三级轻型井点在深基坑降水中的成功运用

马 黎 明

(中国水利水电第十二工程局有限公司，浙江 杭州 310004)

三级轻型井点在深基坑降水中的成功运用

马 黎 明

(中国水利水电第十二工程局有限公司，浙江 杭州 310004)

以山西引黄北干线墙框堡末端调节阀室深基坑降水工程为背景，根据设计提供的地质资料并结合现场的实际情况，通过详细的计算和方案比较，选用了三级轻型井点降水方案，同时阐述了该方案的施工技术要点，指出该方案成本低廉，降水快速，完全能够满足施工质量和进度要求。

调节阀室，土质深基坑，轻型井点，三级降水

1 工程概况

山西省引黄北干线墙框堡水库位于大同市南郊区，墙框堡末端调节阀位于墙框堡水库进水系统前端，上口与PCCP管道相连，下口与墙框堡水库的进水箱涵相接，旁边有一根PCCP旁通管路与墙框堡水库出水系统相接。墙框堡调节阀室为深基坑施工，阀室结构基础尺寸为24.5 m×19.5 m，基坑深度为11.5 m，集水井部位深度为12.1 m，地面以上建筑物高16 m左右。因阀室三个方向都有管道相接，基坑需要大开挖。

1.1 工程自然条件

1.1.1 水文气象

墙框堡调节阀室地处内陆深处，属温带季风大陆性气候。多年平均降水量371.4 mm，其中76%的降水量集中于6月～9月。夏季受西太平洋副热带高压影响，天气干燥炎热。冬季受蒙古冷高压的控制，气候干燥寒冷。多年平均风速2.9 m/s，最大风速可达26.6 m/s，风向多为西北风；最大冻土深度186 cm。

1.1.2 工程地质

调节阀室位于口泉河洪积扇中部地段，地形较平坦，上部为第四系全新统冲积低液限粘土及含砂低液限粉土，地下水埋深浅，勘察期间地下水位埋深约3.5 m，含水层主要为第四系全新统中上部的低液限粘土所夹的粉砂和含砂低液限粉土，隔水层为下部低液限粘土，隔水顶板分布高程一般为1 008.13 m～1 017.37 m。坝基土层多具中等压缩性，地下水水位以上土层多具轻微～中等湿陷性，存在湿陷压缩变形和沉降变形。基础下20 m深度范围内的饱和土层大多为不液化土，在部分地段局部段存在液化土。在不考虑防渗措施的工况条件下估算渗透量为1.85×104m3/d。低液限粘土的渗透变形型式以流土型为主，其临界水力坡降为0.65，允许水力坡降为0.3。

2 降水方案设计

2.1 设计条件

2.1.1 地下水状态描述

根据工程概况地质描述，本次勘探深度范围内揭露场地地下水类型浅层为潜水，以第③1及③2层土为主要含水层，主要受大气降水及地表水渗流补给，其下地下水类型为承压水，以第④2层粉细砂为主要含水层，以第④1层粉质粘土为相对隔水层，主要受侧向径流补给。勘探期间测得各孔初见水位埋深在地表下3.50 m～5.50 m，标高1 031. 50 m～1 028. 85 m；地下水由西北向东南径流。潜水水位季节性变化幅度约1.0 m。

2.1.2 基坑开挖深度

墙框堡水库工程项目基坑开挖深度约为11.5 m，集水坑处最深达12.1 m。

2.2 降水方案

本基坑地下水降排主要采用轻型井点分级降水方案。该方法降水效率高、施工工期短、工艺成熟、造价低廉。

2.3 基坑涌水量计算

轻型井点水量计算。

轻型井点降水计算如下：

1)水位降深。

基坑地下水位取布设轻型井点面高程，基坑中心处地下水位降到建基面以下100 cm，即降至1 023.35 m高程。要求每级井点降低地下水4.3 m左右。

2)井点管长度。

L=S+X/10。

其中，L为井点管长度，m；S为地下水位降深，取4.3 m；X为基坑中心与井点管距离，取30 m。

计算得：L=7.3 m，取8 m。

3)影响半径。

估算轻型井点降水的影响半径：

r=2×s×√(H0×K)。

其中，r为井点降水的影响半径，m；s为要求降低的水位，m；H0为含水层底板到地下水位的距离，取15 m；K为渗透系数，取平均值1.85×10-4cm/s，即0.159 84 m/d。

计算得：r=13.3 m。

4)假想大井引用半径。

R=η√(F/π)。

其中，R为假想大井引用半径；η为井系数，取 1.18；F为基坑降水面积，取400 m2。

计算得：R=13.32 m。

5)每天总涌水量。

Q=1.366×K×(2H0-S)×S/lg[(R+r)÷R]。

其中，Q为涌水量;K，H0，S，R，r同前。

计算得：Q=86 m3/d。

6)单个井点极限抽水量。

q=π×d×ι0×17.5×3√K。

其中，q为单个井点极限抽水量，m3/d；d为井点管内径，d=0.05 m；ι0为滤水管长度，ι0=1.0 m；K同前。

计算得：q=1.49 m3/d。

7)井点管数量。

n=Q/q。

其中，n为井点管数量；Q，q同前。

计算得：n=57.7根，取60。

8)井点管间距。

Ld=La/n-1。

其中，Ld为井点管间距；La,n同前。

计算得：Ld=1.237 m，取Ld=1.2 m。

根据对本工程周边降水及水量情况调查，周边水的截流情况及周边项目的降水流量及本工程涌水量计算，本基坑采用单根管井8 m，间距1.2 m来布置本工程的降水井点管。

2.4 降水布置

2.4.1 轻型井点布置

轻型井点降水沿坡面采取三级降水，开挖坡度为1∶ 1，整个坡度设置三级马道，井点降水根据三级马道来布置。从上至下第一级马道在地面以下2.0 m(水位线上1 m处)，马道宽1 m；第二个马道在距离原地面6.0 m位置，马道宽1.5 m；第三级马道设在距地面垂直距离10 m，即距离基坑最低开挖面2.1 m位置，马道宽1.5 m。三级马道位置均是布设轻型井点的位置。

一级轻型井点在第一层基坑开挖之后，即待基坑开挖到距原始地面2.0 m高程时，沿马道四周进行井点布置。

二级轻型井点降水在基坑开挖到第二级马道高程时,沿二级马道四周布置轻型井点。

第三级轻型井点管在基坑开挖到第三级马道高程时进行布置。

轻型井点管采用DN48 mm PPR管，布置间距1.2 m，单根井点长度8 m，下端3 m制作成滤管，管壁上梅花形布置小孔，用纱布缠裹后，铁丝扎紧，底部用塑料管扣封死。

2.4.2 降水平面布置

本工程降水井位置详见图1，图2。

3 三级井点降水施工

3.1 施工放样及准备

3.1.1 定位放线

定位放线工作是施工准备工作中的一项极重要的技术工作，它直接关系到工程的部位准确度，是控制工程质量的第一个特殊工序。测量放线工作由持有资质证书的专业测量人员实施。工程定位控制点精确放出后，做好控制点的保护，并做好定位放线记录。定位放线成果经项目部检验合格后，必须报工程监理复验，未经监理单位或甲方指定的专业测量单位签认，不得进行下道工序施工。

3.1.2 施工用电及设备准备

轻型井点降水的关键是排水不能中断，降水的快慢和降水的效果及效率取决于水泵的抽排是否连续，因此必须配足备用电源。本工程每台井点泵1.5 kW，每台泵带4根井管，三级降水同时工作总计需要110台水泵，则至少用电功率为165 kW，因此配备200 kW的柴油发电机组。为避免水泵长时间工作损坏而影响抽排水，按20%的比例配备用水泵，即至少需要配备22台水泵备用。

3.2 轻型井点施工

3.2.1 轻型井点布置

1)由于本工程地下水位埋深相对较浅，基坑开挖最深达12.1 m。故布置三级轻型井点进行降水。一级井点布置在距原始地面高程2.0 m位置的马道上，二级井点布置在距离原始地面6.0 m的马道位置,三级井点布置在原始地面以下10.0 m，即距离基坑开挖底面2.1 m位置。轻型井点管直径48 mm，总管直径80 mm，配套V5型真空泵和3BA-9型离心泵。

2)井点布置环基坑布置，单根井管深8 m，间距1.2 m。

3.2.2 轻型井点施工

1)井点管采用DN48 mm PPR管，布置间距1.2 m，轻型井点降水的井点均匀布置在马道上,单根井点长度8 m，下端3 m制作成滤管，管壁上梅花形布置小孔，用棕皮或纱布缠裹后，铁丝扎紧，底部用塑料扣封死；多根轻型井点联合接引到共用总管，总管用DN80 mm钢管，单根长度4 m，法兰连接，总管上间隔2 m布置48 mm直径接头，接头管使用48 mm直径橡胶软管。

2)轻型井点管的埋设采用射水法，100 mm直径十字形射水器安装在48 mm直径钢管上，用软管接2英寸潜水泵，射水成孔同时用人力下压和转动，成孔深度大于井点管埋设深度0.5 m左右，成孔后随即下井点管和灌中粗砂，孔口用粘土封闭。

3.2.3 轻型井点抽水

抽水前先试抽，检查管路是否有漏气、漏水及淤塞现象，正常出水后开始投入使用，抽水过程中经常检查是否有异常现象，并及时维修。

3.2.4 降排水过程控制及处理

轻型井点孔进行回填封堵，采用砂石料回填，水夯法夯实。当井点降水水泵开始工作后，必须专人24 h看管。看管人员必须具有丰富的降排水经验，对水泵、水管及其工作原理非常熟悉，并能简单判断、排除水泵故障。看管人员必须每30 min巡视一次，查看每台水泵的工作状态是否正常，巡视每个井管是否有水排出，对渗漏的接口及时进行处理等等。让每台泵都工作，每根井管都出水，每滴水都通过总管排出到基坑以外。

3.2.5 排出基坑水的处理

对排出基坑的地下水，为了防止其在就近地表渗入地下，又返回到基坑，所以排出的水通过总管并沿附近的水沟明排的越远越好，本工程至少远离基坑200 m以上。

4 降水效果控制及注意事项

通过对人员控制，材料控制，施工设备控制，监视和测量装置控制，特殊施工过程控制等，来确保基坑的施工质量及降水效果。

4.1 降水设施保护

1)对施工中已安装布设完成的井管、水泵等进行标识，并采取有效措施进行保护;2)土方开挖时不得损坏已施工完毕的井管、水泵及排水通道等;3)地下结构施工时，不随意拆卸基坑边坡防护结构;4)做好基坑周边及基坑内的排水工作，及时对雨水、施工用水、生活用水等进行抽排，防止明水对基坑护坡的冲刷和浸泡。

4.2 过程中应注意的事项

1)优化降水方案和参数来降低降水费用。由于井点数量多，施工周期长，可采取分施工段抽降水和优化降水参数等措施来降低降水成本和费用。通过一级的降水成果和开挖揭露的地层，及时优化降水参数，井点管数量和间距调整，从而减少投入、降低费用；2)从工程和降水运行降低成本。轻型井点的费用由成井费用、设备费、运行维护费和电费组成，通过最终分析，抽水电费占降水费的40%左右。施工中应合理组织和调度，加快基础和回填施工进度，缩短工期以减少降水时间，降低成本；降水稳定后，通过间隔抽水、间断抽水等方式减少抽水时间，节约电费；3)合理调整开挖坡比，减少开挖工程量；4)加强降水过程观测。降水过程一般为先大后小，先浑后清，如果长期浑浊并有泥沙抽出，应停止抽水以免塌孔，造成降水失败；5)降水前尽量别扰动原土。

5 结语

1)通过降水过程观察，降水效果非常显著，整体降水5 d～7 d，地下水降水漏斗基本稳定，水位降低值大于原设计值，为基础施工创造了良好的施工条件;2)基坑降水直接关系到深基坑施工的成败与否，对于地下水丰富，地质条件较复杂，降水深度大，并含有多个不透水层时，采用多级轻型井点降水的方案是可行的;3)降水过程中定期观察，分期施工时逐步调整和不断优化方案，对基础底板施工完成并回填后，撤出最底层的井点降水，当地下建筑物结构完成防水层施工并回填后逐级撤除降水。根据工期要求采取分层降水、加快施工进度等措施尽量缩短降水时间，使之达到经济、合理。

The level three light well point program successfully applied in the deep foundation pit dewatering

MA Li-ming

(SinohydroBureau12Co.，Ltd，Hangzhou310004,China)

Based the deep foundation pit project of Qiangkuangbao regulating valve chamber in Shanxi North Main Line, the paper selects the three light well point dewatering scheme according to the geological documents and site conditions and the calculation, as well as the detailed comparison of schemes, illustrates the scheme construction technique points, and points out the scheme is economical with speedy dewatering, and it can meet the construction quality and progress requirement.

regulating chamber, soil deep foundation pit, light well point, three light well

1009-6825(2014)34-0061-03

2014-09-29

马黎明(1974- )，男，高级工程师，一级注册建造师

TU463

A