人工降低地下水位施工方法实践

郝文进

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

人工降低地下水位常用井点排水的方法，是在基坑周围埋下深于坑底的井点滤水管或管井，以总管连接抽水，使地下水低于基础底，一般低于施工面0.5～1.0 m，以满足在干地条件下的土方机械开挖、护坡施工和基坑边坡稳定等要求。

井点排水一般有一级、二级或多级轻型井点、管井井点、电渗井点、喷射井点和深井泵等，在选择类别时，需根据地质土类的渗透系数和降低地下水位的深度及投入设备的能力确定。轻型井点降水方法技术可行、经济合理，具有成本低、施工简便、耗能少等优点。

1 工程概况

内蒙古准格尔旗大路新区浓盐水再生利用工程位于蒙晋陕三省交界带，属于鄂尔多斯市域最东部的准格尔旗。工程所在地大路新区东临黄河，南为孔兑沟，西以呼准高速路为界，北到十准公路附近。

工程包括废水池、超滤膜池、污泥池及室外水池等11座水池，均为地下钢筋混凝土构筑物，埋深4.0 m，池底低于地下水位1.0 m。工程上部地质为松散状风积砂层，地基强度较低。下部为分布连续稳定的沙壤土，工作区地下水流向总体由西南向东北。地下水以大气降水垂直入渗及侧向径流补给为主，以蒸发及补给其北方向的大南沟河谷为主要排泄方式。

2 降低地下水位方案选择

在基础开挖中，揭露的地质情况基本一致，由于基础面积较大，在开挖面低于地下水位时，出现渗水、积水至涌水。考虑地质上部为砂层，基础在大面积开挖后，可能会出现较严重的流砂现象，边坡即使采用打板支护，也不能阻止流砂的塌陷、涌进，坡脚被掏空，边坡塌陷，四周地面随之下陷，直接影响施工及邻近建筑物的安全。鉴于这种情况，选用人工降低地下水位方法中的轻型井点降水方式。

3 轻型井点降水

3.1 设备确定

设备包括井点管、总管和抽水设备等，井点管采用直径38～55 mm的钢管，长5～7 m，管下段设管尖和滤水管。总管采用直径100～127 mm的钢管分节连接，每节长6 m，每隔0.8～1.5 m设置一个连接井点管接口。抽水设备选用真空泵、离心泵（流量30～50 m3/h），汽水分离器1台。

3.2 现场井点布置

该工程基础平面面积3 750 m2，土质为砂土，地下水由西南向东北流向，降低地下水位5.0 m，基坑宽36 m、长75 m，平面呈“刀”型，其特征为降水深度不超过5 m，渗水量一般，基坑面积较大，故选用单排线状环形井点布置方式。井点管距离基坑边坡开口不宜小于1.5～2.0 m，以防井点管漏气影响抽水效果，滤水管必须埋入含水层中，总管设置高度一般在开挖面上，沿地下水流向设置0.5%～0.8%的上仰坡度，水泵轴心要与总管为同一平面。当选择的真空泵抽吸较大时，总管及水泵置放于地面，考虑真空泵的水头损失，选择抽吸能力为地下6 m为宜。沿着排水总管设置排水沟，防止雨水及地面水流入施工区，并带入泥沙或淹没基坑。在水池构筑物施工超出地面时，必须按照设计要求对基坑要求回填部位进行填实，逐步拆除井点排水管。拔出的井点管孔应及时用粗砂回填，若设计时对地基有防渗要求，孔口上端2 m处用黏土填夯。

3.3 井点管埋设与使用

该工程地质为沙壤土层，直接利用井点管借助高压水冲孔，使其慢慢沉入，再设置连接总管的接头，拆除时，选用起吊设备配合人工拔出。在施工中，充分利用现场便利条件，采用借助高压水射入的施工方法，在井点水管连接总管的一端，先连接射水管，中间设球型阀门，上接旋动节管、高压胶管、压力泵等，射水前先将井点管垂直于孔位，利用高压水对着孔位点一边冲刷一边沉入，沉管时对井点管旋转。

井点管埋设时，冲孔深度应超出滤管底0.5 m左右，在埋管时井点管与孔壁间及时用粗砂灌实，回填接近地面时用黏土填塞严密，以防漏气。灌砂时，井点管的水被排挤上溢即为合格。埋设后，连接总管和抽水系统进行试抽水，主要检查漏水漏气现象、出水是否正常、井点管有无堵塞，发现异常立即检修。

3.4 注意事项

第一，轻型井点抽水时，应保持连续，正常的出水规律为“先大后小、先混后清”，如水量较小或比较浑浊，应立即检查处理。第二，用真空度来判断井点系统的好坏，必须经常观察管路系统，若联接不好，大量漏气，应立即检查并采取措施处理。第三，井点管淤塞问题可通过听管内水流声、手摸管壁感觉判断，若井点管振动说明堵塞，夏季和冬季主要靠手摸水管感觉冷热情况的简便方法检查。降水效果不好时，说明井点管内管淤严重，应逐个检查并使用高压水反冲洗或拔管重新埋设。第四，井点降水时应对降低水位区域内的建筑物进行沉降观测，以免发生沉陷现象。

4 轻型井点降水计算

轻型井点降水需要计算涌水量、确定井点管的数量和间距及选择抽水设备等。井点计算由于受当地水文地质、设备等因素影响，得出的数值只能为参考值。

4.1 涌水量计算

计算涌水量时，主要是确定渗透系数。首先进行小范围开挖，对渗水量进行观察和现场抽水试验，由于该工程基础地质为均质，故以半径为10 m的圆形作为单位试验区，圆心布置井点管，井点随着水量的抽排，进一步确定水位降落与水量、井点间距的关系。单位涌水量确定后，计算系统涌水量和井点管根数。

4.2 抽水设备确定

抽水设备主要按照地下水埋深和涌水量来选择，并考虑井点数量和间距。结合工程实际情况，工程中选择往复式水泵2台（1台备用）。经抽水系统运行，效果良好，完全满足施工要求。

5 建议

第一，在选择降水方式时，要充分考虑降水深度、水下土方开挖施工方式及护坡工程施工等整个工艺的时间跨度和工程质量要求。第二，要参考当地打井资料，通过试验确定合理的井点和间距。第三，对渗透系数很小的含水层可以采用间隙抽水方式降水。第四，轻型井点降水的关键是成井质量和抽水设备。要抓好管材、成井工艺的规范化安装，使抽水设备正常运行。在满足抽水流量、扬程时，尽可能选用小的泵径，并对抽水设备的性能参数进行校核。第五，发电机组要求电源可靠，同时考虑备用机组。第六，降水要求高的区段应按照先深后浅的施工原理分区域单独施工，以减少降水工程量。第七，估算好井点降水的总抽水量和降低水位的范围，设计好排水路径和容泄区。