轻型井点降水在苏夫一期工程中的应用

王刚

（中国水利水电第三工程局有限公司，陕西 西安 710016）

1 概述

苏夫一期工程位于阿尔及利亚瓦德省，工程所在的苏夫河谷地区，近年来地下水位持续上涨，对市区和农业造成较大的影响。该工程主要工作内容为：收集城市污水、地下水、雨水及灌溉水，经净化后输送并集中排放到指定地点的综合性工程。其目的是为了降低地下水位，工程主要由200 km的污水收集管网 （PVC管）、18座提升泵站以及47 km输送管（PRV管）组成。

本工程一部分PVC污水收集管、泵站基础以及玻璃钢管的设计高程在地下水位线以下，为保证管道及泵站基础干地施工，同时保障基槽、基坑边坡的稳定性，开挖前及开挖中必须保证地下水位处在开挖最低高程以下。

鉴于此，决定采取轻型井点降水的方法进行高地下水位区的PVC管、PRV管以及泵站基础的降水工作。

2 井点降水的概念

井点降水，是人工降低地下水位的一种方法，就是在基坑开挖前，预先在基坑周围或者基坑内设置一定数量的滤水管。

渗漏系数在0.1～50 m/d范围内时，可以应用轻型井点降水进行降水。单级轻型井点降水深度可达3～8 m，同时其降水影响半径达百米甚至数百米，降水效果非常明显。因此在工程中轻型井点降水应用最为广泛。它是在基坑开挖前根据水文地质资料，预先在基坑周围埋设一定数量的滤水管，在开挖前及开挖过程中利用真空原理，不断抽出地下水，迫使水位降到坑底以下，达到边坡稳定、土层密实，便于施工的目的。

3 轻型井点降水的计算

本文仅以泵站基坑井点降水为例进行计算说明。本工程共有泵站18座,其中基础位于地下水位线以下的泵站共有3座,这里仅以SR8泵站为例进行计算。

3.1 主要参数资料

SR8泵站基坑底宽6 m，长6 m，基坑深5.5 m，挖方边坡1∶1，该区域地层均为褐黄色细砂。经实验测定，渗透系数K=3 m/d,细砂层以下为不透水的统料层 （当地将未成岩的石灰岩称为统料）。地下水位标高为-2.0 m，需要将地下水位降至基坑以下50 cm深,即-5.5 m。

基坑平、剖面如图1所示。

3.2 井点系统的布置

根据SR8泵站地质情况和平面形状，轻型井点选用环形布置。为使总管接近地下水位，表层沙层挖去0.5 m，则基坑上口平面尺寸为16 m×16 m，布置环形井点。总管距基坑边缘1 m。

（1）总管长度：L=[(16+2)+(16+2)]×2=72(m)。

（2）水位降低值：S=5.5-2.0+0.5=4.0(m)。

（3）井点管埋设深度：为总管平台面至井点管下口，不包括滤管采用一级轻型井点，根据公式计算井点管埋设深度：

式中 HA-井点管埋深，m；H1-总管埋设面至基底的距离，m；h-基底至降底后的地下水位线距离，m，一般不小于0.5 m；L-井点管至其所围成的水井中心短边水平距离；I-取值，单排时I=1/4～1/5，双排时I=1/7，环形时I=1/10。

经计算可知：HA=6.2 m。

（4）井点管选型：采用7 m长的井点管，直径50 mm，滤管长1.0 m。井点管外露地面0.2 m，埋入土中6.8 m（不包括滤管），大于6.2 m，符合埋深要求。井点管及滤管长为8 m，滤管底部距不透水层1.70 m，基坑长宽比小于5，可按无压非完整井环形井点系统计算。

3.3 基坑涌水量计算

按无压非完整井环形点系统涌水量计算公式进行计算：

（1）有效带深度H0，可按下式求得：

其中，S′=7-0.2-1=5.8 m，则 H0=12.58 m。 由于 H0＞H，含水层厚度 H=1+9-2.0=8.0 m，取 H0=H=8.0 m。

（2）渗透系数K，经实验测定 K=3 m/d。

（3）抽水影响半径 R，R=1.95S（H0K）1/2=38.2 m。

（4）基坑假想半径 r，r=（F/π）1/2=（18×18/3.14）1/2=10.16 m。

将数值代入基坑涌水量公式，得Q=342 m3/d。

3.4 计算井点管数量及间距

（1）单根井点管出水量：

式中 d—井点管直径，d=0.05 m；l—滤管长度，l=1.0 m。

则q=17.7 m3/d。

（2）井点管数量：n=1.1（Q/q）=1.1×342/17.7≈23根。

（3）井距：D=L/n≈3.1 m。 取井距为 2.0 m，实际总根数36根（72/2=36)。

（4）集水总管：可用直径 75～100 mm 钢管带接头。

3.5 抽水设备选用

抽水设备所带动的总管长度为72 m。选用W5型干式真空泵：所需的最低真空度hk=70 kPa；所需水泵流量Q1=1.1Q=15.7 m3/h；所需水泵的吸水扬程 Hs≥7+1.0=8 m。 根据 Q1，Hs值，经查水泵选型资料表，可选用2B31型离心泵。

3.6 计算结果

通过上述计算可见,采取直径为50 mm的井点管，井点管长度为7.0 m，滤管长度为1.0 m，井距为2.0 m,沿基坑环形布置，配以2B31型离心泵真空泵，可以将涌水量为342 m3/d的砂质地层基坑的地下水位降至基坑底板以下0.5 m，能够满足SR8泵站的施工需要。

4 轻型井点降水的施工方法

4.1 施工准备

（1）施工机具：滤管，φ50 mm，壁厚 3.0 mm 无缝钢管或镀锌管，长1.0 m左右，一端用厚为4.0 mm钢板焊死，在此端1.0 m长范围内，在管壁上钻φ15 mm的小圆孔，孔距为25 mm，外包两层滤网，滤网采用编织布，外再包一层网眼较大的尼龙丝网，每隔50～60 mm 用10号铅丝绑扎一道，滤管另一端与井点管进行联接；井点管，φ50 mm、壁厚3.0 mm无缝钢管或镀锌管；连接管，透明管或胶皮管与井点管和总管连接，采用8号铅丝绑扎，应扎紧以防漏气；总管，φ75～100 mm 钢管，壁厚4 mm，用法兰盘加橡胶垫圈连接，防止漏气、漏水；抽水设备，根据设计配备离心泵、真空泵或射流泵，以及机组配件和水箱；移动机具，自制移动式井架 （采用振冲机架旧设备）、牵引力为6 t的绞车；凿孔冲击管，φ219×81 mm 的钢管，其长度为10 m；水枪，φ50×5 mm 无缝钢管，下端焊接一个φ16 mm的枪头喷嘴，上端弯成大约直角，且伸出冲击管外，与高压胶管连接；蛇形高压胶管，压力应达到1.50 MPa以上；高压水泵，100TSW-7高压离心泵，配备一个压力表，作下井管之用。

（2）反滤料：用粗砂与豆石，不得采用中砂，严禁使用细砂，以防堵塞滤管网眼。

（3）技术准备：详细查阅工程地质勘察报告，了解工程地质情况，分析降水过程中可能出现的技术问题和采取的措施；凿孔设备与抽水设备检查。

（4）平整场地：为了节省机械施工费用，不使用履带式吊车，采用碎石桩振冲设备的自制简易车架，因此场地平整度要高一些，设备进场前进行场地平整，以便于车架在场地内移动。

4.2 井点安装

（1）安装程序：井点放线定位→安装高压水泵→凿孔安装埋设井点管→布置安装总管→井点管与总管连接→安装抽水设备→试抽与检查→正式投入降水程序。

（2）井点管埋设：根据建设单位提供测量控制点，测量放线确定井点位置，然后在井位先挖一个小土坑，深大约500 mm，以便于冲击孔时集水，埋管时灌砂，并用水沟将小坑与集水坑连接，以便于排泄多余水；用绞车将简易井架移到井点位置，将套管水枪对准井点位置，启动高压水泵，水压控制在0.4～0.8 MPa，在水枪高压水射流冲击下套管开始下沉，并不断地升降套管与水枪。

套管落距在1000 mm之内，在射水与套管冲切作用下，在10～15 min之内，井点管可下沉10 m左右，若遇到较厚的纯粘土时，沉管时间要延长。此时可采取增加高压水泵的压力，以达到加速沉管的速度。冲击孔的成孔直径应达到300～350 mm，保证管壁与井点管之间有一定间隙，便于填充砂石反滤料，冲孔深度应比滤管设计安置深度低500 mm以上，以防止冲击套管提升拔出时部分土塌落，并使滤管底部存有足够的砂石。

凿孔冲击管上下移动时应保持垂直，使井点降水井壁保持垂直。若在凿孔时遇到较大的石块和砖块，会出现倾斜现象，此时成孔的直径也应尽量保持上下一致。

井孔冲击成型后，应拔出冲击管，通过单滑轮，用绳索拉起井点管插入，井点管的上端应用木塞塞住，以防砂石或其他杂物进入，并在井点管与孔壁之间填灌砂石滤层，该砂石滤层的填充质量直接影响轻型井点降水的效果，应注意：砂石必须采用粗砂，以防止堵塞滤管的网眼；滤管应放置在井孔的中间，砂石滤层的厚度应在60～100 mm之间，以提高透水性，并防止土粒渗入滤管堵塞滤管的网眼，填砂厚度要均匀，速度要快，填砂中途不得中断，以防孔壁塌土。

砂石滤层的填充高度至少要超过滤管顶以上1000～1800 mm，一般应填至原地下水位线以上，以保证土层水流上下畅通。井点填砂后，井口以下1.0～1.5 m用粘土封口压实，防止漏气而降低降水效果。

4.3 冲洗并管

将15～30 m的胶管插入井点管底部进行注水清洗，直到流出清水为止。应逐根进行清洗，避免出现“死井”。

4.4 施工注意事项

（1）成孔时，如遇地下障碍物，可以空一井点，施工下一井点。井点管滤水管部分必须埋入含水层内。

（2）井点使用后，必须连续抽水，防止因停止抽水使地下水位上升，造成淹泡基坑的事故，一般应设双路供电，或备用一台发电机。

（3）在土方开挖后，应保持降低地下水位在基底500 mm以下，以防止地下水扰动地基土体。

5 结语

通过对阿尔及利亚苏夫一期工程SR8泵站基坑轻型井点降水的计算和实践，取得了预期的效果，证明在高地下水位区进行基坑开挖，采用轻型井点降水是非常有效的方法。

[参 与 文 献]

[1]陈崇希，林敏.地下水动力学[J].中国地质大学，1999（10）.