空壓機在深基坑降水工程中的應用

李曉晶

(山西一建集團有限公司，山西 太原 030003)

地下工程施工中為防止地下水通過基坑側(cè)壁與基底流入基坑，通過抽水井或滲水井等措施降低基坑內(nèi)外地下水位的方法。

1 施工方法

(1)測放井位：根據(jù)設(shè)計施工圖中管井井點平面布置圖測放井位，用木楔等作為井位的標識標志，井位點的允許偏差不大于300mm。當井點位置受施工現(xiàn)場堆土不平或積水等影響時，可根據(jù)實際情況作相應的位置調(diào)整，變動范圍應控制在1.5m范圍內(nèi)，定位時還應錯開建筑物的墻、柱、梁、樁頭、塔吊和施工電梯基礎(chǔ)。

(2)護孔管埋設(shè)：當?shù)孛鏋殡s填土，土質(zhì)比較松軟易塌孔時，應采用護管保護孔口防止坍塌，護孔管應穿過松散土層插入到原狀土層中，松散土層外置的護孔管外部應用粘性土回填密實，防止護管外返漿造成孔口坍塌，護孔管應高出井點位置標高200mm以上便于操作。

(3)降水井鉆孔、成井：降水井采用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機成孔的方法，鉆機成孔孔徑為600mm，鉆機鉆至設(shè)計井底標高后，采用懸吊式托盤下管法逐節(jié)放入無砂濾水管，管內(nèi)徑為400mm。無砂濾水管的孔隙率≥30%。在砂層土層段用100目(每646.16mm2，即每平方英寸)尼龍紗網(wǎng)嚴密包裹無砂管，減少涌砂隱患。在下濾水管前先下長2.0m沉砂管，然后再下無砂管。下管時，必須將無砂管的中心對準成孔的孔中心位置，嚴禁無砂管的管壁磕碰到成孔的孔壁造成孔壁坍塌。降水時用麻(或棕)繩將水泵吊裝到降水井內(nèi)防止墜落，吊裝至設(shè)計的降水水位標高以下1000mm～1500mm。

(4)填濾料：降水管安裝完畢后，隨即在降水管壁與孔壁之間對稱均勻填入碎石濾料，用鋼筋插搗密實。

(5)洗井：成井后應進行洗井，確保降水過程中的降水效果，洗井標準是以井內(nèi)出水清沏為宜，并且洗井時間應大于3h。

(6)標識：為方便管理，井口及抽水管要粘貼安全警示標識以及井號編號標識。

(7)排水：降水施工過程中排出的水，必須通過現(xiàn)場排水管網(wǎng)經(jīng)沉淀池二次沉淀后排入就近城市的市政排水管網(wǎng)中。具體排水路線為管井內(nèi)水管(1寸)→支管(2寸)→總管(直徑110mm)，水管變截面處通過變徑防倒灌三通連接。

(8)降水設(shè)備選型介紹：本基坑降水采用氣動降水施工方法。氣動降水是采用高壓氣體為動力，結(jié)合自動控制系統(tǒng)和專業(yè)的氣動降水設(shè)備實現(xiàn)基坑降水的施工工藝。氣動降水由氣源系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)和水氣置換系統(tǒng)組成。氣源系統(tǒng)包含空壓機、儲氣罐和分氣組成。自動控制系統(tǒng)包含開關(guān)裝置、調(diào)壓裝置和數(shù)控系統(tǒng)。水氣置換系統(tǒng)包含排氣閥、止回閥和置換器。總的工作原理如下：空壓機產(chǎn)生的高壓氣體存儲到儲氣罐，經(jīng)過分氣分配到各個自動控制系統(tǒng)內(nèi)，根據(jù)降水井深度調(diào)節(jié)調(diào)壓裝置，根據(jù)出水量調(diào)節(jié)數(shù)控模塊，開啟各控制開關(guān)。經(jīng)過調(diào)壓后的氣體被分配到各個水氣置換系統(tǒng)中。數(shù)控模塊根據(jù)指令控制每一路氣體的開啟與關(guān)閉。排氣閥協(xié)助置換器中的廢氣排出的更快。

置換器工作原理：I型置換器：有一個工作腔室。將置換器緩緩放入井中水位以下，打開進水單向閥門，水流入腔室內(nèi)，這時控制系統(tǒng)向置換器開始供氣，進水單向閥門受到氣壓關(guān)閉，出水單向閥門打開，水受到氣壓流入出水管。泵體內(nèi)的水全部排出后，控制系統(tǒng)會自動停止供氣，出水單向閥門自動關(guān)閉，腔室內(nèi)的氣體排出，進水單向閥門打開，水流入腔室，以此往復循環(huán)進行降水施工。II型置換器：有兩個工作腔室，每一個腔室工作原理與I型置換器相同。通過控制系統(tǒng)使兩個腔室交替工作，完成連續(xù)降水工作。

(9)群井降水：空壓機和儲氣罐搬運不便，空壓機和儲氣罐均放置在西側(cè)基坑開外線以外，避開堆料場、臨時道路等。盡量在以后的施工過程中少挪動。自動控制箱安放在12口降水井的中間位置，這樣操作方便，節(jié)省分氣管。排水集中在主管道排至市政管網(wǎng)，排水口放置沉淀池。

(10)氣動降水特點：降水井內(nèi)無用電設(shè)備，安全可靠，降水過程中使用氣管代替了電纜線，安全整潔；自動化控制，有水即抽，無水即停，節(jié)能環(huán)保；可調(diào)節(jié)揚程，可調(diào)節(jié)出水量，功能強大，適應性強；氣管設(shè)置標準化長度，連接采用標準化接頭，方便快捷。

(11)沉淀池：在現(xiàn)場布置了2個沉淀池(東北角)，基坑周邊設(shè)DN110排水總管，排水坡度≥3‰，并在合適位置預留不小于DN40進水管便于與排水管連接。地下水通過排水管排到沉淀池，最終排入市政污水管網(wǎng)。

2 質(zhì)量標準

井深誤差：小于井深的2‰；孔斜：小于1%；井水含砂量：抽水穩(wěn)定后，小于8‰；井底沉渣厚度不大于80mm，沒有出水不暢或死井等情況；水位觀測精度±10mm，流量觀測精度±0.1m。

3 成品保護

嚴格按有關(guān)規(guī)范要求及設(shè)計圖紙進行施工，鉆孔安裝要保證鉆孔的垂直度及鉆孔深度。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況將濾水管準確下放置透水地質(zhì)層段，下管時要保證垂直下管，不歪斜。井管安裝完畢后，立即對稱均勻回填濾料。土方開挖期間應做好井位標識，開挖期間井口始終保持高于周邊地面300mm以上，并做好井口部位的遮擋措施。經(jīng)常檢查排水管，防止?jié)B漏，冬季降水，應采取防凍措施。井管、濾管在運輸及現(xiàn)場安裝過程中應輕起輕放，相互之間應方木等間隔開，且堆放時在底部應加墊方木堆放整齊，并分類碼放。降水時應有專人值班定期巡查對降水深度等進行監(jiān)測記錄，防止超降，并對電源及周邊環(huán)境等進行檢查，防止停電或其他外界因素影響降水。對井點系統(tǒng)的管路連接是否嚴密，有無滲水，漏氣現(xiàn)象進行排查級維護，在降水過程中不得間斷排水。管井水管過路時應套好鑄鐵管并采取固定措施，現(xiàn)場條件受到限制時可將過路水管開槽埋地，水管頂部覆土厚度不小于400mm。管井頂部及周圍井管可通過竹片連接成整體避免彎折損壞。管井周圍土方應及時回填密實且高于周圍自然地坪，在人員車輛密集處沿管井周邊砌筑一圈240mm寬200mm高機紅磚墻體。冬季施工應采用加熱帶或保溫棉將空壓機，儲氣罐，電動控制箱及水管嚴密包裹防止受凍，抽水必須連續(xù)進行。

4 質(zhì)量保證措施

通過觀測井定時檢查降水深度，保證基坑降水深度在基坑底標高以下500mm～1000mm范圍內(nèi)，確保上部土方的施工順利進行。當個別井在降水過程中不能滿足設(shè)計降水深度時，應采取重新洗井，加大水泵功率等補救措施。降水井封閉的數(shù)量和時間經(jīng)過設(shè)計確認。降水前應將自然水位進行統(tǒng)一測量記錄。降水開始后，在降水水位未達到設(shè)計降水深度以前，每天觀察降水標高不少于3次。當降水井內(nèi)的水位達到設(shè)計要求的降水深度并能保持穩(wěn)定時，每天對水位進行1次觀測，在雨季等豐水期時，每天觀測次數(shù)不少于2次為宜。降水設(shè)備及管路應進行定期保養(yǎng)和維護，降水期間應確保連續(xù)不間斷抽水。施工現(xiàn)場配備發(fā)電機組，功率在200kW以上，當電路停電時，快速開啟備用電源，確保降水施工連續(xù)進行。降水的相關(guān)技術(shù)資料應由現(xiàn)場的技術(shù)人員按照相關(guān)標準規(guī)范的規(guī)定進行統(tǒng)一收集、整理、存放，各項記錄應規(guī)范和完整，手續(xù)齊全完整。

5 氣動降水設(shè)備使用注意事項

控制柜應輕移輕放，避免強烈震動，并接入開關(guān)箱。在移動控制柜時，應斷電和斷氣。進氣壓力不得大于0.8MPa。調(diào)節(jié)氣壓時，應先將調(diào)壓閥蓋拔出，然后左右旋轉(zhuǎn)。左-，右+。壓力調(diào)至工作壓力即可，過高或過低將影響使用。應定時將空壓機儲氣罐和控制箱儲氣罐底閥打開放水，一天兩次。如標有自動放水則不用。放水時，如果設(shè)備還在工作，應慢慢打開底閥。要將主氣管拆掉時，應將主氣罐上的閥門關(guān)掉，將控制柜內(nèi)儲氣罐的底閥打開，將高壓氣體排出，再拆掉主氣管。置換器下放至井底以上1m，避免長期抽水將置換器淤死。防水接頭對接時應旋緊，不用時將蓋子蓋好。在零度以下使用本產(chǎn)品時，應將高壓氣體進行干燥處理后進入控制箱。

6 結(jié) 語

采用空壓機進行空氣置換降水，在降水井內(nèi)沒有用電設(shè)備，安全可靠，降水過程中使用氣管代替了電纜線，現(xiàn)場整潔排布整齊；智能化控制，降到要求水位即停，超過要求水位自動抽水，節(jié)能環(huán)保，提高了降水效率，降低了耗電量；可在一定范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)揚程，可調(diào)節(jié)出水量，可以控制降水量，降低對周圍地下水的抽取，保護環(huán)境；氣管采用標準化長度及標準化快接頭，便于施工操作。在降水工程施工中可以更廣泛的推廣應用。