達到預期深度，整個樁基開挖過程中保持干燥，達到理想降水效果，且方便施工，同時，井點降水也未對原有建筑物造成沉降影響。

6 總結

降水施工在深基坑明挖過程中占主導地位，它對施工進度與基礎安全起重要作用，合理的設計和一流的施工質量是降水成功的關鍵。管井降水方法成熟，效果良好。很多工程實例均可驗證，是一種行之有效的降水方案。

通過利用Darcy定律、裘布依定律等經典公式計算無壓完整井涌水量是可行的。能夠通過上述計算準確確定井距、井數、井點平面布置、高程布置，使設計思路更加合理化，布井模式科學化，降水成本節(jié)約化。

[1]吳林高，李國，方兆昌，等.基坑工程降水案例[M].北京：人民交通出版社，2009：3-28.

[2]吳國表.某深基坑開挖設計[J]．山西建筑，2008，34(7)：149-150.

[3]張勝森.管井降水在深基坑開挖中的應用[J].山西建筑，2010，36(10)：103-104.

[4]吳尚平.建筑住宅工程深基礎管井降水施工技術[J].建筑與發(fā)展，2010(3)：14.

[5]江正榮.地基與基礎工程施工禁忌手冊[M].北京:機械工業(yè)出版，2006.

Design of Tube Well Dewatering in Deep Foundation Pitin Chongqing

Located in themountainous region,Chongqing has complex geological conditions and deep Foundation pit dewatering has become a severe problem in construction.To guide relevant construction,the construction design of tubewell dewatering in deep foundation pit in Chongqing is deeply studied.Based on the special geological conditionsand related research in the design of tubewell layout,calculation ofwater inflow in dewatering foundation pit,numberof tubewelland determ ination ofwelldistance,key pointsof construction technology for tubewelldewatering are presented.

deep foundation;tubewelldewatering;wellplacementdesign;dewatering construction

TU 74

A

1671-9107（2012）10-0039-03

10.3969/j.issn.1671-9107.2012.10.039

2012-07-27

晉松（1972-），男，安徽合肥人，大專，工程師，主要從事建筑施工管理工作。

孫蘇