轻型井点降水方案审查及施工运行监控

，

(上海宏波工程咨询管理有限公司， 上海 200232)

轻型井点降水方案审查及施工运行监控

吕罡，梁捷

(上海宏波工程咨询管理有限公司， 上海 200232)

轻型井点降水技术在水利工程、市政工程及浅基坑工程中大量运用。本文从如何审查轻型井点降水专项方案以及如何对轻型井点的施工及运行进行有效的监控两方面进行论证，并列举轻型井点降水计算实例，供其他类型工程参考。

轻型井点； 降水方案； 审查； 施工质量监控

1 轻型井点运用

1.1 适用范围

轻型井点利是用射流泵(也有用真空泵或往复泵)在运行时造成真空来抽吸地下水的。由于造成的真空度不高(不大于0.06MPa)，故轻型井点的井管长度一般都在6～7m。因此，轻型井点的适用范围就受到了限制，一般只能降6m深度以内的地下水(当然也可采用多级轻型井点增加降水深度，但已不常采用)。

另外，由于轻型井点是靠一定的真空度来抽吸地下水的，所以轻型井点较适用于在弱透水性的粉质黏土层和砂性土层中抽吸地下水。

1.2 在沟槽开挖中的应用

在地下水位较高的饱和软土地基上开挖市政工程埋管沟槽，常采用轻型井点降水。在沟槽开挖工程。轻型井点的布置方式一般包括：ⓐ在开挖沟槽的一侧布置，这是常用的一种布置方式(见图1)，其围护结构一般采用能挡土但不能隔水的横列板或槽钢；ⓑ在沟槽中间布置(见图2)。

图1 轻型井点布置在开挖沟槽一侧

图2 轻型井点布置在沟槽中间

在沟槽中间布置井点管时，应在开挖沟槽前预抽水两周以上，然后拔除移位到下一段沟槽中打设使用。一般需要布置两套以上轻型井点的狭长型沟槽。

在沟槽外一侧布置井点管，好处是轻型井点运行期间不影响沟槽开挖，但当沟槽周围有邻近的其他运行的地下管线(如正在运行的煤气管、电缆、油管或供水管)及建筑物时，会因地基土孔隙水被抽吸造成地基沉降而危及上述管线及建(构)筑物的安全。

在沟槽内布置轻型井点抽降地下水时，虽对周围环境影响较小，但会给沟槽开挖带来不便，需要在轻型井点运行两周左右时，拔除该开挖段沟槽内的井点管，然后开挖沟槽。

1.3 在浅基坑开挖中的运用

在浅基坑开挖中，轻型井点布置有两种方式：一种是布置在放坡开挖基坑的坑顶四周地面上，如图3所示；一种是布置在有围护结构的基坑内侧，如图4所示。

图3 轻型井点布置在基坑坡顶四周

图4 轻型井点布置在基坑内侧

在放坡开挖的基坑坡顶四周布置轻型井点降水(位于郊区的水利工程浅基坑大都采用该方式)，有利于基坑土方开挖，也有利于边坡的稳定，边坡坡度也可以放得陡些，如原来1∶2的边坡坡度可改为1∶1.5，节省土方开挖量。但当基坑周围有邻近的其他各类地下管线及建筑物时，轻型井点运行期间会因地基土孔隙水被抽吸造成地基沉降而危及上述管线及建(构)筑物的安全。

在基坑内侧布置，虽对周围环境影响较小，但对基坑开挖会有一定影响，需要在基坑土方开挖时，挖土机械小心保护轻型井点管。

2 对轻型井点降水方案的审查

对施工单位上报的轻型井点降水专项方案，应从以下几个方面进行审查：

2.1 轻型井点的平面布置审查

狭长形沟槽轻型井点的平面布置，可参照图1和图2的方式。采用单排布置时，应在沟槽的两个端头将轻型井点各向外延长1～2倍沟槽的宽度。当沟槽宽度较宽(B≥3.5m)，也可采用在沟槽两侧平行布置轻型井点，如图5所示，这时两排轻型井点应在沟槽的两端头连续封闭。每套轻型井点总管应隔开，不能套与套相连贯通。

图5 轻型井点平行布置在沟槽两侧

对于面状的浅基坑，轻型井点的布置可采用图3和图4的形式。

2.2 轻型井点降水坡降(或称漏斗曲线)和降水深度的审查

轻型井点单排布置时，降水坡降如图1、图2所示。降水坡度一般按1∶4绘制降水漏斗曲线。

审查轻型井点单排布置在沟槽一侧时，要看降水漏斗曲线是否位于槽底以下0.5m，否则槽底会有地下水未被轻型井点抽降，不利于埋管施工。

对于环形封闭布置的浅基坑的轻型井点，如图3所示，内侧的降水坡降一般为1∶10～1∶12(超过一个月的降水，可按1∶15)，外侧的按1∶4绘制降水漏斗曲线。

审查封闭的轻型井点布置剖面图时，也要看降水漏斗曲线是否位于坑底以下0.5m(通过计算审查)，如图6所示。

图6 封闭的轻型井点布置剖面

计算公式如下：Hw=Hw1+Hw2+Hw3+Hw4

Hw≤7.2m

式中Hw1——基坑开挖深度,m；

Hw2——降水水位距坑底的距离，一般取Hw2≥0.5m;

Hw3——降水坡降，Hw3=ir0;

i——水力坡度，降水时间短时，取i=1∶10，降水时间长时(一个月以上)可取1∶15;

r0——环形井点布置时的等效半径,m;

Hw4——滤管长度，一般取1.2m(用旧的井点管时，按实测取值)。

2.3 降水出水量计算审查

降水出水量计算应包括基坑(或沟槽)出水量和轻型井点出水量的计算。基坑(或沟槽)出水量的计算重点要审查两点：

a.轻型井点由于降水深度一般在6m以内，因此轻型井点只能抽降潜水含水层和浅层砂质粉土层所含微承压水。故应采用潜水完整井的计算公式来计算整个基坑(或沟槽)的出水量。

b.面状基坑和沟槽的潜水完整井的计算公式是不一样的，不能套用错公式(参见降水技术规范)。所谓的潜水完整井，是指井管底端位于下面不透水层(相对而言，不是绝对的，如：粉质黏土层、淤泥质粉质黏土层和黏土层，渗透系数小于10-6cm/s，均可认为是不透水土层)的层面处。

轻型井点的出水能力，与滤管结构、所抽降地层的渗透能力、成孔填灌滤料的施工质量、井点的真空度(所有接头的密封程度)及射流泵的完好性能程度等相关。

2.4 轻型井点使用根数的审查

根据基坑(或沟槽)的总出水量和轻型井点的每根出水能力，应通过计算确定需使用的根数。

n=1.1Q/g

式中Q——基坑(或沟槽)总出水量，m3/d；

g—每根轻型井点管的出水能力(根据地层渗透能力，施工设备性能质量和成井施工质量定)，一般取g=35～60m3/d。

2.5 轻型井点所配置的套数审查

可参考下表确定(按井点管间距1.2m计)。

轻型井点的配置情况表

3 轻型井点成井施工质量监控要点

3.1 井点设备的检查

3.1.1 对井点管的检查

一般φ48井点管长6～7m，底端有1.2m长滤管，滤管上的开孔率控制在15%～20%。开孔孔径φ12～φ18，外缠两层30～80目的滤网(尼龙网或金属网)。为了增加透水效果，在缠滤网前，一般应在滤网与钢管之间设置5根φ6垫筋。见图7。

图7 井点管结构剖面

若利用旧井点管，应对进场的旧井点管进行拆网清洗检修，调换新滤网，管身除锈刷防锈漆。

3.1.2 对真空抽水泵的检查

一般使用射流真空泵。该泵有两种型号，分别为7.5kW和15kW。不论是新泵还是旧泵，均应检查泵体完好性、管路接头密封性、电机与泵体的连接止水及压力表和真空表的校检合格证书等。

3.2 成孔质量的控制

一般用高压水泵(压力不小于1MPa)及专用的冲孔钢管(φ48，底部有可拆卸的带有喷射孔的冲孔器)来进行成孔。成孔直径一定要达到φ300，成孔深度应比井点管长50cm。如图7所示。

不能用井点设备的射流真空泵代替高压水泵冲孔。这样做不但很难达到φ300冲孔直径，而且冲孔速度慢易塌孔。

成孔时要求冲孔管垂直度控制在1%以内。

3.3 填灌滤料质量控制

成孔结束后，应在冲孔管继续冲孔3～5min后拔除冲孔管，立即在孔内垂直沉放井点管。

当井点管沉放在孔底后，再上提20～30cm，然后沿管四周填灌中粗砂滤料至管口下1m左右。在填灌滤料的同时用自来水管插接井点管，同时进水返洗孔内泥浆。值得注意的是，应严格控制用不干净的粉细砂作为滤料使用。

3.4 黏土封孔的质量控制

井点管管口下1m，应用优质黏土(或直径为φ20左右的封干商品黏土球)进行四周均匀封填。要求在封填时，做到分层(厚度控制在30cm左右)捣实。捣实工具最好用φ100的封底钢管，沿井点管四周连续捣实3遍。

黏土封填的质量好坏，直接关系到抽水时的真空度，因此必须引起高度重视。

3.5 连接短管(又叫弯连管)的质量控制

井点管与总管的连接短管一般采用透明塑料管，用18号铅丝绑扎。如能用专用管箍连接则更好。

在井点试抽水时可通过眼看、耳听和手摸等方式进行是否漏水漏气检查。

3.6 真空抽水泵的安装高度控制

真空抽水泵安装高度应与抽水总管的标高相同，不得高于抽水总管，但允许低于抽水总管。这主要是由于射流真空泵等真空抽水泵的真空度最高只能达到0.06MPa，安装高于0.06MPa真空度的真空泵很难抽出地下水。

3.7 试抽水检验

每一套轻型井点全部安装完成后应进行试抽水，检验井点管的出水情况和真空泵的工作状态。

要仔细观察每一根井点管的出水情况，按规范规定，每一套轻型井点应有90%以上的井点管出水，且相邻的3根井点管不得同时失效，关键部位的每个井点管均应有效。

对每个连接井点管的塑料弯连管，要检查连接处是否漏气漏水。若有漏气漏水情况，应进行紧固处理。

通过观察塑料弯连管，可以看到井点管的出水情况。如果气泡多，说明井点管出水少。如果俯身用耳朵贴着弯连管听，出水不好的井点管是“呼呼”的出气声。而用手摸塑料弯连管，也可以感觉到井点管是否出水。如果塑料弯连管手感温度与当时大气温度是一样的而不是冬暖夏凉(地下水基本上是常温18℃)，则可以判定井点管失效了，没有地下水被抽出来。

检查真空泵的真空表所显示的真空度，如果真空度在0.06MPa或稍微低一点，说明这套轻型井点系统的真空度是正常的，基本上没有漏气。如果真空度不大于0.05MPa，说明这套轻型井点系统必有漏气的地方，在试抽检验结束后立即组织人员检查漏气点并及时堵漏。

对真空泵机组的电机轴与泵连接处轴瓦盘进行检查，若发现漏水，也要停泵进行检修。

4 轻型井点运行阶段的监控

每套轻型井点在正式投入运行后，应进行以下监控：

a.每天应巡视三次井点系统的工作状态，包括真空泵的工作压力、真空度，电机的电流、电压，泵体温度和抽水状况，发现问题应及时处理，使抽水真空泵处于正常工作状态。

b.对每一根井点管进行巡视检查(眼看耳听手摸)，察看是否正常出水。若发现相邻三根井点管均失效不出水了，应立即组织人员补打井点管。

c.观察基坑(或沟槽)挖出土的干燥状况和坑底是否有渗水析水现象。一般要求基坑在开挖前应提前两周降水。若坑底仍有渗水现象，一是可能预抽水时间不够，二是可能降水方案本身有问题，不能降到坑底以下0.5m。若是抽水时间不够，可以停挖几天后再挖。若降水方案有问题，应组织设计及施工人员开会商量处理方案。另外，应在坑内外设置几口观测井，可通过测量观测井水位来判定降水效果。

d.对周围环境影响进行监控。轻型井点在降水运行期间，会因地下水的被抽吸而引起地基固结沉降。沉降范围是在轻型井点降水漏斗曲线所包络之上的地基土。

在受影响的范围内若有各类地下管线及建(构)筑物，都会随着地基沉降而跟着降，从而出现管线断裂和建(构)筑物的歪斜或墙体裂缝等现象，影响其使用功能，甚至会出现安全隐患(如：煤气管漏气引发火灾，自来水管漏水喷射水柱及建(构)筑物坍塌等)。因此在降水期间应沉降观测点和水位观测井进行监测，并且值班巡视，发现问题及时处理。

5 轻型井点降水计算案例

某工程地下室基坑平面尺寸如图8所示。基坑底宽10m，长19m，深4.1m，挖土边坡为1∶0.5.根据地质勘查资料，该处地面下0.6m为杂填土，该层下面有6.7m的细砂层，再往下为不透水的黏土层。

现用轻型井点设备人工降低地下水位，然后机械开挖土方。对该轻型井点系统进行计算。

图8 某工程地下室基坑布置

5.1 井点系统的布置

该基坑平面尺寸为14m×23m，布置成环状井点，井点管离边坡0.8m。要求降水深度s=4.50-1.00+0.50=4.00m，故用一级轻型井点系统即可满足要求，总管和井点布置在同一水平面上。

由井点系统布置处至下面一层不透水黏土层的深度为2.2+5.1=7.3m，现有井点管长度为7.2m(井管长6m，滤管长1.2m)，故滤管底距离不透水黏土层只差0.1m，可按无压完整井进行设计和计算。

5.2 基坑总涌水量计算

含水层厚度：H=4.5+2.2=6.7m；

降水深度：s=4.5-1.0+0.5=4.0m；

土的渗透系数：根据地质勘查资料，该细砂层渗透系数K=5m/d；

基坑总涌水量计算：

=419m3/d

5.3 计算井点管数量和间距

在基坑四角处井点管应加密，如考虑每个角加2根井管，则采用的井点管数量为22+8=30根。基坑平面井点管周长为2(24.6+15.6)。井点管平均间距为：

布置时，为了机械挖土开行路线，宜布置成端部开口(即留3根井点管距离)，因此实际需要井点管数量为：

6 结 语

对施工单位报送的轻型井点降水方案应由总监理工程师按以上几个主要内容进行审查，审查通过后须严格执行。在轻型井点施工过程中，监理人员应到现场监控施工质量，确保每根井点管都能正常出水。在井点降水运行期间，监理人员应加强巡视检查，一旦发现井点不出水或真空泵真空度明显降低，应立即告知施工单位处理。同时，监理人员在现场巡视时，还应观注降水对周围环境的影响情况。

Light Well Dewatering Plan Review and Construction Operation Monitoring

LU Gang, LIANG Jie

(ShanghaiHongboEngineeringConsultingManagementCo.,Ltd.,Shanghai200232,China)

Light well dewatering technology is widely applied in hydraulic engineering, municipal engineering and shallow pit engineering. In the paper, how to review light well dewatering special plan and how to effective control light well construction and operation are discussed. Light well dewatering calculation examples are cited as example, thereby providing reference for similar projects.

light well; dewatering plan; review; construction quality control

TV52

A

1005-4774(2014)09-0000-03