轻型井点降水在潘庄闸施工中的应用

□常少林（虞城县水务局）

□丁 杰（商丘市金龙水利工程有限公司）

□王献玲（虞城县水务局）

一、工程概况

潘庄闸是商丘市三义寨灌区2005年度节水改造项目虞城县重点工程，位于虞城县文明沟,桩号17+477处潘庄村。工程等别为Ⅳ等，工程级别为4级，基本地震烈度为Ⅳ度。水闸以上流域面积为87km2，按10年一遇除涝标准设计，设计流量为90m3/s。水闸闸址处河床为细砂和粉细砂层，砂层厚为8.67m，分布高程为42.87～34.20m，渗透系数为8m/d。地面高程为42.87m，河底高程39.87m，地下水高程39.50m。水闸主底板齿墙高程为36.70m。为保证主底板基础混凝土干场作业，本工程采用了射流泵井点降低地下水。

二、轻型井点布置及设计

（一）轻型井点降水原理

轻型井点是人工降低地下水位的一种方法，它是沿基坑四周或一侧将直径较细的井管沉入深于基底的含水层内，井管上部与总管连接。通过总管利用抽水设备将地下水从井管内不断抽出，使地下水位降低到基底以下。

（二）轻型井点布置及主要设备

根据工程地质特性和平面尺寸，井点布置成矩形。长（A）：16.4m，宽（B）：11.0m。如图1

井点场平面布置示意图

轻型井点系统由井点管、集水总管及抽水设备等组成。本工程集水总管采用φ100mm钢管，每节长6000mm，井点管采用φ48mm无缝钢管。连接管采用φ50mm橡胶管。抽水设备选用离心泵和射流泵。本工程采用5套抽水设备，4套工作，1套备用。动力为农网电源，另自备50kW发电机组作备用动力。

（三）井点管的埋置深度H

式中：H为井点管的埋深（m）；H1为井点管布置场地面至基坑底面的距离（m）；△h为降水后地下水至基坑地面的距离（m），一般取为0.5～1.0m；r为基坑假想半径（m）,对于矩形井群r=η(A+B)/4,其中A与B分别为矩形的长与宽，η系数见表1；i为降水曲线坡度，对于环型井点群或方排井点可取1/10～1/15；h为滤管长度（m），滤管一般为φ40～φ50mm无缝钢管制成，长约1.0m～2.0m，本工程采用φ50mm,长1.0m规格尺寸滤管。

表1 η系数表

根据本工程地形及开挖深度等情况，井点布置场地高程39.87m,基坑地面（即主底板齿墙）高程36.70m。

上式中H1=39.87-36.7=3.17m

代入上式:H≥3.17+0.5+1/10×8.08+1.0=5.48m

选定埋深5.48m，外露0.52m，井点管全长6.0m。

（四）涌水量计算

按无压非完整井计算涌水量，公式为：

式中：Q为井点系统总涌水量（m3/d）；K为渗透系数（m/d）；H0为含水层有效带深度（m）；S为水位降低值（m）；R为抽水影响半径（m）；r为基坑假想半径（m）。

上式中：K为8；H0按表2计算；

表2 无压非完全有效层厚度H0

根据井点管埋深，滤管顶高程为39.87-（5.48-1.0）=35.39m

H0=1.85(S'+h)=1.85(4.11+1.0)=9.45m,因含水层厚度为8.67m，取H0=8.67m

式中：q为单根井点出水量m3/d；d为滤管外径m；h为滤管长度m；K为渗透系数m/d；

（六）确定井点数n与间距a

式中：n为井点管数（根）；Q为井点系统总涌水量m3/d；q为单根井点出水量m3/d；L为集水总管长度m。

井点管数 n=1.1×610/20.41≈33(根)

集水总管长度 L=2（A+B）=2×(16.4+11)=54.8(m)

井距 a=L/n=54.8/33=1.66(m)

取井距为1.5m，实际总根数为54.8/1.5≈37（根）

（七）泵型选择

射流泵选用JSJ—60型，排气量为1440m3/d，大于涌水量610m3/d。配套离心泵选3BL-9型，流量45m3/d，扬程32.5m。

三、轻型井点系统安装与应用

（一）准备工作

在基坑围堰及导流完成后，先开挖至39.87m高程，进行基坑明排水。开挖排水沟、平整井点管施工场地、测放井点管的平面位置、架设供电线路、调试备用发电机组、准备井点设备及材料。

（二）井点系统安装

井点系统安装程序是：放线定位→铺设总管→冲孔→安装井点管、填砂滤料、上部填粘土密封→用弯管将井点管与总管接通→安装调试机组→检査密封情况→正常运转。

（三）井点管埋设

井点管埋设采用水冲法，它分为冲孔与埋管两个过程。冲孔时，将枪头直径为100mm的水枪插在井点位置上，然后开动高压水泵，将土冲松。冲孔时将水枪垂直插入土中，并做上下左右摆动，以加剧土体松动，边冲边沉。冲孔深度应大于井点管埋深0.5m,以防止水枪拔出后部分土砂粒沉于孔底而影响井点管的埋深。井点管埋深高低相差不应大于10cm，以免影响降水效果。井孔冲孔后，立即拔出冲枪，插入井点管且使井点管在井孔中间，并在井点管与孔壁之间迅速填冲滤料，以防孔壁坍塌。填砂至滤管顶1.5m以上，以保证水流畅通。井孔填砂后，用粘土封口，以防漏气。为充分利用泵的抽吸能力，集水总管标高宜近量接近地下水位线，并沿抽水水流方向有0.25%～0.5%的上仰坡度，且使水泵轴心与总管齐平。

（四）井点系统的使用与拆除

1.井点系统安装完毕后，进行试抽，正常出水规律是“先大后小，先混后清”，如不上水，或水一直较混，或出现清后又混等情况，应立即检查纠正。真空度是判断井点系统是否良好的尺度，一般应不低于55.3～66.7KPa，如真空度不够，表明管道漏气或离心水泵、“文丘里”组合等磨损，不能满足其应有尺寸，或电压低水泵转速不够，应及时检查维修。另井点管淤塞，可通过听管内水流声，手扶管壁有无振动，及夏冬季手摸管子冷热、潮干等简便方法检查。如井点管淤塞太多，严重影响降水效果，应逐个用高压水枪反复冲洗井点管或拔出重新埋设。

2.井点使用时，应保持连续不断抽水。施工电源为双电源，且二者能互相切换。一般抽水3～5d后，水位降落漏斗基本趋于稳定。

3.基础和地下构筑物完成并回填后，方可拆除井点系统。拔出可借助倒链或起重机。所留孔洞用砂或土堵塞。

4.井点降水时应对水位降低区域内的建筑物进行沉降观测，发现沉降或水平位移过大时，应及时采取防护措施。

5.各机电设备应有专人看管，电气必须一机一闸，严格接地接零和安装漏电保护器。水泵和部件检修时必须切断电源，严禁带电作业。

四、结论

由于轻型井点降水的成功实施，潘庄闸得以基础开挖、主体工程混凝土浇注等均做到了干场作业，为工程的质量和工期提供了有力保证。实践证明，对于细砂、粉细砂层的地层采用轻型井点降水是一种好方法。