淺議管井降水施工的技術要點

　　【摘 要】管井井點適用于輕型井點不易解決的含水層水量大、降水深的施工場合,且可以單用,設備簡單,維護方便,在深基坑內對于處理較深、滲透系數較大或具有承壓水的含水層所帶來的管涌問題尤其適用。本文以滄州市體育館工程管井降水施工為例,介紹了管井降水施工的方法、工藝、技術要點及注意事項,可對類似的管井降水施工提供科學可靠的施工技術和方案。

　　【關鍵詞】 基坑管井降水;管井布置;降水計算;施工流程

　　Abstract: the casing well well point for light well point difficult to solve the aquifer deep water volume, the precipitation construction occasions, and can use, the equipment is simple, convenient maintenance, in deep foundation pit in dealing with deep within, the permeability coefficient has a larger or confined water aquifers brings problems especially for piping. In this paper the stadium construction engineering casing well precipitation cangzhou city as an example, this paper introduces the construction method of precipitation casing well, technology, technical key points and matters needing attention, may to the similar casing well construction to provide the scientific and reliable rainfall of the construction technologies and solutions.

　　Keywords: foundation pit precipitation casing well; Casing well decorate; Precipitation computing; Construction process

　　一、工程概況

　　該工程位于滄州市，呈圓形，全封閉結構，直徑約143.2m,占地面積約16097.4m2,上部結構形式為框架結構，基礎形式為筏板基礎、條形基礎、獨立基礎。基礎大面積基底標高為-3.3m，地下室筏板結構部分基底標高為-6.210m、局部-7.710m和-8.860m，場地平均標高為-0.9m左右。

　　依據本工程《巖土工程勘察報告》最大揭露深度50.0m范圍內: 除表層耕植土外，主要為第四系全新統陸相沖積、陸相沖積與沼澤相沉積、上更新統陸相沖積形成的粉土、粉質粘土及粘土層。場地地層分布穩定，屬均勻地基，據區域地質資料，本區第四紀以來無大的構造活動發生，場地構造穩定性較好。本場地無活動斷裂和液化等不良地質現象，無墓穴、人防等的埋藏物。地下水埋深1.70m-1.80m，屬第四系孔隙潛水，主要受大氣降水的影響，地下水位年變化幅度1.00m-1.50m。

　　依據現場條件，獨立承臺、條形基礎、主拱支墩基坑開挖深度在2.１-２.９米之間，地下室底板結構部分地基開挖深度５.31米，局部開挖深度在6.81-7.96米。地下水位在地坪以下1.7-1.8m，為防止及土方開挖后出現明水浸泡，造成邊坡塌方和地基承載力下降，地下水位需人工降至坑底至少0.5m。因此基坑開挖過程中必須采取降水。

　　根據國家規范和我單位多年施工經驗，須對場地條形基礎、獨立基礎及地下室進行降水0.5米以上方可進行開挖。依據我單位對地下水的計算確定本工程大面積降水采用管井進行降水。

　　二、基坑降水計算

　　1、地下室基坑降水計算

　　地下室部分占地面積1700m2，基底標高為-6.210m，局部-7.710m和-8.860m，場地平均標高為-0.9m左右，基坑開挖深度為5.31m，局部開挖深度在6.81-7.96米，場地地下水位埋深1.0m，基坑降水深度須降至基坑底面以下0.5m。

　　1.1計算參數

　　含水層滲透系數為k＝0.5m/d;

　　主要含水層為第④層粉土、第⑦層粉土、第⑨層粉土，在地下室部位含水層平均厚度為H＝8.0m;設計井深為25m;基坑水位降深取設計基底埋深以下0.5m，地下室基坑開挖最深為8.46m,即基坑水位降深為：s=8.46+0.5-0.9-1.0=7.06m

　　1.2井點系統的影響半徑

　　基坑等效半徑：r0=sqrt(A/π)=23.27m;(式中：A＝1700m2)

　　降水影響半徑：    R=2s*sqrt(HK)=28.24m;

　　基坑等效半徑與降水影響半徑之和：R0= r0+R=51.51m

　　1.3基坑總涌水量Q=1.366×k(2H-s)s÷1g(1+R÷r0)=124.95m3/d

　　1.4深井單井出水量q

　　q=120πrssqrt(k)=53.50 m3/d

　　式中rs為過濾器半徑。

　　1.5計算井點眼數

　　n=k1*Q÷q=3.5（眼）≌4（眼）

　　式中k1為安全系數，一般取值為1.5。

　　1.6根據以上計算結果，結合以往工程經驗，地下室部分基坑布降水井4眼，井深25m（自然地面算起）。井位沿基坑外側均布（井位布置詳見降水井平面位置圖）。選泵：出水量≥3.0～5.0m3/h,揚程≥30.0m。

　　2、大面積基坑降水計算

　　本工程大面積基坑占地面積8832m2，基底標高為-3.3m和條型基礎基底標高-3.8m，場地平均標高為-0.9m左右，基坑開挖深度為2.4m，場地地下水位埋深1.0m，基坑降水深度須降至條型基礎基坑底面以下0.5m。

　　2.1計算參數

　　含水層滲透系數為k＝0.5md;

　　主要含水層為第④層粉土、⑦層粉土、第⑨層粉土，場地內含水層平均厚度為H=8m，設計井深為20m;基坑水位降深取設計基底埋深以下0.5m，s=3.3+0.5-0.9-1.0=1.9m;

　　2.2確定井點系統的影響半徑

　　基坑等效半徑：r0=sqrt(A/π)=53.035m;(式中：A＝8832m2)

　　降水影響半徑：    R=2s*sqrt(HK)=11.55m;

　　基坑等效半徑與降水影響半徑之和：R0= r0+R=64.585m

　　2.3基坑總涌水量

　　Q=1.366×k(2H-s)s÷1g(1+R÷r0)=216.94m3/d

　　2.4深井單井出水量q

　　q=120πrssqrt(k)=53.51 m3/d

　　式中rs為過濾器半徑。

　　2.5計算井點眼數

　　n=k1*Q÷q=6.08（眼）≌7（眼）

　　式中k1為安全系數，一般取值為1.5。

　　2.6經計算7眼井滿足要求，但由于施工場地為圓形，內部多為獨立承臺，且承臺之產間相距較遠，如果采用內部降水會對承臺下地基土產生不同程度的影響，而本工程獨立承臺和條形基礎均對沉降要求較高，綜合以上多個因素考慮，基礎大面積降水時降水井位的位置以外圍圓形布置為佳，這樣深井降水影響效果只有一半，所以其布降水井為達到降水效果，根據以往經驗增加至21眼，考慮到地下室開挖較深，其周圍水位會影響地下室部位的降水較果，所以在地下室方向的9眼井，井深加至25m（自然地面算起），其余12眼井井深20m。

　　2.7計算結果

　　根據以上計算結果，結合以往工程經驗，大面積基坑降水井21眼，地下室側9眼，井深25m（自然地面算起），其余12眼井井深20m。井位沿外圍呈圓形均布。選泵：出水量≥3.0～5.0m3/h,揚程≥20.0m。

　　三、結論及建議

　　結合以上計算結果，對本工程降水作出以下結論：

　　1、地下室部分基坑降水共布降水井4眼，井深25m(自然地面算起)。井位沿基坑外側均布。

　　先泵：出水量≥3.0～5.0m3/h,揚程≥30.0m。

　　2、大面積基坑降水共布水井21眼，地下室側9眼，井深25m（自然地面算起），其余12眼井井深20m。井位沿外圍呈圓形均布（井位布置詳見降水井平面布置圖）。選泵：出水量≥3.0～5.0m3/h,揚程≥20.0m。

　　3、考慮到地下室施工時周圍的水位會對地下室降水工作有影響，所以地下室外側的9眼25m深的降水井要等其部位的承臺和地下室基礎施工完成后才能結束這9眼井的降水工作。

　　4、看泵人員隨時注意檢查和管井出水量變化況，發現出水量不足或不出水應停抽或設置回灌系統，以避免損壞抽水設備。

　　5、看泵人員應時刻觀察出水含砂量，一旦出現抽水混濁或含砂情況，查明原因，迅速解決。

　　6、應對周邊環境進行監測，以免大面積降水引起工程地質災害。

　　四、打井及降水

　　1、打井

　　采用反循環回轉鉆機成孔，鉆孔時不得使用粘土造漿，必須保證清水的供給，循環泥漿池不得小于30m3,以便控制泥漿稠度，成完孔后要進行徹底換漿，泥漿比重不得大于1.1，換完漿后立即下井管。井管的選擇要有一定強度、滲透能力好的水泥礫石濾水管，接頭處的死管長度小于2cm；井管應保持垂直和居中最后一節管要高出地面20-50cm；井孔內沉淀厚度不應大于0.5m。

　　1.2為避免降水出沙，對復合樁基礎造成影響，成井時回填濾料選用粗砂，濾料必須沿四周均勻下入，上部1-2米待洗井后用粘性土封井。

　　3、洗井

　　成井后下潛水泵進行洗井工作，洗井要由上至下分層進行，要求洗至水清砂凈。在洗井過程中應隨時觀察上水情況，在連續抽水6-10小時水中的含泥沙量沒有明顯減少的情況或還出現大量的泥沙時，應立即停止抽水工作，同時報告監理和總包單位對該井進行處理，下面的井在施工時應及時對成井后的填料進行換細調整后方可進行下一步施工。深井洗清后，需要連續抽水24小時。

　　4、降水

　　采取24小時不間斷降水，直至基礎施工完畢后。降水過程中要隨時觀測出水含砂，一旦發現出水混濁或含砂情況必須立即停泵檢查原因，井內抽出的水經沉淀池后方可排入市政管網。降水過程中每日做好每眼井的降水觀測記錄，如有異常，應立即停止降水，并及時向甲方代表、監理和設計人員聯系，以便妥善處理。待正式降水5-10日后，水位下降至槽底以下標高時方可進行基槽開挖。這時應對降水井進行間隔降水，隨時觀測降水水位調整降水井降水數量，滿足施工要求，確保基槽不泡槽。

　　五、質量要求和措施

　　1、成孔孔位準確，孔徑不小于設計孔徑，孔身垂直，孔深不小于設計孔深。換漿后泥漿比重不大于1.1。

　　2、下井管連接要牢固、順直，不得碰撞孔壁，濾料填放均勻不架空。

　　3、抽水由專職人員24小時不間斷進行，并做好降水記錄。

　　六、降水施工時應考慮的因素

　　1、布井時，周邊多布，中間少布；在地下補給的方向多布，另一方向少布。

　　2、布井時應根據地質報告把使井的濾水器部分能處在較厚的砂卵層中，避免使之處于泥砂的透鏡體中，從影響井的出水能力。

　　3、鉆探施工達到設計深度后，根據洗井擱置的時間的長短，宜多鉆進2--3m，避免因洗井不及時泥漿沉淀過厚，增加洗井的難度。洗井不應擱置時間過長或完成鉆探后集中洗井。

　　4、水泵選擇時應與井的出水能力相匹配，水泵小時達不到降深要求；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水泵，在現場實際調配。

　　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，并應觀測記錄水泵出水等情況，發現問題及時處理，使抽水設備始終處在正常運行狀態。同時應有一定量的備用設備，對出問題的設備能及時更換。

　　6、抽水設備應進行定期保養，降水期間不得隨意停抽。當發生停電時應及時更新電源保持正常降水。

　　7、降水施工前，應對因降水造成的地面沉降進行估算分析，如分析出沉降過大時，應采取必要措施。

　　8、降水時應對周圍建筑物的觀測。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兩次，進入穩定期后，每天可以只觀測一次。

　　[參考文獻]

　　[1]《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-99）

　　[2]《建筑與市政降水工程技術規范》（JGJ／T111－98）

　　[3] 江正榮，《建筑施工計算手冊》。

　　[4] 任天培，彭定邦，鄭秀英，何成富，周柔嘉《水文地質學》

　　[5] 《基礎工程施工手冊》（第二版）