大口井排水法在送电线路工程中的应用

王佳，周磊，祁晨，赵璠迪

(北京送变电公司，北京 102401)

0 引言

北京送变电公司施工的滦河电厂－周营子220 kV双回线路工程G40铁塔基础位于电厂出口处。图纸标明地下3 m以上为沙土，3 m以下有水，实际施工现场调查结果与设计图纸相符。因该基础位于电厂出口处，进站线路较多，走廊十分拥挤。基础旁有一条土路为进出电厂的唯一道路，若采用传统施工方法进行排水，需要打出多口水井并占用大面积道路才能保障排水量，既阻碍交通，又浪费土地资源，不仅花费大量的人力、物力，而且耽误工期。再者因实际地形限制，该基础旁地势无法保障打出多口水井，达不到排水量的要求，在工期如此紧迫的前提下，无法保证按时完工，经实地调查后决定采用大口井排水法进行施工。

1 传统井点排水法

井点是指以降低地下水位为目的而打入地下的直径为5.0～7.5 cm的集水管下端部的开孔部分。井点施工法是按1～2 m间隔将一系列井点埋设在地下水面以下，使用强力真空泵强制性地吸取地下水的施工方法。吸出的水从吸水管通过旋转接头集聚到井点总管进行排水。井点施工适用于透水性稍低(透水系数10－4cm/s)的地层，抽水的可能深度一般控制在6～8 m。

降低水位的方法有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点及深井井点等，其中以轻型井点排水应用最为广泛。

传统井点排水法主要由井管(下端为滤管)、集水总管、水泵和动力设备等组成。实施前先将图纸与实际施工情况进行核对，核对无误后方可进行施工。施工前通过计算以确定井点位置及井点开挖深度。井眼打好后埋设井点管，然后用水泵将基坑中的水连续抽出，直至施工环境符合要求。

传统井点排水法有操作简单、实用性强等优点，在水坑开挖中经常被用到。但实际施工时需要在基坑周围打出大量井眼，占地面积大，增加了青苗赔偿，并且需要大量人力、物力，延缓了施工进度。

2 选择大口井排水法的理由

以滦河电厂－周营子220 kV线路工程G40铁塔基础为例，施工过程中受多重因素限制而无法采用井点排水法，最后决定采用大口井排水法进行施工(如图1所示)。与传统井点排水法相比，在拥挤的地段使用大口井排水法既减少了不必要的占地，又缩短了施工周期，节省了开支，保证了后续施工的顺利进行。

图1 G40铁塔基础施工平面图

3 实施过程及相关计算

以该220 kV线路工程G40铁塔基础为例，坑深为4.4 m，底盘为 5.8 m ×5.8 m，基础根开为 9.6 m，地下水位为3 m，3 m以上为含黏土细沙，以下为含黏土中沙及纯细沙，地形为平地。经实地调查，决定在线路小号侧距中心桩8 m处打出一个大口井，基坑考虑1 m的排水裕度。大口井排水法平面布置如图2、图3所示，在图2和图3中:1，2为抽水设备;3为井点管;4为基坑;5为原地下水位;6为含水层有效带;h0为地下水位深度;s为基坑中心降水深度;s'为原地下水位距滤管顶端的距离;h1为坑底距降低后水位面高度;h2为基坑深度;h3为降低后水位面距含水层有效带的距离;i=1/10为地下水降落坡度;l1为滤管长度(取l1=2m);l为井点管距基坑中心距;h为井点管埋设深度。

3.1 井点系统布置及有关参数计算

因为地形条件限制，井点按图2选取。

(1)井点管埋设深度计算。井管的埋设深度h应根据降水深度及储水层所在位置确定，但必须将滤水管埋入含水层内，并且比基坑底深0.9～1.2m，可按下式计算:

h ≥h2+h1+il=4.4+1+(1/4 × 8)=7.4(m)，

式中:h为井点管的埋置深度，m;h2为井管埋设面至基坑底部的距离，该工程即为坑深;h1为降低后的地下水位至基坑底部的距离，一般为0.5～1.0m，该工程取1.0 m;i为地下水降落坡度，环状井点为1/10，单排线状井点为1/4;l在该工程中取8 m。

(2)地下水位至虑管顶部距离

s'=h － h0=7.4 － 3=4.4(m)，

式中:s'为地下水位至虑管顶部距离;h按7.4m取值。

(3)含水层有效深度h3一般取决于s'与(s'+l1)的比值，见表1。

l1为虑管长度，取2 m。根据 s'/(s'+l1)=4.4/(4.4+2)=0.68 ，查表 1 并利用差值法得h3=1.79(s'+l1)=1.79 × (4.4+2)=11.46(m)。

(5)降水区范围中心处水位降低值s=h2－h0+h1=4.4 － 3+1=2.3(m)。

(6)根据地质报告选取，土壤渗透系数3m以上部分为含黏土细沙，以下部分为含黏土中沙及纯细沙。查表2可知，k取值范围为10～25 m/d，取k=20 m/d，k'=231.5 μm/s。

表2 不同土壤的渗透系数

(8)总涌水量计算。利用无压完整井涌水量计算公式，此时式中的h换成含水层有效带深度h0，无压完整井涌水量

单根井管极限涌水量

式中:qV1，qV2为涌水量，m3/d;x为井管至基坑中心的距离，m;r0为排水管的半径，m;k为渗透系数，m/d。

(9)校核地下水位降低效果

由以上计算可知，设计满足要求。

3.2 施工细节及效果

采用该方法施工与传统井点排水法类似，在埋设井点管前一般使用冲水管冲水，用急速水流冲刷土壤，逐渐在土壤中形成一个水洞，井孔成型后拔出冲孔管，立即把井点管插入孔内并及时填灌井点管及孔壁之间空隙。认真做好井点管埋设和沙滤层填灌，是保证大口井排水法顺利降低地下水位的关键。井点管埋设完毕后，即可接通抽水系统进行试抽水，检查有无漏水、漏气现象，以及出水是否正常。抽水应保持连续不断进行，若时停时抽，容易阻塞井管，中途停抽会导致地下水回升，正常的抽水规律为“先大后小，先浊后清”。做好准备工作后，检查并确认一切正常后方可进行抽水作业。

4 技术经济分析

由以下数据不难看出，采用大口井排水法累计工期缩短了1/3以上，费用节约超过一半，达到了预期效果。说明在地形拥挤地段进行水坑基础开挖，采用大口井排水法有很好的效果，而且使施工环境得到了根本改善。以G40铁塔基础为例，大口井排水法与传统施工方法比较见表3。

表3 大口井排水法与传统施工方法比较

5 结论

(1)与传统施工方法相比，大口井排水法避免了不必要的占地，利于在拥挤的地段采用，并且减少了土地资源的浪费，运用尽量少的土地成功完成了预定排水计划，使得施工正常进行。

(2)采用大口井排水法减少了占地，从而减少了青苗赔偿费和外部协调时间，大大缩短了工期，为工程早日完工赢得了宝贵的时间。

(3)使用大口井排水法，减少了施工过程中的人力和物力，节约了施工成本，增加了经济效益。

(4)大口井排水法在G40铁塔基础施工中的成功应用，为输电线路水坑基础开挖提供了新的思路和参考实例。

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