近水源深基坑開挖輕型井點降水的簡易施工應用

◎路森

近水源深基坑開挖輕型井點降水的簡易施工應用

◎路森

隨著中國“走出去”和“一帶一路”的戰略政策，中國對外承包工程近幾年獲得了快速發展，除公路鐵路之外，能源、地產開發等的工程類型越來越多，項目收益也較公路鐵路輕軌工程多，此種類型的項目如電站、工業區、地產開發等多有近水源深基坑開挖的工程，此類區域土質多屬于粉砂、輕亞粘土以及中粗砂，目前適合并相對成熟的施工方法多為輕型井點降水施工法，但施工時僅僅適用于粉砂、輕亞粘土中這類滲透系數較小的土質，理論公式也相對成熟，但對于中砂層這種滲透系數比較大的土質，理論公式在實際施工中存在一定偏差，并且在實際操作中設備材料要求較高，故根據實際近水源深基坑施工中降水處理成功的案例，拋磚引玉，供大家參考。

此例為白俄別列佐夫電站近河流的循環水泵房施工區域，地質條件為湖泊型沖積平原，施工季節從雨量豐富的夏季持續到少雨的秋季，區域為低洼沼澤地，表層約有3m厚的腐草淤泥，淤泥層以下至水位標高主要為粉砂、中砂、細砂等，水位下大部分為中粗砂層，循環水泵房地面標高145.00m，開挖基礎標高在134.20m，地下水位標高為143.50m。并且在循環水泵房區域北側距開挖邊35m設排水渠，水面高程為143.50m，西側距離開挖邊20m為110kv升壓站，要求在不擾動周圍建筑物和快速降水的情況下進行深基坑開挖施工作業，技術和施工難度都不小。

輕型井點降水施工：

①施工計算:其中，基坑深度約為10m，則按照土方開挖基本規范，對于砂土邊坡值1:1.25～1:1.5，開挖深度，對軟土不超過4m，對硬土不超過8m，由于對基坑預先進行了降水工作，可適度放寬開挖要求，故考慮深基坑降水范圍為70m×60m，分兩級輕型井點系統設計開挖。

②施工順序：測量放線→挖井點溝槽→清表→外圍修建排水渠并抽溝槽內明水→沖一級孔下設吸水井點→鋪設一級集水管→連接一級集水管與井點管→安裝一級抽水設備→試抽→正式一級抽水→第一級基礎施工→井點降水并確定基坑穩定性→開挖二級臺階→沖二級孔下設吸水井點→鋪設二級集水管→連接二級集水管與井點管并與一級集水管及井點管連接→安裝二級抽水設備→試抽→正式二級抽水→第二級基礎施工→確定基坑穩定性并進行結構施工→逐級撤離井管

③先測量放線，控制好施工區域，根據確定的邊坡值沿外圍西面和南面在沼澤地里挖一條約2m寬、3m深的溝渠，去除腐草淤泥層，在溝內布設兩臺3.5kw污水泵抽明水（溝內明水約1.5m深），為布設一級井點管清理場地。同時沿溝外圍修筑一圈排水渠。期間耗時10天，兩臺水泵抽水量約800m3/d。

④進行一級降水沖孔施工，沿循環水泵房開挖線外圍設置約260個井點。根據地質條件和實際施工難度，將井點管設置為8m，每12個井點管一組，通過三通和集水管相連，與一臺7.5kw臥式真空水泵組成一個系統。用來沖孔時用水可從排水渠取水，并且沖孔的水也可以回流，節省人力，也解決取水的問題，此布設耗時10天，實際實施可以通過人工安排等調節。

⑤8月8日開始每天共21臺7.5kw臥式真空水泵降水，至8月27日一級開挖結束,每天總抽水量約4500m3。8月28日開始第二層砂土開挖，測得第一級降水后水位線標高約為138.50m,一級降水實際降水深度約5m。

⑥一般抽水工作3～5天后，水位降落基本趨于平衡穩定。

⑦當基礎開挖到一級降水的水位線時，開始環狀布置二級輕型降水點，同時預留馬道，在馬道內側插井點管進行降水，根據地質和一級降水情況，二級降水井點管長度也設置為8m，共約180個井點，每12個井點管一組，通過三通和集水管相連，與一臺7.5kw臥式真空水泵組成一個系統，共15臺臥式水泵降水，每天總抽水量約3240m3。在增加二級降水同時根據開挖情況和地質條件，適當減少一級降水系統數量， 8月29日至10月2日平均保持一二級降水共30臺7.5kw臥式真空水泵，降水每天總抽水量約6500m3。

⑧10月2日澆筑完基礎底板回填后，隨施工進度適當減少真空泵數量。至10月30日，一二級降水平均每日維持在23臺水泵抽水，每天總抽水量約5000m3。

預制簡易設備或設施

①井點管直接采用32mm直徑的PVC管來制作，由于粘土量不是很大，在PVC管下端0.5～0.8m段鉆眼，梅花形布置，孔徑1cm左右即可，間隔3cm左右，然后用紗布包裹2層，并用扎絲固定，用此方法代替井點管+濾管的工藝，可以節省不少人力以及物力。

②橫向集水總管采用50mm塑料管，用塑料連接管連接，并用薄塑料布和膠布圍裹好。并應及時檢查，做到無一遺漏，即可在理論數據基礎上節省空壓表的安裝和使用。

③排水工作可以在基坑四周挖天溝，然后用雨布或者塑料布鋪設排水溝底，在雨布搭接的地方可以將土體稍微凸出，形成水壓而不會導致水從搭接處流出。

④在道路段，可以采用預埋粗鋼管的方式進行排水的工作。

⑤在抽水泵到預埋鋼管的地方，應建集水槽，防止水侵周圍土體或者流散其他地方。

⑥用高壓水泵一端接水池，一端用消防管或類似軟管相連，與較粗的鋼管綁扎固定，并且在鋼管末端用鋼筋綁扎固定，由兩名操作工人手持鋼管在集水管位置上下抽動，直至成孔，此方法在深度小于6m的中粗砂層中，可以滿足沖孔要求。

⑦邊沖孔邊把井點管插入，且最后要用土把井點管周圍填實壓實。每根井點管埋設完成后應檢查其滲水性能，檢查方法為，在正常情況下，井點口應有地下水向外冒出；否則從井點管口向管內灌清水，看管內水下滲情況，如果下滲越快，說明該管質量優良。

⑧井點管安裝連接管，并且用集水管連接，接口處用薄膜包裹，集水管末端同樣要用薄膜封裹。

⑨安接離心泵，接上提前做好的水箱。離心泵的使用：要先向泵體與吸水管內灌滿水，排除空氣，然后開泵抽水。為了防止所灌的水漏掉。在底閥內裝有單向閥門。離心泵在使用中要防止漏氣與臟物堵塞等，要特別注意吸水管接頭不漏氣及吸水至少應在水面以下0.5m，以免吸入空氣，影響水泵正常進行。

⑩引入排水渠，并隨時檢查接口處狀況以及管子的完整性，可通過用手觸摸、看包裹薄膜是否有水汽或者聽聲的辦法檢查井點降水在使用時，要求不間斷的連續抽水，真空泵旁側必須配有備用發電機，一旦停電，立即要進行恢復，否則可能造成基坑大面積坍塌，井點降水的正常規律是“先大后小，先混后清”原則應立即檢查糾正，在降水過程中，要派專人觀測水的流量，對井點系統的維護觀察。

計算書

循環水泵房區域地表標高為145.00m，水位線為143.50m，基礎底標高為134.20m，中砂層標高為-4.6m；基坑區域為面積為半徑35m的圓，井點管布置離邊坡0.8m，井點管32mm，濾管段長度按0.8m計算，橫向管50mm。井點計算受水文地質和井點設備等許多因素影響，算出的數值只是近似值：

①區域布置成環狀井點，要求降水深度達到5.6-3.7+0.5=2.4m，用一級輕型井點系統滿足；

②降水管最小長度：l=（5.6-2.2）m+（0.5～1.0）m+0.1＊12m+0.3m=5.6m（0.5～1m可根據地勘和水量決定，定為1m）；若管長超過6m，則需要減低地表標高至6m以下；

③有效含水層厚度H=7m；含水中砂層厚度h=1m；降水深度s=2.4m；x0=12.8m；

根據實驗室測定結果，滲透系數的平均值為：粉砂0.75m/晝夜，細砂2.87m/晝夜，中砂和砂礫13.9m/晝夜。

現場K滲透系數值確定：

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現場抽水試驗與實驗室測定兩種。對重大的工程，宜采用現場抽水試驗，以獲得較為準確的滲透系數值，其方法是在現場設置抽水孔，并距抽水孔為x1與x2處設兩個觀測井（三者在同一直線上），根據抽水穩定后，觀測井的水深y1和y2及抽水孔相應的抽水量Q，則得出K值。本項目K值已經獲得，

含水層細砂占0.9m，中砂層占6.1m，簡易計算K=12.5m/d;

抽水影響半徑R=1.95×2.4×√7×12.5=43.7m

根據降水施工規范，按無壓非完整井計算

總涌水量為Q＝1.366K （2H―s）s/ lgR―lgx0=891m3/d；

④單井井點涌水量：

q＝65πdl3√K=65×π×0.032×0.8×3√12.5=12.1m3/d；

則井點管數量：n=1.2Q/q=1.2×891/12.1=89根；

基坑在預留道路段隔開3m，則加布3根每側，則共95根。

則井點管間距

D=2×π×R/89=0.90m，取0.9m

井點管布置時，實際數量應為n=2×π×R/0.9+6=95根。

⑤水泵數量

水泵選用離心泵，功率為7.5kw，約45m3/d，則按功率計算，應配置水泵理論考慮，水頭損失按1m計算，而水泵流量應比基坑涌水量大10～20%則：

n=Qg×（l+1）/（45×10000×24）=891×10000×6.6/（45×10000×0.8）≈7臺

根據工程實際效果，在完成輕型井點管布置正式抽水后，按此數量配備以及方法處理后地下水在3天內較好的降到了應降水位，且沒有發生周圍土方基坑塌陷的問題。如有不足之處，敬請指正。

（作者單位：中國中鐵股份有限公司）