浅议管井降水施工的技术要点

　　【摘 要】管井井点适用于轻型井点不易解决的含水层水量大、降水深的施工场合,且可以单用,设备简单,维护方便,在深基坑内对于处理较深、渗透系数较大或具有承压水的含水层所带来的管涌问题尤其适用。本文以沧州市体育馆工程管井降水施工为例,介绍了管井降水施工的方法、工艺、技术要点及注意事项,可对类似的管井降水施工提供科学可靠的施工技术和方案。

　　【关键词】 基坑管井降水;管井布置;降水计算;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、工程概况

　　该工程位于沧州市，呈圆形，全封闭结构，直径约143.2m,占地面积约16097.4m2,上部结构形式为框架结构，基础形式为筏板基础、条形基础、独立基础。基础大面积基底标高为-3.3m，地下室筏板结构部分基底标高为-6.210m、局部-7.710m和-8.860m，场地平均标高为-0.9m左右。

　　依据本工程《岩土工程勘察报告》最大揭露深度50.0m范围内: 除表层耕植土外，主要为第四系全新统陆相冲积、陆相冲积与沼泽相沉积、上更新统陆相冲积形成的粉土、粉质粘土及粘土层。场地地层分布稳定，属均匀地基，据区域地质资料，本区第四纪以来无大的构造活动发生，场地构造稳定性较好。本场地无活动断裂和液化等不良地质现象，无墓穴、人防等的埋藏物。地下水埋深1.70m-1.80m，属第四系孔隙潜水，主要受大气降水的影响，地下水位年变化幅度1.00m-1.50m。

　　依据现场条件，独立承台、条形基础、主拱支墩基坑开挖深度在2.１-２.９米之间，地下室底板结构部分地基开挖深度５.31米，局部开挖深度在6.81-7.96米。地下水位在地坪以下1.7-1.8m，为防止及土方开挖后出现明水浸泡，造成边坡塌方和地基承载力下降，地下水位需人工降至坑底至少0.5m。因此基坑开挖过程中必须采取降水。

　　根据国家规范和我单位多年施工经验，须对场地条形基础、独立基础及地下室进行降水0.5米以上方可进行开挖。依据我单位对地下水的计算确定本工程大面积降水采用管井进行降水。

　　二、基坑降水计算

　　1、地下室基坑降水计算

　　地下室部分占地面积1700m2，基底标高为-6.210m，局部-7.710m和-8.860m，场地平均标高为-0.9m左右，基坑开挖深度为5.31m，局部开挖深度在6.81-7.96米，场地地下水位埋深1.0m，基坑降水深度须降至基坑底面以下0.5m。

　　1.1计算参数

　　含水层渗透系数为k＝0.5m/d;

　　主要含水层为第④层粉土、第⑦层粉土、第⑨层粉土，在地下室部位含水层平均厚度为H＝8.0m;设计井深为25m;基坑水位降深取设计基底埋深以下0.5m，地下室基坑开挖最深为8.46m,即基坑水位降深为：s=8.46+0.5-0.9-1.0=7.06m

　　1.2井点系统的影响半径

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

　　降水影响半径：    R=2s*sqrt(HK)=28.24m;

　　基坑等效半径与降水影响半径之和：R0= r0+R=51.51m

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

　　1.4深井单井出水量q

　　q=120πrssqrt(k)=53.50 m3/d

　　式中rs为过滤器半径。

　　1.5计算井点眼数

　　n=k1*Q÷q=3.5（眼）≌4（眼）

　　式中k1为安全系数，一般取值为1.5。

　　1.6根据以上计算结果，结合以往工程经验，地下室部分基坑布降水井4眼，井深25m（自然地面算起）。井位沿基坑外侧均布（井位布置详见降水井平面位置图）。选泵：出水量≥3.0～5.0m3/h,扬程≥30.0m。

　　2、大面积基坑降水计算

　　本工程大面积基坑占地面积8832m2，基底标高为-3.3m和条型基础基底标高-3.8m，场地平均标高为-0.9m左右，基坑开挖深度为2.4m，场地地下水位埋深1.0m，基坑降水深度须降至条型基础基坑底面以下0.5m。

　　2.1计算参数

　　含水层渗透系数为k＝0.5md;

　　主要含水层为第④层粉土、⑦层粉土、第⑨层粉土，场地内含水层平均厚度为H=8m，设计井深为20m;基坑水位降深取设计基底埋深以下0.5m，s=3.3+0.5-0.9-1.0=1.9m;

　　2.2确定井点系统的影响半径

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

　　降水影响半径：    R=2s*sqrt(HK)=11.55m;

　　基坑等效半径与降水影响半径之和：R0= r0+R=64.585m

　　2.3基坑总涌水量

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

　　2.4深井单井出水量q

　　q=120πrssqrt(k)=53.51 m3/d

　　式中rs为过滤器半径。

　　2.5计算井点眼数

　　n=k1*Q÷q=6.08（眼）≌7（眼）

　　式中k1为安全系数，一般取值为1.5。

　　2.6经计算7眼井满足要求，但由于施工场地为圆形，内部多为独立承台，且承台之产间相距较远，如果采用内部降水会对承台下地基土产生不同程度的影响，而本工程独立承台和条形基础均对沉降要求较高，综合以上多个因素考虑，基础大面积降水时降水井位的位置以外围圆形布置为佳，这样深井降水影响效果只有一半，所以其布降水井为达到降水效果，根据以往经验增加至21眼，考虑到地下室开挖较深，其周围水位会影响地下室部位的降水较果，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计算结果

　　根据以上计算结果，结合以往工程经验，大面积基坑降水井21眼，地下室侧9眼，井深25m（自然地面算起），其余12眼井井深20m。井位沿外围呈圆形均布。选泵：出水量≥3.0～5.0m3/h,扬程≥20.0m。

　　三、结论及建议

　　结合以上计算结果，对本工程降水作出以下结论：

　　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)。井位沿基坑外侧均布。

　　先泵：出水量≥3.0～5.0m3/h,扬程≥30.0m。

　　2、大面积基坑降水共布水井21眼，地下室侧9眼，井深25m（自然地面算起），其余12眼井井深20m。井位沿外围呈圆形均布（井位布置详见降水井平面布置图）。选泵：出水量≥3.0～5.0m3/h,扬程≥20.0m。

　　3、考虑到地下室施工时周围的水位会对地下室降水工作有影响，所以地下室外侧的9眼25m深的降水井要等其部位的承台和地下室基础施工完成后才能结束这9眼井的降水工作。

　　4、看泵人员随时注意检查和管井出水量变化况，发现出水量不足或不出水应停抽或设置回灌系统，以避免损坏抽水设备。

　　5、看泵人员应时刻观察出水含砂量，一旦出现抽水混浊或含砂情况，查明原因，迅速解决。

　　6、应对周边环境进行监测，以免大面积降水引起工程地质灾害。

　　四、打井及降水

　　1、打井

　　采用反循环回转钻机成孔，钻孔时不得使用粘土造浆，必须保证清水的供给，循环泥浆池不得小于30m3,以便控制泥浆稠度，成完孔后要进行彻底换浆，泥浆比重不得大于1.1，换完浆后立即下井管。井管的选择要有一定强度、渗透能力好的水泥砾石滤水管，接头处的死管长度小于2cm；井管应保持垂直和居中最后一节管要高出地面20-50cm；井孔内沉淀厚度不应大于0.5m。

　　1.2为避免降水出沙，对复合桩基础造成影响，成井时回填滤料选用粗砂，滤料必须沿四周均匀下入，上部1-2米待洗井后用粘性土封井。

　　3、洗井

　　成井后下潜水泵进行洗井工作，洗井要由上至下分层进行，要求洗至水清砂净。在洗井过程中应随时观察上水情况，在连续抽水6-10小时水中的含泥沙量没有明显减少的情况或还出现大量的泥沙时，应立即停止抽水工作，同时报告监理和总包单位对该井进行处理，下面的井在施工时应及时对成井后的填料进行换细调整后方可进行下一步施工。深井洗清后，需要连续抽水24小时。

　　4、降水

　　采取24小时不间断降水，直至基础施工完毕后。降水过程中要随时观测出水含砂，一旦发现出水混浊或含砂情况必须立即停泵检查原因，井内抽出的水经沉淀池后方可排入市政管网。降水过程中每日做好每眼井的降水观测记录，如有异常，应立即停止降水，并及时向甲方代表、监理和设计人员联系，以便妥善处理。待正式降水5-10日后，水位下降至槽底以下标高时方可进行基槽开挖。这时应对降水井进行间隔降水，随时观测降水水位调整降水井降水数量，满足施工要求，确保基槽不泡槽。

　　五、质量要求和措施

　　1、成孔孔位准确，孔径不小于设计孔径，孔身垂直，孔深不小于设计孔深。换浆后泥浆比重不大于1.1。

　　2、下井管连接要牢固、顺直，不得碰撞孔壁，滤料填放均匀不架空。

　　3、抽水由专职人员24小时不间断进行，并做好降水记录。

　　六、降水施工时应考虑的因素

　　1、布井时，周边多布，中间少布；在地下补给的方向多布，另一方向少布。

　　2、布井时应根据地质报告把使井的滤水器部分能处在较厚的砂卵层中，避免使之处于泥砂的透镜体中，从影响井的出水能力。

　　3、钻探施工达到设计深度后，根据洗井搁置的时间的长短，宜多钻进2--3m，避免因洗井不及时泥浆沉淀过厚，增加洗井的难度。洗井不应搁置时间过长或完成钻探后集中洗井。

　　4、水泵选择时应与井的出水能力相匹配，水泵小时达不到降深要求；水泵大时，抽水不能连续，一方面增加维护难度，另一方面对地层影响较大。一般可以准备大中小几种水泵，在现场实际调配。

　　5、降水期间应对抽水设备和运行状况进行维护检查，每天检查不应少于3次，并应观测记录水泵出水等情况，发现问题及时处理，使抽水设备始终处在正常运行状态。同时应有一定量的备用设备，对出问题的设备能及时更换。

　　6、抽水设备应进行定期保养，降水期间不得随意停抽。当发生停电时应及时更新电源保持正常降水。

　　7、降水施工前，应对因降水造成的地面沉降进行估算分析，如分析出沉降过大时，应采取必要措施。

　　8、降水时应对周围建筑物的观测。首先在降水影响范围外建立水准点，降水前对建筑物进行观测，并进行记录。降水开始阶段每天观测两次，进入稳定期后，每天可以只观测一次。

　　[参考文献]

　　[1]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）

　　[2]《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ／T111－98）

　　[3] 江正荣，《建筑施工计算手册》。

　　[4] 任天培，彭定邦，郑秀英，何成富，周柔嘉《水文地质学》

　　[5] 《基础工程施工手册》（第二版）