井点回灌技术在地铁基坑工程中的应用

李 洪 庆

(广州市地下铁道总公司，广东 广州 510335)

井点回灌技术在地铁基坑工程中的应用

李 洪 庆

(广州市地下铁道总公司，广东 广州 510335)

介绍了井点回灌技术的原理，以某地铁工程为例，通过分析工程的地质及水文条件，对井点回灌技术设计方案作了论述，重点研究了其施工工艺及技术要求，指出该技术的应用有效控制了周边建(构)筑物的沉降。

井点回灌，基坑，地质，施工

0 引言

在地铁基坑施工中,为保证土方开挖及基础施工处于干燥状态或提高基坑边坡的稳定性,常采用降水方法将坑内或坑外地下水位降低至开挖面以下。但随着地下水位的降低,地基中原水位以下土体的有效自重应力增加,导致地基土体固结,进而造成降水影响范围内的地面和建(构)筑物产生不均匀沉降、倾斜、开裂等现象,严重时可能危及其安全和正常使用。 为了消除基坑降水对周围环境的影响,通常采用设置地下连续墙止水帷幕,将降水影响范围基本限制在基坑以内。由于地下连续墙止水帷幕存在可能没有伸入到隔水层,可能发生渗漏等现象，采用回灌法来消除基坑降水对周边环境的影响是比较经济、简便、可行的方法。该法借助于工程措施,将水引渗于地下含水层,补给地下水,从而稳定和抬高局部因基坑降水而引起的地下水位降低,防止由于地下水位降低而产生周边建(构)筑物不均匀沉降。

1 井点回灌技术原理

井点回灌是在井点降水的同时，将抽出的地下水通过回灌井点再灌入地基土层内，水从井点周围土层渗透，在土层中形成一个和降水井点相反的倒转降落漏斗，使降水井点的影响半径不超过回灌井点的范围。回灌井点以一道隔水帷幕，阻止回灌井点外侧的建筑物下的地下水流失，使地下水位基本保持不变，土层压力仍处于原始平衡状态，从而有效地防止降水井点对周围建筑物的影响。

2 工程概况

某地铁工程中间风井基坑西侧为某村民房建筑物，距离基坑最近为19 m。根据地质勘查报告显示有砂层②-2,②-3和③-1,③-2分布，其渗透性、富水性受其颗粒级配及粘粒含量影响，为中等透水、富水性较好。基坑开挖过程中可能会出现渗漏水、涌水等情况导致基坑外水位下降。为了预防因基坑外水位下降而导致的周边地表及房屋沉降，采取在基坑外设回灌井措施，在基坑外水位下降时采用加压回灌井建立基坑内外水系大循环，回灌井平面布置见图1。

3 工程地质与水文地质

3.1 工程地质

中间风井基坑61%区域为混合花岗岩地层，自上而下地层分别为：上部软弱覆盖层(埋深3 m～14.9 m)、强风化层(厚度约4 m)、中风化层(厚度约11.5 m，强度达53.7 MPa)、微风化层(主要位于左线，影响深度约10.5 m，强度高达104 MPa)。中间风井地质情况详见图2。

3.2 水文地质

本场地中主要有2层地下水：第四系砂层孔隙水和基岩裂隙水。基岩裂隙水为承压水，砂层孔隙水主要为承压水。本场地砂层②-2,②-3和③-1,③-2局部分布，其渗透性、富水性受其颗粒级配及粘粒含量影响，为中等透水、富水性较好。基岩裂隙水渗透性、富水性受其裂隙发育程度、裂隙充填情况影响，离散性较大，强风化岩(7H)与中风化岩(8H)为弱～中等透水、富水性较一般。从勘察期间地下水位测试结果来看，地下水位大致水平，基岩水、砂层水地下水位大致相当。推测砂层水与地表水体有着较密切的水力联系。②-2,③-1粒径较为均匀的粉细砂层，砂层在渗流作用下有流砂可能；②-3,③-2为粒径不均匀的中粗砂层，渗流作用下有管涌可能。

4 方案设计

回灌井的作用是将基底涌上来的水，通过抽水系统及回灌系统回灌到基坑外进行补充，使涌水量与回灌量相等，以达到整个水系不会产生失水影响。回灌井的回灌量与含水层的渗透性有密切关系，在不同渗透性能的含水层中，井的回灌量差别很大。在保持一定的回灌量与满足回灌效果的前提下，渗透性好的含水层中，回灌井中回灌等量的水所需的回灌压力较小；反之渗透性愈差，回灌井中所需的回灌井压力越大。

4.1 施工要求和技术保证措施

4.1.1 施工要求

1)回灌井上安装压力表及流量表，灌水量与压力要由小到大，逐步调节到适宜压力。

2)回灌井口要求密封，确保回灌时不漏水，同时回灌压力不宜过大，当回灌流量不明显增加时，回灌压力最好不要增加，否则回灌井周围易产生突涌，从而破坏回灌井结构。

3)回灌水体必须干净，不能是污染水体，否则会污染地下水。

4)回灌水体内不能有固体物质(如砂，土及其他杂质等)，否则会影响回灌效果。

4.1.2 技术保证措施

1)严格按设计要求及施工规范施工。

2)钻孔要确保孔位准确，孔距水平方向偏差控制在±100 mm以内。

3)做好每个孔的施工记录，进行施工前技术交底，包括孔号、孔径、孔长等要素。

4.1.3 施工准备工作

1)放线：首先通过测量放线精确控制回灌井的钻孔位置。

2)所有材料必须经过检验合格后才可使用。

3)组织机械、人员的进场，并做好机械设备的调试工作，根据桩径配置好钻头大小。

4)针对性的进行岗前安全教育。

4.2 施工工艺和方法

4.2.1 钻孔

钻孔采用钻机成孔，孔径35 cm，钻孔深度应比滤管底深0.5 m,以利沉砂。及时用干净粗砂将孔壁与井点管之间填实，然后冲洗井点(用自来水或空压机)直至清水。将井点管沉至要求的深度后,在孔壁与井点管之间填入粗砂不低于5 m，冲洗干净后回填粘土球，并分层压实，压实厚度2 m，地表向下2 m用1∶2水泥砂浆将其密封。管理系统采用直径10 cm及直径25 cm PVC管，其中下井的PVC管采用25 cm管，出水管采用10 cm管，以达到回灌量满足平衡要求。25 cm PVC管经试验在管顶以下2 m位置开始钻孔，管外包一层滤网。回灌井孔深以插入强风化层1 m深度为准，1号回灌井孔深为13.2 m，2号回灌井孔深为11.2 m，3号回灌井孔深为14.2 m，回灌井孔深见图3。

4.2.2 连接

用连接管将井点管与集水总管和水泵连接，形成完整系统。抽水时，应先开真空泵抽出管路中的空气，使之形成真空，这时地下水和土中的空气在真空的吸力作用下被吸入集水箱，空气经真空泵排出，当集水管存了相当多水时，再开动离心泵抽水。

4.2.3 回灌

1)启动。当潜水水位日变化量超过300 mm或累计变量超过500 mm时，即启动回灌。

2)停止运行条件。如因该场区水位下降是地下连续墙渗漏引起的，待堵漏完成后观测一段时间，若水位恢复正常，即可停止回灌。

3)回灌水源。回灌水源主要以基坑内抽水井的地下水作为回灌水，也可采用自来水作为回灌水源。

4)回灌压力。先期采用无压力回灌，当潜水水位无法满足目标要求时，或回灌量难以增加时可适当加压回灌，回灌压力不能过大，过大后会影响回灌井周边地层结构，回灌压力控制在0.05 MPa以内。

5)回灌井的监控。回灌过程中对基坑内观测井和基坑外观测井水位密切监控，要求水位观测每12 h一次。回灌井实施回灌的同时，基坑内抽水井正常继续运行，为了节约地下水资源可以采用抽出来的地下水进行回灌。通过控制每个回灌井上安装的止水阀控制回灌水量，降低排水口的水量，以达到整个水系的稳定性，回灌系统示意图见图4。

5 结语

根据第三方监测报告中的中间风井周边建(构)筑物沉降监测报表，在整个降水期间对各沉降观测点共进行了52次观测,停止降水半月后又作了一次沉降观测。周边建筑物共布设20个沉降监测点，离回灌井比较近的5个监测点沉降量较小，最大的沉降量为5 mm，而周边未设置回灌井的监测点，最大沉降量达到18 mm。可以看出，对于渗透性较好的土层，采用井点回灌措施,有效的保持了基坑外地下水位的稳定，控制了基坑周边建筑物的沉降，保障了周边建筑物的安全，避免地铁基坑施工对周边建筑物的影响。

[1] 赵建康,张 勇,崔 进.压力回灌技术在水源热泵系统中的应用研究[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，2010(3)：42.

[2] 姚 辉.回灌法在基坑降水中的设计与应用[J].工程勘察，2010(6)：46.

[3] 陆建生.深基坑工程回灌管井设计若干问题探讨[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，2013(8)：89-91.

Application of well point recharging technology in subway foundation pit construction

Li Hongqing

(GuangzhouSubwayCorporation,Guangzhou510335,China)

The paper introduces the principles of well-point recharge technology. Taking the subway engineering as an example, it discuses well-point recharge technology design scheme by analyzing hydrogeological engineering conditions, and mainly studies its construction technologies and technical demands, and finally points out that: the technology application effectively controls surrounding buildings subsidence.

well-point recharge, foundation pit, geology, construction

2015-04-22

李洪庆(1983- )，男，工程师

1009-6825(2015)19-0056-02

TU463

A