深井降水施工技術在水利工程中的應用

摘要：為保證建基面處于干燥環境，防止邊坡失穩、基礎流砂、坑底管涌以及地基承載力下降等情況發生，需對基坑做好降排水工作。探討了安徽省懷寧縣大沙河下游的夏家湖排澇泵站深基坑降排水工程實踐經驗。該地區砂層中以砂壤土為主，運用深井降水施工技術可有效地將地下水位下降至建基面以下，為排澇泵站土建部分施工提供有利保障。研究成果可為類似工程降水難題提供參考。

關鍵詞： 排澇泵站; 深基坑井點降水; 水位監測; 降水施工

中圖法分類號：TV521 文獻標志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.S1.014

文章編號：1006 - 0081（2022）S1 - 0047 - 03

基坑降水是為了保證建筑物基礎施工處于干燥環境。最早的降水技術可追溯于1896年德國修建地下鐵路，中國首次使用降水技術是在1950年興建的東北工業基地。隨著經濟快速發展，各種新型降水技術也層出不窮，如上海寶山鋼鐵總廠建設過程中應用了噴射井點法、噴射-射流井點法、吸噴井點法及噴射-電滲井點法進行基坑降水，降水深度可高達30 m[1]。

深井降水施工技術廣泛運用于各個領域。基坑排水是項目土建的首要工作，建筑物基礎面處理需保證在一定的環境下施工，而基坑開挖深度較深，往往會造成含水層被切斷，在外界壓差作用下會造成地下水滲流入基坑。若不能及時降水，將會造成基坑浸水，地基承載力下降，在動水壓力作用下可能會引起管涌和邊坡失穩等現象[2-4]。因此，為確保施工安全，在施工過程中需根據地質、水文條件及工程實際，確定參數和工藝，以便達到更好的降水效果[5-7]。

1 工程概況

夏家湖排澇泵站位于安徽省安慶市懷寧縣大沙河下游，是涵閘和排澇站一體化設計，內設有防洪閘、排澇閘等，用以解決農田洼地澇害。依據圖紙設計基坑開挖尺寸為62.24 m×53.23 m，建基面高程為6.0 m（1985國家高程基準），開挖深度9.22 m，坡比1∶2。其設計流量為0.6 m³/s，設有1臺套機組，裝機容量為55 kW，電機型號為YE3 280M-6，1臺立式軸流泵型號為500ZLB-85。

2 降水方案確定

2.1 地質條件

懷寧縣處于長江平原區的低山、丘陵、崗地、平原、湖泊亞區，依據地質勘察報告，排澇泵站范圍內地層從上至下如下。

（1） 1層砂壤土。部分為中粗砂夾泥，灰色、灰黃色、稍密，飽和，局部為中、輕粉質壤土，厚度1.3～2.2 m。

（2） 2層中、重粉質壤土。灰黃、青灰、灰黑、軟塑至軟可塑，局部夾粉細砂，厚度1.0～1.8 m。2-1層細砂、部分中粗砂（灰色、灰黃色、稍密，局部中密、飽和），局部為輕粉質壤土、砂壤土，厚度2.8～3.3 m。2-3層淤泥質重粉質壤土（青灰色、灰色、軟塑、很濕），局部夾薄層狀中細砂，厚度1.2～1.7 m。

（3） 3層重粉質壤土。灰黃、青灰色、硬可塑，局部硬塑，含鐵錳結核，厚度2.8 m。3-1層中粗砂含少量礫石，礫石含量一般小于20%，粒徑一般小于1 cm，黃色，稍密-中密，飽和，厚度4.1～8.6 m。3-2層淤泥質重粉質壤土灰黃色、軟塑、很濕。夏家湖排澇站持力層位于2-1層（圖1）。

2.2 降水量計算

由于地下水與地表水（大沙河）關系密切，距離地表水較近，且地下水位較高，現狀堤頂線以下4.48～4.70 m有水，若孔隙比較大，有可能出現管涌流砂等現象。為保證施工區域干場作業，地下水位降至槽底0.5～1.0 m以下，按照2-1細砂、部分中粗砂土層的滲透系數和降程9～10 m考慮最終選用井點降水。夏家湖泵站工程位于河道流域，周圍無建筑物、管線、道路等，不存在棄土堆放及開挖降水對構筑物沉降的影響。

（1） 基坑等效降水半徑。建設區域的水文地質、深基坑形狀大小、外界滲流等因素對基坑涌水量均有相關聯系。本排澇泵站基坑長62.24 m，寬55.23 m，基坑等效降水半徑：

（2） 井點降水影響半徑（單孔井）：

（3） 基坑涌水量。依據JGJ 120-2012《建筑基坑支護技術規范》附錄E公式E.0.1計算總涌水量Q：

（4） 井點管數。管井的單井出水量q根據阿布拉莫夫公式確定：

依據以上計算的基坑涌水量及井管數，為確保基坑各處水位均能降低，共設8眼降水井，井點平面布置主要與深基坑開挖的平面形狀、大小以及降水深度、地下水流向、含水層滲透系數等有關，由于夏家湖排澇泵站基坑開挖面積較大，可采用矩形封閉布置，井點管距基坑壁不宜小于1.5 m。沿建基面邊線每側設3眼。降水井主要先降開槽基坑范圍內土層中的自由水至建基面下0.5 ～1.0 m，保證能夠正常施工。

（5） 井點管的埋設深度：

（6） 水位降深計算：

3 施工工藝

依據上述計算所得降水井根數及確定的布置方案，對基坑進行降水施工。施工工序如下。

（1） 測量放線。根據基礎平面、降水井方案及施工現場環境，測出井位并標記。

（2） 鉆井。采用沖擊鉆機及泥漿護壁工藝成孔。人工開挖0.5 m，安裝管徑300 mm的護壁管，埋設完成后鉆機開孔。

（3） 下濾水管。濾水管采用外包玻璃絲布作為濾布，井管接頭采用冷卻的熱瀝青填塞。避免相鄰單節井管施工誤差，從而保證井管內壁順直。

（4） 濾水管外填濾料。在井管外填入規格0.5～2.0 cm礫石濾料，填至井口。

（5） 洗井。采用空壓機結合活塞洗井，洗井至井管通暢、井壁恢復自然的地層狀態，保持滲流路徑暢通。

（6） 調試抽水。選用深井潛水泵（QS40-16-2.2），流量40 m/h，揚程10～20 m，功率2.2 kW。

（7） 正式抽水。

4 降水運行管理

井點排水若采用明溝排放，由于水量大且離基坑近，可能會發生回滲、邊坡劃裂、流沙堆積等情況。因此，采用外接排水管引入大沙河。接通電源試運行抽水，檢查出水情況，待正常出水后保持不間斷抽水，抽水前統一測一次各井點靜止水位。配置專業隊伍連續作業，現場配備1名管理人員、2名保修工、2名抽水工，每天測水位2次。

5 施工注意事項

（1） 鉆孔時嚴格施工，杜絕塌孔事件發生，保持孔徑上下一致，圓順垂直，防止井孔縮徑、傾斜。

（2） 為確保降水井正常施工，在基坑合適位置內開挖泥漿池，池底鋪設一層防滲材料防止側漏。

（3） 定期檢查電纜線是否與井壁相碰，以防磨損后水沿電纜芯滲入電動機內;定期檢查密封的可靠性，確保抽水設備正常運轉。

（4） 中途不得停泵，以防因停止抽水使地下水位上升造成淹泡基坑。

（5） 出水規律“先大后小，先混后清”，如出現違反正常出水規律的情況，立即檢查糾正。

（6） 土方開挖后，保持降低地下水位在基底 0.5～1.0 m 以下，以防地下水擾動地基土體。

6 結 語

深井降水施工技術適用于滲透系數大、基坑開挖面積大而深的環境，可在短期內穩定水位，確保后續施工的順利進行。實踐證明：夏家湖排澇泵站采用深基坑降水施工技術可有效地將地下水位降低至基底 0.5～1.0 m 以下，保證了施工場地處于無水狀態，可為類似工程提供參考。

參考文獻：

[1] 陳又雄. 井點降水設計與施工[M]. 上海：上海科學普及出版社， 2004.

[2] 白蘭. 淺談排水泵站深基坑降水施工[J]. 中國建設信息， 2006（23）：48-49

[3] 向明. 大垸子泵站基坑深井降水方案及實施[J].河南水利與南水北調，2021，50（8）：93-94.

[4] 張偉. 軟土深基坑降水技術淺析[J]. 城市建設理論研究（電子版）， 2013（20）：1-9.

[5] 張杰. 深井降水施工技術在船閘工程項目中的應用[J].工程技術研究，2020，5（10）：114-115.

[6] 徐義. 深井降水在深基坑中的應用研究[J]. 工程技術研究，2019，4（18）：53-54.

[7] 錢勇. 深井降水在清溪河排澇站中的應用[J]. 安徽水利水電職業技術學院學報，2016，16（2）：27-30.

（編輯：唐湘茜）