管井井点降水技术在深基坑施工中的应用研究—以国道110077线郑州段改建工程为例

中铁十五局集团 第五工程有限公司 肖蒂

管井井点降水技术在深基坑施工中的应用研究—以国道110077线郑州段改建工程为例

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一、工程概况

国道107线郑州段改建工程AK41+635～AK42+035隧道工程位于航空港迎宾大道环岛下，距新郑国际机场高速出口处200 m。隧道总长400 m，基础底板最低处埋深9.5 m，泵房局部埋深13 m。该工程地基土质为黄褐色粉土，地下水属于空隙潜水类型，地下水位埋深4～5.5 m，地下水位要求降至施工作业面以下不低于0.5 m。

二、深基坑降水方案总体技术思路

设计图纸要求开口段降水深度最深为9.0 m,闭口段降水深度最深为10 m。根据隧道施工计划，先进行闭口段施工，再进行开口段施工。降水施工根据施工区段分别进行。根据专家组对隧道工程降水方案的评审意见，降水采用坑内管井降水方案，可采用密布浅降和深降相结合的方法控制降水对周边环境的影响。具体做法是在深基坑内埋置深于基底的井管，通过设置在井管内的潜水电泵将地下水抽出，使地下水位与基坑坑底的距离超过50 cm。管井管径为30 cm，井深定为20～25 m。

三、降水设计计算

1.主要参数取值。

（1）根据国道107线郑州段改建工程GDTJ-9合同段的地质勘查报告可知，场地地下水属稳定潜水类型，其补给主要来自于大气降水和地表水渗入，基坑周围没有地表水存在，设计管井井深25 m，井底标高位于（隔水层）上，计算模型采用潜水完整井。潜水完整井模型如图1所示。

（2）基坑深度为9.6 m，地下水水位为-5.5 m，降水至-11.0 m，故水位降深5.5 m。

（3）根据业主提供资料，该基坑长约400 m，宽约44 m（含每边井点到底板外皮距离）。

（4）K为渗透系数，取1.5 m/d（设计提供）。

（5）计算软件采用理正岩土5.11。

（6）管井沿基坑开挖线及坑内中轴线交错布置3排，管井间距约20 m。

2.计算结果。

（1）基坑涌水量计算。根据《建筑基坑支护技术规程》F.0.7确定降水影响半径R=58.724 m。根据《建筑基坑支护技术规程》F.0.7确定基坑等效半径r0=128.760 m。基坑涌水量按以下公式计算。

代入相关数据，则基坑涌水量Q=2 244.466 m3/d。

（2）降水井的数量计算。单井出水量（q）按40.0 m3/d计算，确定管井数量（降水井的数量）n，即

四、井点布置

闭口段管井沿基坑边坡两侧坡顶线外1 m及坑内交错布置4排，间距12～13 m，开口段沿基坑开挖线及坑内交错布置2排。井点平面布置如图2所示。

五、施工工艺流程及注意事项

1.施工工艺流程。施工流程如下：井点测量定位→挖井口、安护筒→钻机就位→钻孔→回填井底砂垫层→绑竹片、尼龙网→吊放井管→回填井管与孔壁间的砂砾过滤层→管井内设水泵、安装抽水控制电路→试抽水→降水井正常工作→降水完毕后拔井管→封井。

2.施工注意事项。

（1）成孔可根据土质条件和孔深要求，该工程采用潜水钻，用泥浆护壁，孔口设置护筒，以防孔口塌方，并在一侧设排泥沟、泥浆坑。孔径应比管井直径每边大150～250 mm。当不设沉砂管时，钻孔深度应比抽水期内可能沉积的高度适当加深。成孔后应立即安装井管，以防塌方。

（2）井管沉放前应先清孔。一般用压缩空气洗井或用吊筒反复上下取出泥渣洗井，还可用压缩空气（压力为0.8 MPa、排气量为12 m3/min）与潜水泵联合洗井。

（3）该工程深井降水采用无砂混凝土管作井管。可在成孔后，逐节沉入无砂混凝土管，外壁绑长竹片导向，使接头对正，并且在井管外侧缠绕2层尼龙网。井管安放应力求垂直，井孔中间管顶应比自然地面高500 mm左右。井管过滤层应放置在含水层内，进井管下入后，及时在井管与土壁间用铁锹分层并填充砂砾滤料。滤料粒径应大于滤网的孔径，一般为3～8 mm。填滤料要一次连续完成，从底填到距井口1 m左右，上部采用不含砂石的黏土封口。管周围填砂滤料后，安设水泵前应按规定先清洗滤井，冲除沉渣。一般采用压缩空气洗井，洗井应在下完井管、填好滤料、封口后8 h内进行，以免时间过长，护壁泥皮逐渐老化，影响渗水效果。

（4）水泵安装前应作一次全面细致的检查。如无问题，方可放入井中使用。深井内安设潜水泵，可用绳索吊入滤水层部位，上部应与井管口固定。潜水电动机、电缆及接头应有可靠绝缘，每台泵配置一个控制开关，主电源线路沿深井排水管路设置。安装完毕应进行试抽水，满足要求后处方可转入正常工作。

（5）地面排水管采用Ф50 mm水管，布置在基坑四周，并埋入自然地面下0.3 m处，排水经沉淀池沉淀后排至航空港区市政污水或雨水井内，具体排放口根据现场情况而定。用潜水泵抽水，水泵下至距井底1.50 m。

（6）水泵的安装与运转。水泵采用胶皮软管引至地面排水管道，根据出水量及降深调整水泵的位置。水泵一旦启动即要24 h连续运转，争取早日将水位降到设计要求。定时通过水位观测孔观测水位，以确定水泵的停与用，必要时可配备专用发电机以满足实际需要。

（7）井管使用完毕，用吊车或三木搭借助钢丝绳、倒链，将井管口套紧徐徐拔出。拔出后所留的孔洞用砂砾填充、捣实。

六、保证降水质量

1.降水井成孔时采用稀泥浆，以增加降水井的出水量。

2.下井管时两节管的连接处要缠塑料袋条并扎紧，防止泥沙进入井内，成井后应及时清井。

3.成井后的实测井深要大于设计井深，洗井后要达到水清砂净的要求。

4.滤料投入量不小于计算数量。

七、降水安全控制

1.降水井成孔后及运行时，要对井口采取封闭措施，防止意外伤人或掉入杂物。

2.降水运行过程中，要有专职技术人员对水位变化情况进行观测、记录，如发现超出警戒水位，应立即报告项目部。

3.当基坑内水位将至设计要求后，可适当减少降水井数。

4.现场准备发电机组，以保证降水连续进行。

八、防止沉降

1.根据对周围环境的调研，隧道开挖边线周围的建筑物主要有位于环岛内的“礼仪之门”雕塑，以及位于隧道西侧的“好想你”商店和加油站。“礼仪之门”门宽30m、高27.5m,主要结构为钢管柱，平面及立面梁形式为钢框架结构，主结构外设有三角支架和悬挑支架，墙面围护结构为铜板。基础尺寸12.705 m×8.255 m×2.0 m，自下而上依次为10 cm厚C15混凝土垫层、40 cm厚钢筋混凝土底板、160 cm厚毛石混凝土，基础埋深-3.5 m，基础主体总重1300 t，距开挖边线28 m。商店为二层小楼，外墙最近处距开挖边线21 m。加油站在隧道开挖线内，需拆除。

2.防沉降措施。该工程防沉降重点是“礼仪之门”雕塑。

（1）控制抽水含沙量。在深井滤水管及潜水泵外包滤水网，抽水含沙量不超过万分之一。同时，重视埋设井管时的成孔和回填砂滤料的质量，必要时在基坑外采用回灌水措施。

（2）降水控制采用密布浅降，尽量减少对深层地下水的扰动。

（3）对基础采用双液注浆予以加固。

（4）加强监测。基础施工时，特别是降水期间，应对附近建筑物和马路进行沉降和位移观测。如发现异常情况，应立即与设计、建设单位协商，确定解决方案。监测工作由业主委托具有资质的监测单位进行。

3.降水保证措施。24 h派人轮流值班，围护降水正常进行；安排专职人员监督降水作业、记录降水井水位变化情况，经对比分析后制定相应措施，保证降水工作的顺利进行。

九、各项资源需要量计划

劳动力需要量和降水井机械设备需要量分别见表1、表2。

表1 劳动力需要量计划

表2 降水井机械设备需要量

十、结论

1.本文，笔者论述了深基坑井点降水的施工方案和实践方法，即主要采用坑内管井降水方案，通过施行密布浅降和深降相结合的方法，控制降水对周边环境的影响。

2.国道107线郑州段改建工程区内地基土层在第四系全新统地层，浅部土层中的地下水属孔隙潜水类型，其水位动态变化主要受控于大气降水、人工灌溉和地面蒸发。在这种地质条件下，采用管井降水与明排相结合的方法降水可以满足施工要求。施工重点包括两个方面：一是涌水量的计算和降水井位置、数量的确定；二是加强监测保证边坡稳定，防止因降水而引起邻近建筑物沉降。

3.管井井点降水技术在应用时还要考虑工程的水文和地质情况，并结合实际施工情况，从而保证工程的顺利进行。