仪征市三元沟泵站工程管井的探讨

曹松宝，裴习军，赵国彬

(仪征市水利工程总队，江苏仪征 211400)

仪征市三元沟泵站工程管井的探讨

曹松宝，裴习军，赵国彬

(仪征市水利工程总队，江苏仪征 211400)

仪征平原地区为软土地基，地下水丰富，在仪征平原地区，进行水利工程和其他建筑工程施工，排水、降水是施工的关键。仪征水利工作者在平原地区水利工程施工中，积累了丰富的降水施工知识。本文通过三元沟泵站这一工程实例，总结了软土地基采用管井降低地下水的施工经验，就管井降水与轻型井点降水的应用条件、降水管井的计算与施工进行了探讨，以作为类似工程施工的借鉴。

工程;施工;降水

1 工程简介

1.1 工程概况

三元沟泵站位于仪征城区东部，建于三元沟与仪扬河交汇处，泵站可抽排、自排兼引水，系仪征市东部新城区排涝、换水的骨干工程，工程主要由站身及节制闸、进水池、上下游护坦等组成。泵站站身采用堤身式布置，总共七孔：其中六孔为泵室，每孔净宽3.1m，各安装一台900LZB－85型立式轴流泵，配160kW电机，六台机组设计流量13.0m3/s;另设节制闸一孔，净宽4.0m，设计流量10m3/s。泵站与节制闸设在一块底板上，泵站底板 19.2m×29.5m，面层▽ 0.65，底层▽ －0.45。

1.2 工程地质

该工程地处长江北岸的仪征平原圩区，地形平坦，地面高程在▽4.5m左右，勘区在钻深范围内为近代长江沉积层，地层松软，从工程地质角度，地基土可分为四层：

第1层素填土：灰褐色、棕黄色，松散，主要成分为细砂、壤土，分布在地面以下30～100cm.

第2层淤泥质重粉质壤土、淤泥质中粉质壤土：灰褐色、棕黄色，软塑状～流塑状，第一层以下，层底至▽0m左右，标贯N在3击左右。平均水平渗透系数为1.19 ×10－4cm/s。

第3层粉砂、细砂：灰色、稍密～中密，饱和，层顶在▽0m左右，层底北高(在▽ －4.4m)南低(在▽－12.5m左右)，N=14.7击。平均水平渗透系数为1.85 ×10－3cm/s。

第4层重粉质壤土、轻粉质壤土：深灰色，可塑状，在第三层以下，本次钻探至▽－20.0m，未见底。平均渗透系数为7.58 ×10－4cm/s。

2 降水设计

2.1 降水要求

2.1.1 降水深度

本工程埋设较深的底板有泵站底板与上下游翼墙底板，其中：泵站底板面层▽0.65，底层▽－0.45，上游一级翼墙底板面层▽2.0，齿坎底▽0.9，下游一级翼墙底板面层▽0.65，齿坎底▽－0.45，考虑到底板的施工，要求地下水降低至底板底面以下1.0m，上述施工区域的地下水要求降低至▽－1.45以下。

2.1.2 降水范围

本工程埋设较深的泵站底板与上下游翼墙底板南北外围总长44.5m，东西总长47.7m。

2.2 降水井设计

2.2.1 降水管井的布置

考虑本工程底板以下有一层：第三层粉砂、细砂层透水层，厚度在12m左右，同时本工程地基排降水范围较大的，降水要求较深，决定采用管井降水措施。

管井降水设计：布置8眼降水井，基坑南北侧布置3眼井，降水井距离东西向为20m，基坑东西侧布置3眼井，南北向为25m，两个方向的角点井共用，降水井包裹的范围为40m×50m(详见图1)，管井深24m，井管▽4.5～▽－19.5m，用无砂混凝土滤水管，管外包80目尼龙丝布二层井管外均匀充填滤料砂。

在泵站施工工场部位土方开挖至▽4.5m，与原地面持平时，进行管井施工。管井降水开始降水，且地下水位降低后，继续进行基坑土方开挖，进行泵站及上下游一级翼墙底板施工。

图1 三元沟泵站降水井布置(单位：m)

2.2.2 降水管井的计算

以群井进行降水计算，计算简图如图2所示：

图2 降水管井计算简图(单位：m)

确定降水管井的埋设深度：降水管井的埋深务必要保证使地下水位下降到基坑(槽)底面以下0.5～1.0m，可由下式确定(见图2)：

式中 h——管井底部的埋设深度(即管井总长)，m;

h1——基坑降水底面离地面的距离，m;

三元沟泵站地面▽4.5，基坑底面▽－0.45，h1=4.5－(－0.45)=4.95;

△h——降低后地下水位距基坑底面的安全距离，m，一般为0.5～1.0m(本处取1.0m);

L1——井点管中心到基坑(槽)中心线的水平距离，m;

i——水力坡度，一般取1/10;

L——滤管长度(暂取 8.0m)，m;

h'——井底不透水管长度，可一般布置2m不透水管。

上面水力坡度建议1/10，根据施工经验，偏小，为保障降水效果，h取24m。井底高程为4.5m －24m=－19.5m。

排水基坑L/B=50/40=1.25＜5

环型井点可以按假想的圆形布置，假想圆半径：

管井排水主要排▽0以下的水，渗透系数可以采用第③层水平渗透系数1.85×10－3cm/s。

式中 s——环型井点系统中心的降水深度，即原地下水位到井内水位的距离，原地下水位稳定标高▽2.48～▽3.25m，取平均高▽2.8m，管井中井水位为：

H——排水层厚度，排水范围内，排水层厚度H=12.0m;

k——土的渗透系数，k=1.85 ×10－3cm/s=1.85×10－5m/s=1.60m/d

基坑总涌水量Q(k=1.60m/d)：

单井平均出水量q：

根据以上计算，本工程安排井距为20m、25m，即在基坑上、下游各布置3眼井，井距20m，在基坑两侧各布置3眼井，井距25m，总计安排8眼井，井底钻至▽－19.5m。

经过施工实践，以上计算基本贴近工程实际情况，排水效果比较理想。以上计算中，井深安排较深，如果降水效果不甚理想，可适当加大抽水量，降低管井中水位，以增加降水效果。

3 降水管井的施工

三元沟实际使用降水井结构：井管内径32cm，外径38cm，一节一米，用无砂混凝土滤水管，井管两端各15cm采用C15混凝土实头。管井深24m(▽4.5～▽－19.5m)，管外包80目尼龙丝布二层，井管外径均匀充填滤料砂。管井最下面一节井管采用钢筋混凝土井管，并且管底用钢筋混凝土封底。

三元沟泵站工程降水井的施工工序如下：

a.机具进场：进场一台C－60钻机。

b.材料进场：井管按计划数量备料(每眼井24节，23节透水管，井底一节不透水管)，滤料砂、黏土适量同时进场。

c.测量定位：按设计所布井位进行测量，定出各井位，各井位中心打定位桩，埋设护筒，护筒用6mm钢板卷制而成，内直径60cm，护筒长0.6m，护筒埋深0.5m，出浆口高出地面10cm。护筒放入坑内，校正护筒中心位置和护筒垂直度。本工程管井中心位置要求不甚严格，误差可在0.2m左右，护筒垂直度误差不大于1%。护筒外侧周围填入黏土分层夯实。

d.钻机就位：管井周围场地整平，钻机部位用枕木铺置钻机工作平台，钻机安装在枕木上并整平、定位。保持钻杆垂直、对中，检查钻机安装是否稳固，检查钻具、电力系统，开挖泥浆池。

e.钻孔：钻机就位准确后，开机钻孔，鉴于本工程地质情况，钻进过程中适当添加少量黏土，泥浆采用较低的浓度。

f.清孔：钻孔达到设计深度成孔以后，即可进行清孔，将钻头提高，离孔底10～20cm空转，保持泥浆正常循环，以中速加入清水，把钻孔内悬浮钻渣、相对密度较大的泥浆换出，以达到清孔目的，注意防止坍孔。

g.清孔后及时安装井管，井管外预先裹80目滤布二层，管上端多留40cm滤布，以作管间连接，滤布用聚乙烯带螺旋状环绕固定，先下底部一节不透水井管(底部用混凝土封底)，底部一根井管用φ8mm钢丝绳兜底，井管外再用12号铁丝上下两道绑扎固定三根通长毛竹片，毛竹片宽4cm左右，三根毛竹片呈120°均匀分布，用三根毛竹通长方向夹紧井管，并上下连接井管。渐松钢丝绳，逐节将井管往下放，每放一节，将下节井管上端的预留外裹滤布覆盖至上节井管，并用聚乙烯带绑扎，再将井管用三根毛竹片用绑扎铁丝固定，重复进行下管，将24m井管全部下井。抽出钢丝绳，撤木枋。

h.填滤料砂：及时填充井管与钻孔孔壁间的中粗砂作为滤料，为防滤料砂落入井管内，可在管顶复盖木板，沿井管周边均匀灌填滤料砂，直至井口。滤料填筑高程：一般高出含水层0.5～1.0m，仪征地区地下水填深较浅，滤料常填至离地面1.0m左右，或至地面。

i.洗井：采用水泵抽水进行。

j.试抽：管井作现场抽水试验，以确定管井内水位、水位下降速度、抽水量，以配置适合的潜水泵。

4 问题讨论

4.1 管井降水与轻型井点降水适用的条件

管井降水与轻型井点降水是工程中常用的降水方法。降水范围大、降水较深时，常选用管井降水。另外管井降水与轻型井点降水，其选用主要由土壤渗透系数确定(见表1)。

表1 管井降水与轻型井点降水的选用范围

由上表可以看出，在土壤渗透系数较小、降水范围较小、降水深度也较小的情况下，适用轻型井点降水法;而当土壤渗透系数较大、降水范围较大、降水深度也较大的情况下，适用管井降水法。但有时土壤的渗透系数较小，而降水范围又较大，同时降水又要求较深时，能否采用管井降水法施工?根据仪征地区的实际工程的降水实践，在土壤渗透系数为10－4cm/s级时亦可采用井点降水，如：十二圩翻水站土壤渗透系数为搅桩4.0×10－4cm/s，土桥翻水站土壤渗透系数为10－5～10－4cm/s，泗源沟闸土壤渗透系数为1.12×10－4cm/s，这些建筑物地基土壤的渗透系数均较小，但在施工中均采用了管井降水，降水效果都较好。所以，由施工实践体会，就渗透系数的要求，管井降水应用的范围，要较规范上所确定的要广。采用管井降水时，因多种原因，降水效果不甚理想时，亦可在所需施工的建筑物底板四周增加轻型井点降水，以达到降水要求。三元沟泵站工程地基土渗透系数还是比较大的，降水效果还是比较好的。

4.2 降水管井的施工

仪征市已建的水利工程，如：十二圩翻水站、土桥翻水站、泗源沟节制闸、泗源沟套闸及较大型泵站等基本均采用管井降水，这些工程管井施工时，均采用了ZB－150钻机和钢筋混凝土井管，在钻孔的方法、泥浆的浓度、洗井要求、下井管等方面均按饮水井施工规范施工。这次采用了C－60钻机和无沙混凝土滤水管，施工方法也大大简化了，上面两种管井施工方法，前一种是规范要求的，后一种是简化的施工方法，其优缺点见表2：

表2 ZB－150钻机与C－60钻机施工对比

C－60钻机施工，大大加快了施工进度，提高了效率，节约了资金，同时由于成井施工速度较快，所用泥浆浓度较小，有利于增加井的出水量，目前在江苏、安徽、山东等地应用较多。通常的水井，井须要运用较长时间(一般是几年、几十年)，要求比较高，而降水井则是短时间使用(一般是几个月)，因此，本工程对降水井的施工进行了简化，实践证明，降水的效果较好。

4.3 降水管井施工要注意的问题

降水管井施工，排水量较大，排水范围也大，可能引起周边建筑物的沉降，因此，排水管井施工时，需要在排水区内，布置观察井，以观测排水效果，还要在排水区周边设置观察井，观察周边地层地下水降低情况，同时还要在周边建筑物基础特征位置，设置沉降观察点，以控制周边建筑物的沉降情况，如周边建筑物出现较大的沉降，则要暂停降水，待采取有效的保护措施(如施工防渗深搅桩或采取灌水措施)后，再行降水，以保证周边建筑物的安全。

张玉鹏．地基与基础［M］．北京：中国建筑工业出版社，2009．

Discussion of Engineering Tubular Well in Yizheng Sanyuangou Pumping House Project

CAO Song-bao，PEI Xi-jun，ZHAO Guo-bin
(Yizheng Hydraulic Engineering Headquarters，Yizheng211400，China)

Yizheng plains are provided with soft soil foundation and rich groundwater．Water drainage and elimination are important for constructing water conservancy projects and other construction works in Yizheng plains．Yizheng water conservancy construction workers have accumulated a wealth of knowledge in the aspect of construction precipitation from water conservation project construction in the plains．In this paper，the construction experience of reducing underground water by tubular well in soft soil foundation is summed up with Sanyuangou pumping house as an engineering example．The application condition of tubular well water elimination and light-type well water elimination，calculation and construction of water elimination tubular well are discussed，thereby providing reference for constructing similar projects．

engineering;construction;water elimination

TV52

B

1005-4774(2013)09-0026-04