淺談輕型井點與氣動降水組合取代止水帷幕施工工藝

朱臣

摘 要：我國經濟實力迅猛提升，帶動了基礎設施建設的快速發展，為保證施工安全，必須采取有效的基坑開挖、支護及降水防水方案。本項目創新性地提出采用輕型井點與氣動降水組合取代止水帷幕的施工工藝，取得了較好的經濟效益。

關鍵詞：輕型井點;氣動降水;止水帷幕;基坑開挖

中圖分類號：TU753.66 文獻標識碼：A

1 工程概括

濱州市渤海先進技術研究院（一期）項目位于濱州市長江四路至長江五路、渤海十八路至渤海二十一路之間，建筑總面積約43.1公頃。先進技術研究院的工程師們針對基坑的防水降水問題展開了研究，提出了一種兼具經濟、安全、降水效果的組合式工法。

2 工藝特點

（1）輕型井點與氣動組合式降水施工工藝是仿照止水帷幕的原理，在基坑側壁及基坑底部通過連續布置輕型井點及梅花狀布置管井形成連續密封的止水體，防止外側水進入基坑并排除地下水。（2）止水效果好，基坑開挖速度快、安全性高，節省工期及節能降耗效果突出。（3）采用新型氣動降水，利用氣動水泵代替潛水泵抽水，利用控制柜控制氣動水泵，使水泵抽水過程中更加精準，可大大提高抽水的效率。

3 施工原理

以單體工程檢驗檢測中心為例，負一層基坑開挖深度淺，基坑范圍外邊緣梅花狀布置兩排氣動降水管井，基坑內均勻布置氣動降水管井達到降水的效果，且地基承載力滿足施工要求。

負二層基坑開挖深度較深，在基坑四周布置一排輕型井點，利用埋入土層中的井點濾管，通過泵體作用將坑內地下水抽吸排出，使基坑內的天然地下水位降成一個漏斗形的降水曲線，使基坑保持在降水曲線范圍內的情況下進行挖土及基礎施工。且基坑內均勻布置氣動降水管井抽除地下水，達到降水止水目的。

氣動降水原理是以高壓氣體為動力基礎，結合控制系統及氣水置換器完成基坑降水。

4 工藝流程及操作要點

4.1 施工準備

（1）施工前，項目技術人員明確設計要求及基坑防護等級要求。（2）降水施工前，按照基坑開挖順序依次放出負一層負二層基坑底邊線及基坑開挖邊緣線。（3）整體施工前，按基坑邊線設計降水井布置圖，施工中根據現場實際降水、止水情況進行加密或減少。（4）施工人員必須持有降水操作證明。

4.2 施工工藝流程

見圖1。

4.3 施工操作要點

4.3.1 測量布置井位

（1）施工前合理布置管井位置。（2）按照基坑開挖邊線，在負一層邊線外按梅花狀沿四周布置兩排管井，內外側管井中心間距分別為10 m、12 m，樁長15 m。（3）在負一層底開挖寬為1 m的二級臺階，并布置間距1 m輕型井點;在負二層基坑內布置間距15 m、井深30 m的管井。

4.3.2 負一層降水施工

（1）根據平面圖測放井位。（2）埋設護筒。（3）安裝鉆機。（4）鉆進成孔。鉆孔深度應大于設計深度0.3 m～0.5 m，鉆進開孔時應吊緊鋼繩，當提升鉆具或停工時，孔內必須壓滿泥漿防止孔辟坍塌。（5）清孔換漿。達到設計標高后，將鉆桿提至孔底上0.5 m，沖孔并清除雜物，并將泥漿密度調至接近1.05，孔底沉淤小于30 cm，返出的泥漿內不含泥塊為止。（6）下井管。下井管前，需要檢查濾管孔隙、孔深等要求。下井管應保持連續，若孔內坍塌或沉淀過厚，則將井管拔出待清孔后重新插入。（7）填礫。填礫過程中需保持連續，并隨時檢查填料高度。（8）洗井。洗井的目的是為了清除泥皮、泥漿及部分細顆粒，恢復含水層的孔隙并形成過濾層。（9）安裝氣動降水設備。氣動降水設備安裝順序為：在每個井點內均放置水氣置換的氣動泵，并將氣動泵的出水管連接到總的出水管上，進氣管連接到傳感器上，傳感器連接到自動定控制箱，自動控制箱通過分氣總成連接到儲氣罐，儲氣罐與螺桿空壓機通過（圖3）。（10）調試抽水。通過控制柜調試設備，控制水泵進行抽水，在抽水的同時將井內空氣抽出，形成負壓，提高抽水效率。待抽、排水系統安裝完成后便可抽水。（11）負一層基坑開挖。基坑降水工作完成進行開挖，分層開挖，挖掘機挖土自卸車配合運輸，個別地方推土機和裝載機相配合，實行分層分段放坡開挖到位的方法施工。開挖遵循三臺挖機成梯隊開挖，向后甩土，配合倒運，土方挖出后進行裝車，開挖料運至指定棄土位置，整齊堆放。

4.3.3 負二層降水施工

負二層基坑施工前，放出基坑邊線，按照基坑降排水圖紙，在負二層邊緣施工輕型井點，形成連續的防水曲線，在基坑內部安裝氣動降水井，整體降排水施工完成后開挖負二層。

（1）井點布置。按照工程特點布置環狀井點。出入道處井點管設置間距4 m的開口，且位于地下水相對較少的一側。井點管距坑壁間距宜為0.7 m～1.2 m。集水總管應沿水流方向設置0.25%～0.5%的上坡，且標高接近地下水位線。具體情況如圖4所示。

（2）井點管布設。利用回旋鉆機成孔;采用機架將井點插入孔中，并高出地面0.2 m。

（3）井點管埋設完畢，將井點管與總管相接通。

（4）利用真空泵排氣，后開動離心泵進行抽水。

（5）降水觀測。1）井點監測。對于重要位置及需要保護的結構物、管線處，需進行井點監測。2）流量觀測。加強過程流量觀測，根據時機情況，考慮更換流量不同的離心水泵。3）地下水位觀測。以設置的井點管作為觀測井，抽水前期加強觀測頻率，建議間隔時間為每5 h～7 h觀測一次，后期在降水快達到預定標高前，觀測頻率可逐漸降低，建議觀測間隔時間可改為每天1～2次;最終水位達到標高后，可再次降低觀測頻率，建議觀測間隔時間可改為每星期一次。若遇到突發情況，可根據具體情況加密或減少觀測頻率。4）孔隙水壓力觀測。為保證地基及邊坡穩定性，需對孔隙水壓力進行觀測。5）沉降觀測。對抽水范圍內的結構物等，為保證結構物及管線的安全性，需對結構物及管線的地層沉降進行觀測。觀測頻率應根據實際情況進行調整，基本觀測頻率建議采用每天一次，若遇到突發情況，可根據具體情況加密觀測頻率。

（6）基坑內降水。負二層基坑邊緣輕型井點降水施工完成后，負二層基坑范圍內施工氣動降水管井，與輕型井點組合形成降水系統，達到降水止水的效果，氣動降水管井施工與負一層相同。

（7）負二層基坑開挖。負二層基坑降水系統施工完成后，按照負一層基坑開挖方式進行負二層基坑施工，施工中注意保護降水設備。

5 應用實例

渤海先進技術研究院（一期）項目，采用輕型井點與氣動降水組合代替止水帷幕的工藝施工，成功解決了傳統基坑施工止水成本高、止水效果差、材料重復利用率低、施工周期長等施工難點，以使工程施工質量、安全、工期等基本要求滿足相關規定，節約成本，完善了基坑施工技術，為其他類似工程提供了借鑒。

參考文獻：

[1]建筑與市政降水工程技術規范（JGJ/T111-2016）[S].

[2]地下防水工程質量驗收規范（GB50208-2011）[S].

[3]潘海防.深基坑深井降水的施工實踐[J].科技創新導報，2011，8（23）：112-114.