淺談輕型井點降水在工程中的應用

顧進

【摘要】文章就井點降水在南通文藝之家工程中的實際應用，敘述輕型井點降水方案設計及具體的施工過程。

【關鍵詞】輕型井點降水；滲透系數；基坑涌水量

，

1. 工程概況

（1）本工程深基坑部位西側為重點保護建筑文峰塔、個簃藝術館及書法國畫研究院，基坑邊距文峰塔最近距離約28m，與個簃藝術館最近距離約10m，基坑上沿距工地圍墻最近距離約4.5m；本工程深基坑部位東側為為已經完成的翰林府高檔小區，基礎上沿距圍墻最近距離約5m，圍墻外為約9m寬小區道路，基礎上沿距東側小區新建建筑物最近距離約19m，本工程深基坑部位北側為開挖深度1.55m普通條形基礎，基坑上沿距北側圍墻約33m；本工程深基坑部位南側為開挖深度1.55m普通條形基礎和綠化廣場，基坑上沿距南側圍墻約39m。周邊環境西側文峰塔、個簃藝術館部位較復雜，對基坑工程要求較高，在基坑施工中，保護周邊古建筑、防止因基坑降水、基坑位移、水體流失造成周邊建筑物沉降，因此本工程支護及降水設計的重點。

（2）本工程地下建筑面積491m2，地下一層，地上3層。自然地坪標高-0.450m，地下室層高為3.8m，地下室底板厚400mm，基坑底土體標高為-4.300m，局部位置-4.550m。

2. 深基坑降水方案設計

2.1地質勘察情況。

（1）根據巖土勘察報告，本工程的場地地基土可分為4個工程地質層，場地穩定性良好，宜于建筑（見表1）。

（2）本工程的基礎底板應置于“③粉土夾粉砂”層，現場自然地坪約為-0.450m（相對標高，±0.000標高相當85高程為4.65m），場地淺土層土中地下水屬潛水類型，穩定地下水位為-1.65m（高程為3.00m）。根據地下室深度要求，基坑開挖深度約為4.15m。

2.2降水設計。

2.2.1土方開挖過程中，當開挖的基槽底面低于地下水位時，由于土的含水層被切斷，地下水就會不斷的滲入基坑內，如果不采取降水措施，把流入基坑內的水及時排走，不但會惡化施工條件，而且地基土被水泡軟后，將會造成邊坡塌方，和地基承載能力下降。因此，為了保證土方工程施工的質量和安全，在基礎開挖前，必須采取措施降低地下水位。鑒于本工程的開挖深度及對西側文峰塔古建筑的保護，采用輕型井點降水，降水要求至少降至基坑中心底標高以下500mm，方能確保施工安全及土體承載力。

2.2.2本工程采用4臺輕型井射流式真空泵，每臺真空泵設置30～35m輕型井點臥管，臥管設置在地面以下1m深處的基坑邊坡平臺上，輕型井點立管長度6m，其中濾管上1m，立管間距1.0～1.2m（基坑井點降水計算見圖1）。

圖1基坑井點降水計算簡圖

2.2.3輕型井點降水保持連續運行至基礎施工完畢上部結構配重滿足抗浮設計要求時，在地下室外墻防水及保護層施工完畢后方可拆除。

2.3基坑止水帷幕、回灌井點、觀測井設計。

2.3.1為了保證本工程基坑降水不影響西側現有文峰塔、個簃藝術館的古建筑，在基坑西側邊坡上沿外500mm處設雙排雙軸深層攪拌樁止水帷幕，寬1200，深12m，止水帷幕水平向總長度65m。

2.3.2沿東西側圍墻設置井輕井點管回灌，回灌井立管間距1～1.2m，立管長4.5m，頂標高至地下以下1m。西回灌井點臥管總長約90m，每18m左右設一回灌水箱，水箱架空高1.5m；東側回灌井點臥管總長約56m，每18m左右設一回灌水箱，水箱架空高1.5m。

2.3.3在工程圍墻西側文峰塔、個簃藝術館及東側圍墻外側靠近新建建筑物處設7口觀測井。

2.4井點降水計算。

2.4.1降水計算。

本工程設計采用輕型井點降水施工，管井埋置深度設計按照以下公示：

H≥H1+h+iL+l

式中 H——井點管的埋設深度（m）

H1——井點埋設面至基坑底面距離（m） 取3.1m

h——基坑中央最深挖掘面至降水曲線點的安全距離（m） 取0.5m

L——井點管中心至基坑中心的短邊距離（m） 取10.55m

i——降水曲線坡度 取1/10

l——濾管長度（m） 取1.0m

坑內降水最大影響半徑計算，

滲透系數取降水范圍內各土體滲透系數的加權平均值：

2.4.2涌水量計算。

本工程為為無壓非完整群井井點降水，故采用以下公式：

x0=A/π=17.84

Q根據施工經驗，輕型井點降水管間距為1～1.2m，工程排水平臺總長為：

L=136.6mm，即布管數量n=136.6/1.0 ≈136根，滿足設計要求，故按照經驗設計施工。

每35根立管設一臺輕型井點真空泵，共設4臺可滿足要求。

3. 降水、回灌施工

3.1操作工藝。

3.1.1井點安裝。

3.1.1.1安裝程序。

井點放線定位——安裝高位水泵——鑿孔安裝埋設井點管——布置安裝總管——井點管與總管連接——安裝抽水設備——試抽與檢查——正式投入降水程序。

3.1.1.2井點管埋設。

（1）根據測量控制點，測量放線確定井點位置，然后在井位先挖一個小土坑，深大約500mm，以便于沖擊孔時集水，埋管時灌砂，并用水溝將小坑與集水坑連接，以便于排泄多余水。

（2）鑿孔沖擊管上下移動時應保持垂直，這樣才能使井點降水井壁保持垂直，若在鑿孔時遇到較大的石塊和磚塊，會出現傾斜現象，此時成孔的直徑也應盡量保持上下一致。

井孔沖擊成型后，應拔出沖擊管，通過單滑輪，用繩索拉起井點管插入，井點管的上端應用木塞塞住，以防砂石或其他雜物進入，并在井點管與孔壁之間填灌砂石濾層，該砂石濾層的填充質量直接影響輕型井點降水的效果，應注意以下幾點：

A.砂石必須采用粗砂，以防止堵塞濾管的網眼。

B.濾管應放置在井孔的中間，砂石濾層的厚度應在60～100mm之間，以提高透水性，并防止土粒滲入濾管堵塞濾管的網眼。填砂厚度要均勻，速度要快，填砂中途不得中斷，以防孔壁塌土。

C.濾砂層的填充高度，至少要超過濾管頂以上1000～1800m，一般應填至原地下水位線以上，以保證土層水流上下暢通。

D.井點填砂后，井口以下1.0～1.5m用粘土封口壓實，防止漏氣而降低降水效果。

3.1.1.3沖洗井管。

將15～30mm的膠管插入井點管底部進行注水清洗，直到流出清水為止。應逐根進行清洗，避免出現“死井”。

3.1.1.4管路安裝。

首先沿井點管線外側，鋪設集水毛管，并用膠墊螺栓把干管連接起來，主干管連接水箱水泵，然后拔掉井點管上端的木塞，用膠管與主管連接好，再用10#鉛絲綁好，防止管路不嚴漏氣而降低整個管路的真空度。

3.1.1.5檢查管路。

檢查集水干管與井點管連接的膠管的各個接頭在試抽水時是否有漏氣現象，發現這種情況應重新連接或用油膩子堵塞，重新擰緊法蘭盤螺栓和膠管的鉛絲，直至不漏氣為止。在正式運轉抽水之前必須進行試抽，以檢查抽水設備運轉是否正常，管路是否存在漏氣現象。在水泵進水管上安裝一個真空表，在水泵的出水管上安裝一個壓力表。為了觀測降水深度，是否達到施工組織設計所要求的降水深度，在基坑中心設置一個觀測井點，以便于通過觀測井點測量水位，并描繪出降水曲線。

在試抽時，應檢查整個管網的真空度，方可進行正式投入抽水。

3.1.2抽水。

輕型井點管網全部安裝完畢后進行試抽。當抽水設備運轉一切正常后，整個抽水管路無漏氣現象，可以投入正常抽水作業。開機后一個星期后將形成地下降水漏斗，并趨向穩定，土方工程可在降水達到設計要求后開挖。

3.2質量標準。

3.2.1井點管間距、埋設深度應符合設計要求，一組井點管和接頭中心，應盡量保持在一條直線上。

3.2.2井點埋設應無嚴重漏氣、淤塞、出水不暢或死井等情況。

3.2..3埋入地下的井點管及井點聯接總管，均應除銹并刷防銹漆一道；各焊接口處焊渣應鑿掉，并刷防銹漆一道。

3.2.4各組井點系統的真空度應保持在55.3～66.7KPa，壓力應保持在0.16MPa。

3.3成品保護。

3.3.1井點成孔后，應立即下井點管并填入豆石濾料，以防塌孔。不能及時下井點管時，孔口應蓋蓋板，防止物件掉入井孔內堵孔。

3.3.2井點管埋設后，管口要用木塞堵住，以防異物掉入管內堵塞。

3.3.3井點使用應保持連續抽水，并設備用電源，以避免泥渣沉淀淤管。

3.4應注意的質量問題。

3.4.1土方挖掘運輸車道不設置井點，這并不影響整體降水效果。

3.4.2在正式開工前，由電工及時辦理用電手續，保證在抽水期間不停電。因為抽水應連續進行，特別是開始抽水階段，時停時抽，井點管的濾網易于阻塞，出水混濁。同時由于中途長時間停止抽水，造成地下水位上升，會引起土方邊坡塌方等事故。

3.4.3輕型井點降水應經常進行檢查，其出水規律應“先大后小，先混后清”。若出現異常情況，應及時進行檢查。

3.4.4在抽水過程中，應經常檢查和調節離心泵的出水閥門以控制流水量，當地下水位降到所要求的水位后，減少出水閥門的出水量，盡量使抽吸與排水保持均勻，達到細水長流。

3.4.5真空度是輕型井點降水能否順利進行降水的主要技術指數，現場設專人經常觀測，若抽水過程中發現真空度不足，應立即檢查整個抽水系統有無漏氣環節，并應及時排除。

3.4.6在抽水過程中，特別是開始抽水時，應檢查有無井點管淤塞的死井，可通過管內水流聲、管子表面是否潮濕等方法進行檢查。如“死井”數量超過10%，則嚴重影響降水效果，應及時采取措施，采用高壓水反復沖洗處理。

3.4.7在打井點之前應勘測現場，采用洛陽鏟鑿孔，若發現場內表層有舊基礎、隱性墓地應及早處理。

3.4.8如粘土層較厚，沉管速度會較慢，如超過常規沉管時間時，可采取增大水泵壓力，大約在1.0～1.4MPa，但不要超過1.5MPa。

3.4.9基坑周圍上部應挖好水溝，防止雨水流入基坑。

3.4.10井點位置應距坑邊2～2.5m，以防止井點設置影響邊坑土坡的穩定性。水泵抽出的水應按施工方案設置的明溝排出，離基坑越遠越好，以防止地表水滲下回流，影響降水效果。

3.5回灌施工。

3.5.1本工程周邊多為古建筑，對建筑保護要求較高，但是基坑開挖較淺，固采用回灌施工技術，在基坑外側的圍墻邊設置足夠數量的回灌井，在基坑降水過程中，同時進行回灌作業，保證圍墻外側古建筑的地下水的平衡，達到保護古建筑的目的，也同樣完成了基坑降水的要求。

在基坑外側的圍墻邊設置回灌井，回灌井的間距設計為1.0m，現場共設置了146根回灌井。

回灌施工采用的機械設備及材料基本與輕型降水施工要求一樣，只是回灌是輕型井點降水的逆向作業。

3.5.2施工工藝要點：

（1）回灌的回灌井點的濾管部分宜從設計回灌水丘頂部開始一直到井管底部。濾管上鉆孔8@200，呈梅花型布置，濾管外纏密目網三層，用扎絲綁牢固。

（2）為使注水形成一個有效的補給水幕，避免注水直接回到降水井點管，造成“兩井”相通，兩者間應保持不小于6.0m的距離。

4. 回灌施工要點

4.1抽水回灌。

4.1.1降水、回灌期間應對抽水設備和運行狀況進行檢查，每天檢查不應少于3次，使抽水設備始終處在正常運行狀態。同時應有一定量的備用設備。

4.1.2回灌注水壓力應大于0.5個大氣壓以上，為滿足注水壓力的要求，現場一般應設置高位水箱，利用水位差重力自流灌入土中。

4.1.3回灌水盡量采用抽出的原水，但必須經常檢查灌入水的污濁度及水質情況，防止機油、有毒有害物質、化學藥劑、垃圾等進入回灌水中。

4.1.4回灌井點必須與降水井點同時使用，當其中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。

4.2定期監測水位、流量。

4.2.1在降水、回灌過程中，在圍墻外側的古建筑群內設置4口水井觀測，觀測井采用200管井的水管，將水管深入自然土下3m左右，即可進行降水、回灌對周邊環境的影響觀測。

4.2.2在整個降水、回灌過程中，要對降水井、回灌井、觀測井水位及流量進行觀測，每晝夜不少于6次。在每口井邊設置穩固的標高，并用水準儀在各標桿上測一等高的水平線，每次從該水平線向下量測，并記下數據。

4.2.3監測內容：（1）降水前降水井內的水位；（2）降水穩定時井內最低水位；（3）各觀測井降、灌前后的水位變化；（4）回灌前回灌井內的水位；（5）回灌井內水丘最高水位。

4.3基坑及周圍建筑物監測。

4.3.1委托具有相應巖土工程監測資質的單位，進行基坑及周圍建筑物穩定性監測，并且在基坑工程開工之前根據設計及有關規范，編寫出基坑監測專項方案。

4.3.2監測主要內容為：原有建構筑物沉降；坑頂水平位移和垂直沉降；支護結構變形。監測時間從基坑土方開挖開始至地下室回填完成。

4.3.3監測頻率：（1）基坑開挖過程中：一般1～3d測一次；（2）降、灌水前后水位差過大、或雨后測試數據變化大及開挖后期，應加密監測；（3）地下室封底及底板完成后，可延長監測時間間距。

5. 結束語

輕型井點降水在南通文藝之家工程中的運用，順利實現了基坑降水，保證了基礎施工，縮短了工期，對周邊環境產生較低的影響，達到預期目標，取得明顯的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]《建筑基坑支護技術規程》，JGJ120-99.

[2]《建筑與市政降水工程技術規范》，JGJT111-98.

[3]江正榮《建筑施工計算手冊》.

[4]《基礎工程施工手冊》第二版.