浅谈轻型井点降水在工程中的应用

顾进

【摘要】文章就井点降水在南通文艺之家工程中的实际应用，叙述轻型井点降水方案设计及具体的施工过程。

【关键词】轻型井点降水；渗透系数；基坑涌水量

，

1. 工程概况

（1）本工程深基坑部位西侧为重点保护建筑文峰塔、个簃艺术馆及书法国画研究院，基坑边距文峰塔最近距离约28m，与个簃艺术馆最近距离约10m，基坑上沿距工地围墙最近距离约4.5m；本工程深基坑部位东侧为为已经完成的翰林府高档小区，基础上沿距围墙最近距离约5m，围墙外为约9m宽小区道路，基础上沿距东侧小区新建建筑物最近距离约19m，本工程深基坑部位北侧为开挖深度1.55m普通条形基础，基坑上沿距北侧围墙约33m；本工程深基坑部位南侧为开挖深度1.55m普通条形基础和绿化广场，基坑上沿距南侧围墙约39m。周边环境西侧文峰塔、个簃艺术馆部位较复杂，对基坑工程要求较高，在基坑施工中，保护周边古建筑、防止因基坑降水、基坑位移、水体流失造成周边建筑物沉降，因此本工程支护及降水设计的重点。

（2）本工程地下建筑面积491m2，地下一层，地上3层。自然地坪标高-0.450m，地下室层高为3.8m，地下室底板厚400mm，基坑底土体标高为-4.300m，局部位置-4.550m。

2. 深基坑降水方案设计

2.1地质勘察情况。

（1）根据岩土勘察报告，本工程的场地地基土可分为4个工程地质层，场地稳定性良好，宜于建筑（见表1）。

（2）本工程的基础底板应置于“③粉土夹粉砂”层，现场自然地坪约为-0.450m（相对标高，±0.000标高相当85高程为4.65m），场地浅土层土中地下水属潜水类型，稳定地下水位为-1.65m（高程为3.00m）。根据地下室深度要求，基坑开挖深度约为4.15m。

2.2降水设计。

2.2.1土方开挖过程中，当开挖的基槽底面低于地下水位时，由于土的含水层被切断，地下水就会不断的渗入基坑内，如果不采取降水措施，把流入基坑内的水及时排走，不但会恶化施工条件，而且地基土被水泡软后，将会造成边坡塌方，和地基承载能力下降。因此，为了保证土方工程施工的质量和安全，在基础开挖前，必须采取措施降低地下水位。鉴于本工程的开挖深度及对西侧文峰塔古建筑的保护，采用轻型井点降水，降水要求至少降至基坑中心底标高以下500mm，方能确保施工安全及土体承载力。

2.2.2本工程采用4台轻型井射流式真空泵，每台真空泵设置30～35m轻型井点卧管，卧管设置在地面以下1m深处的基坑边坡平台上，轻型井点立管长度6m，其中滤管上1m，立管间距1.0～1.2m（基坑井点降水计算见图1）。

图1基坑井点降水计算简图

2.2.3轻型井点降水保持连续运行至基础施工完毕上部结构配重满足抗浮设计要求时，在地下室外墙防水及保护层施工完毕后方可拆除。

2.3基坑止水帷幕、回灌井点、观测井设计。

2.3.1为了保证本工程基坑降水不影响西侧现有文峰塔、个簃艺术馆的古建筑，在基坑西侧边坡上沿外500mm处设双排双轴深层搅拌桩止水帷幕，宽1200，深12m，止水帷幕水平向总长度65m。

2.3.2沿东西侧围墙设置井轻井点管回灌，回灌井立管间距1～1.2m，立管长4.5m，顶标高至地下以下1m。西回灌井点卧管总长约90m，每18m左右设一回灌水箱，水箱架空高1.5m；东侧回灌井点卧管总长约56m，每18m左右设一回灌水箱，水箱架空高1.5m。

2.3.3在工程围墙西侧文峰塔、个簃艺术馆及东侧围墙外侧靠近新建建筑物处设7口观测井。

2.4井点降水计算。

2.4.1降水计算。

本工程设计采用轻型井点降水施工，管井埋置深度设计按照以下公示：

H≥H1+h+iL+l

式中 H——井点管的埋设深度（m）

H1——井点埋设面至基坑底面距离（m） 取3.1m

h——基坑中央最深挖掘面至降水曲线点的安全距离（m） 取0.5m

L——井点管中心至基坑中心的短边距离（m） 取10.55m

i——降水曲线坡度 取1/10

l——滤管长度（m） 取1.0m

坑内降水最大影响半径计算，

渗透系数取降水范围内各土体渗透系数的加权平均值：

2.4.2涌水量计算。

本工程为为无压非完整群井井点降水，故采用以下公式：

x0=A/π=17.84

Q根据施工经验，轻型井点降水管间距为1～1.2m，工程排水平台总长为：

L=136.6mm，即布管数量n=136.6/1.0 ≈136根，满足设计要求，故按照经验设计施工。

每35根立管设一台轻型井点真空泵，共设4台可满足要求。

3. 降水、回灌施工

3.1操作工艺。

3.1.1井点安装。

3.1.1.1安装程序。

井点放线定位——安装高位水泵——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。

3.1.1.2井点管埋设。

（1）根据测量控制点，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500mm，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。

（2）凿孔冲击管上下移动时应保持垂直，这样才能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，应注意以下几点：

A.砂石必须采用粗砂，以防止堵塞滤管的网眼。

B.滤管应放置在井孔的中间，砂石滤层的厚度应在60～100mm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。

C.滤砂层的填充高度，至少要超过滤管顶以上1000～1800m，一般应填至原地下水位线以上，以保证土层水流上下畅通。

D.井点填砂后，井口以下1.0～1.5m用粘土封口压实，防止漏气而降低降水效果。

3.1.1.3冲洗井管。

将15～30mm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”。

3.1.1.4管路安装。

首先沿井点管线外侧，铺设集水毛管，并用胶垫螺栓把干管连接起来，主干管连接水箱水泵，然后拔掉井点管上端的木塞，用胶管与主管连接好，再用10#铅丝绑好，防止管路不严漏气而降低整个管路的真空度。

3.1.1.5检查管路。

检查集水干管与井点管连接的胶管的各个接头在试抽水时是否有漏气现象，发现这种情况应重新连接或用油腻子堵塞，重新拧紧法兰盘螺栓和胶管的铅丝，直至不漏气为止。在正式运转抽水之前必须进行试抽，以检查抽水设备运转是否正常，管路是否存在漏气现象。在水泵进水管上安装一个真空表，在水泵的出水管上安装一个压力表。为了观测降水深度，是否达到施工组织设计所要求的降水深度，在基坑中心设置一个观测井点，以便于通过观测井点测量水位，并描绘出降水曲线。

在试抽时，应检查整个管网的真空度，方可进行正式投入抽水。

3.1.2抽水。

轻型井点管网全部安装完毕后进行试抽。当抽水设备运转一切正常后，整个抽水管路无漏气现象，可以投入正常抽水作业。开机后一个星期后将形成地下降水漏斗，并趋向稳定，土方工程可在降水达到设计要求后开挖。

3.2质量标准。

3.2.1井点管间距、埋设深度应符合设计要求，一组井点管和接头中心，应尽量保持在一条直线上。

3.2.2井点埋设应无严重漏气、淤塞、出水不畅或死井等情况。

3.2..3埋入地下的井点管及井点联接总管，均应除锈并刷防锈漆一道；各焊接口处焊渣应凿掉，并刷防锈漆一道。

3.2.4各组井点系统的真空度应保持在55.3～66.7KPa，压力应保持在0.16MPa。

3.3成品保护。

3.3.1井点成孔后，应立即下井点管并填入豆石滤料，以防塌孔。不能及时下井点管时，孔口应盖盖板，防止物件掉入井孔内堵孔。

3.3.2井点管埋设后，管口要用木塞堵住，以防异物掉入管内堵塞。

3.3.3井点使用应保持连续抽水，并设备用电源，以避免泥渣沉淀淤管。

3.4应注意的质量问题。

3.4.1土方挖掘运输车道不设置井点，这并不影响整体降水效果。

3.4.2在正式开工前，由电工及时办理用电手续，保证在抽水期间不停电。因为抽水应连续进行，特别是开始抽水阶段，时停时抽，井点管的滤网易于阻塞，出水混浊。同时由于中途长时间停止抽水，造成地下水位上升，会引起土方边坡塌方等事故。

3.4.3轻型井点降水应经常进行检查，其出水规律应“先大后小，先混后清”。若出现异常情况，应及时进行检查。

3.4.4在抽水过程中，应经常检查和调节离心泵的出水阀门以控制流水量，当地下水位降到所要求的水位后，减少出水阀门的出水量，尽量使抽吸与排水保持均匀，达到细水长流。

3.4.5真空度是轻型井点降水能否顺利进行降水的主要技术指数，现场设专人经常观测，若抽水过程中发现真空度不足，应立即检查整个抽水系统有无漏气环节，并应及时排除。

3.4.6在抽水过程中，特别是开始抽水时，应检查有无井点管淤塞的死井，可通过管内水流声、管子表面是否潮湿等方法进行检查。如“死井”数量超过10%，则严重影响降水效果，应及时采取措施，采用高压水反复冲洗处理。

3.4.7在打井点之前应勘测现场，采用洛阳铲凿孔，若发现场内表层有旧基础、隐性墓地应及早处理。

3.4.8如粘土层较厚，沉管速度会较慢，如超过常规沉管时间时，可采取增大水泵压力，大约在1.0～1.4MPa，但不要超过1.5MPa。

3.4.9基坑周围上部应挖好水沟，防止雨水流入基坑。

3.4.10井点位置应距坑边2～2.5m，以防止井点设置影响边坑土坡的稳定性。水泵抽出的水应按施工方案设置的明沟排出，离基坑越远越好，以防止地表水渗下回流，影响降水效果。

3.5回灌施工。

3.5.1本工程周边多为古建筑，对建筑保护要求较高，但是基坑开挖较浅，固采用回灌施工技术，在基坑外侧的围墙边设置足够数量的回灌井，在基坑降水过程中，同时进行回灌作业，保证围墙外侧古建筑的地下水的平衡，达到保护古建筑的目的，也同样完成了基坑降水的要求。

在基坑外侧的围墙边设置回灌井，回灌井的间距设计为1.0m，现场共设置了146根回灌井。

回灌施工采用的机械设备及材料基本与轻型降水施工要求一样，只是回灌是轻型井点降水的逆向作业。

3.5.2施工工艺要点：

（1）回灌的回灌井点的滤管部分宜从设计回灌水丘顶部开始一直到井管底部。滤管上钻孔8@200，呈梅花型布置，滤管外缠密目网三层，用扎丝绑牢固。

（2）为使注水形成一个有效的补给水幕，避免注水直接回到降水井点管，造成“两井”相通，两者间应保持不小于6.0m的距离。

4. 回灌施工要点

4.1抽水回灌。

4.1.1降水、回灌期间应对抽水设备和运行状况进行检查，每天检查不应少于3次，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。

4.1.2回灌注水压力应大于0.5个大气压以上，为满足注水压力的要求，现场一般应设置高位水箱，利用水位差重力自流灌入土中。

4.1.3回灌水尽量采用抽出的原水，但必须经常检查灌入水的污浊度及水质情况，防止机油、有毒有害物质、化学药剂、垃圾等进入回灌水中。

4.1.4回灌井点必须与降水井点同时使用，当其中有一方因故停止工作时，另一方应停止工作，恢复工作亦应同时进行。

4.2定期监测水位、流量。

4.2.1在降水、回灌过程中，在围墙外侧的古建筑群内设置4口水井观测，观测井采用200管井的水管，将水管深入自然土下3m左右，即可进行降水、回灌对周边环境的影响观测。

4.2.2在整个降水、回灌过程中，要对降水井、回灌井、观测井水位及流量进行观测，每昼夜不少于6次。在每口井边设置稳固的标高，并用水准仪在各标杆上测一等高的水平线，每次从该水平线向下量测，并记下数据。

4.2.3监测内容：（1）降水前降水井内的水位；（2）降水稳定时井内最低水位；（3）各观测井降、灌前后的水位变化；（4）回灌前回灌井内的水位；（5）回灌井内水丘最高水位。

4.3基坑及周围建筑物监测。

4.3.1委托具有相应岩土工程监测资质的单位，进行基坑及周围建筑物稳定性监测，并且在基坑工程开工之前根据设计及有关规范，编写出基坑监测专项方案。

4.3.2监测主要内容为：原有建构筑物沉降；坑顶水平位移和垂直沉降；支护结构变形。监测时间从基坑土方开挖开始至地下室回填完成。

4.3.3监测频率：（1）基坑开挖过程中：一般1～3d测一次；（2）降、灌水前后水位差过大、或雨后测试数据变化大及开挖后期，应加密监测；（3）地下室封底及底板完成后，可延长监测时间间距。

5. 结束语

轻型井点降水在南通文艺之家工程中的运用，顺利实现了基坑降水，保证了基础施工，缩短了工期，对周边环境产生较低的影响，达到预期目标，取得明显的经济效益和社会效益。

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》，JGJT111-98.

[3]江正荣《建筑施工计算手册》.

[4]《基础工程施工手册》第二版.