大口徑降水井在基礎施工中的應用

【摘要】地下水位較高的施工場地，選擇怎樣降水方法最為關鍵，采用大口徑降水井方便快捷、安全可靠、經濟合理、施工簡單等特點，為保證施工質量、縮短工期、節約成本提供了有力保證，在很多場地均可采用該方法，而且降水設備可重復使用，有效減少了材料的浪費。

【關鍵詞】大口徑降水井 安全可靠 經濟合理

隨著社會的發展，科學技術的進步，土地資源的緊缺，高層建筑越來越多，對基礎深度要求更高。但其整體工藝水平和技術未能跟上，存在很大的局限性，對施工效率和效益產生了一定的制約。

我勘察設計院通過多年的研究，對天水以及隴南地區地質情況的調查分析，研制出了大口井降水井。在基礎施工過程中取得了良好的效果，此方案安全可靠、經濟合理、施工簡單等特點。具有顯著的經濟效益和良好的社會效益，有較高的推廣價值。

一、概念及特點

1、大口徑降水井：在施工場地布置直徑約300mm的降水井，由濾水井管、循環泵、抽水管等設備組成。

2、特點

大口徑降水井具有井距大、易于布置、排水量大、降水深、降水設備和操作工藝簡單、操作技術容易掌握等特點。改變了往常的降水方法，減少了泥漿護壁等復雜的圍護措施，而是利用直徑為300mm的花鋼管即起到濾水又起到圍護的雙層作用。大口徑降水適用于土質為砂類土或圓礫層，地下水豐富、滲透系數大（20-250m3/d）、降水深、面積大、時間長的降水工程。

二、原理和方法

1、原理

“圖一”為大口徑降水井剖面圖，降水井由人工成井和機械成井兩部分組成，在地下水位以上采用人工成井，直徑為800mm，地下水位以下利用機械成井下入φ300花鋼管，然后在花鋼管中下入潛水泵進行抽水，達到降低地下水位的目的。降水井深度的確定主要由以下幾個因素決定：

①、擬建場地的地質情況，主要內容包括：土層結構、顆粒組成、含水層、容重、孔隙比、土的抗剪強度、地下水的來源、標高、流向、土的滲透系數、抽水影響半徑及地下水的性質等等。

②、基礎降水面積、形狀、基礎底深度、工程要求的降深。

③、降水工程周圍的自然環境，降水對鄰近建筑物、構筑物的影響與防治措施。

2、方法及步驟

①、人工成井部分：根據降水井布置圖，定點放線，在挖井處用1：2.5水泥砂漿砌筑直徑為800mm的井圈，井圈高300mm、深300mm，防止地表水的流入以及井邊的坍塌。然后進行開挖，挖至地下水位處，停止人工開挖，進入下一道工序，進行機械成井。

②、機械成井第一步：利于鉆機將φ300花鋼管吊入井中，然后用鉆機上的套管對井底的土、砂進行挖掏，挖至有坍塌時停止挖掏，將鉆機上的套管改為直徑φ600的重錘，將φ300花鋼管打入井下。

③、機械成井第二步：在第一步的基礎上，再將重錘換為套管，進行掏挖，重復第一步的操作，直到鋼管下至設計深度為止。

④、洗井：先在花鋼管中注入清水，然后將橡皮活塞錘放入花鋼管，對花鋼管中的水施加一定的壓力，鋼管中的水從濾水孔中被壓出，往復幾次，即可將鋼管濾水孔中的泥砂沖洗干凈，使降水效果更加明顯，達到洗井目的。

洗井活塞為自己研制的簡易裝置，活塞安裝在重二錘上，活塞是在鉆桿上裝一塊直徑為300的橡皮，橡皮用兩個直徑不同的鋼板固定，鋼板用螺栓連接，方便橡皮的更換，活塞尺寸見活塞平面圖和剖面圖。

三、工程實例

清水縣上邽鄉第六初級中學綜合樓辦公樓，為六層框架結構，長為45.00米，寬為12.00米，其平面形狀呈矩形，基礎形式設計為井樁，井樁深約7.0m。地質情況為：場地地層自上而下依次分別為①雜填土層，該層層厚為1.50～2.20米；②素填土層，該層層厚為3.50～4.20米；③圓礫層，一般粒徑2.30～6.20mm，最大粒徑80mm，小于0.075mm的細粒土含量占總土重的6.00%～17.00%，滲透系數65m/d。該層層厚為10.8～11.5米。④、泥巖層，本次勘察未揭穿該層，勘察期間測得靜止地下水位埋深為4.70～5.64米，地下水的流向為自東向西。

①、矩形基礎等效半徑計算：

r0=0.29（a+b）=0.29（45+12）=16.5m

②、降水井影響半徑計算：

=153.1m

③、基礎涌水量的計算：

④、單井出水量：

q=FV=απDH×Ki=0.6×3.14×0.35×11.5×65×1

=492.9m3/d

⑤、井點數量的確定與布置

一個場地井點數量的確定，主要取決于該場地總的涌水量和單井的出水量，以上面清水縣上邽鄉第六初級中學降水的實例來計算井點數量的確定與布置。

①、求井點數n

②、求井點間距a

通過上面的實例，降水井總共布置了11個，降水間距為10.4m，降水用了12天，水位下降了3.5m，縮短工期10天，節約降水費用3.6萬元，保證了施工的順利進行。

四、經濟效益和社會效益

大口徑降水井在基礎施工中應用較為廣泛，具有良好的經濟效益和社會效益。與其他降水方案相比，有諸多優點；施工簡便、降水效果明顯、出水量大、安全可靠、費用低廉、機械設備簡單、施工工期短。該方案比其他降水方案節約成本約30%，是施工降水方法中的優選方法。

五、降水施工時應考慮的因素

1、布井時，應遵循周邊多、中間少；在地下水補給的上游多、下游少的原則。

2、布井時應根據地質報告，使鋼管濾水器部分能處在較厚的砂卵層中，避免處于粘土中，從而影響降水井的出水能力。

3、成井施工達到設計深度后，宜多鉆進1—2m，避免因洗井不及時泥漿沉淀過厚，增加洗井的難度，洗井應及時。

4、選擇水泵時應與降水井的出水能力相匹配，水泵小時達不到降水要求；水泵大時，抽水不能連續，一方面增加維護難度，另一方面對地層影響較大。一般可以準備大中小幾種型號的水泵，在現場根據實際進行調配。

5、降水期間應對抽水設備和運行狀況進行維護檢查，每天檢查不應少于3次，并應觀測記錄水泵的出水等情況，發現問題后及時處理，使抽水設備始終處于正常運行狀態。應有一定的備用設備，做到對有問題的設備能夠及時更換。

6、降水施工前，應對因降水造成的地面沉降進行評估分析，如分析出沉降過大時，應采取必要處理措施。

7、降水時應對周圍建筑物進行觀測，首先在降水影響范圍外建立水準點，降水前對建筑物進行觀測，并進行記錄。降水開始階段每天觀測三次，進入穩定期后，每天至少觀測兩次。

參考文獻

[1]《建筑樁基基礎支護技術規程》（JGJ120-99）

[2]《建筑與市政降水工程技術規范》（JGJ/T111-98）

[3]《井點降水設計與施工》 陳幼雄

[4] 江正榮，《建筑施工計算手冊》。

[5] 陳幼雄《井點降水對鄰近建筑物的影響及預防措施》，1988年