深基坑管井降水的设计与施工

张晓东 祁秀峰 李艳武

【摘要】基坑降水影响工程的工期及安全，降水的成功与否直接关系到工程的质量和施工进度。本文从管井降水原理、管井设计、管井施工三方面介绍了管井降水技术。针对工程基本概况，对管井降水设计及施工要求作了探讨，阐述了管井施工中存在的问题及解决方法，证明了基坑管井降水方案的经济性与合理性。

【关键词】管井降水 深基坑 降水方案 施工

1 工程概况

渭南市抽黄供水工程是利用东雷抽黄二期灌溉工程太里湾枢纽一级站从黄河小北干流取水，向渭南中心城区、渭北煤化工工业区和卤阳湖开发区供水的Ⅱ等大（2）型工程。输水线路全长29.23km，主要采用单根DN1800mm， 0.6MPa的PCCP预应力钢筒混凝土管，设计流量3.25m?/s。

2 工程地质及水文地质条件

输水管线位于地下水以下，沿线经过的地貌单元有渭河二级阶地及渭河一级阶地，地下水位埋深约2.0～5.0m，且补给量大。地形总体上北高南低，地面高程355～382m。地势开阔，平坦。沿线穿越的地层有：

④层粉质壤土（ ），灰黄色，具大孔隙，土质均一，可塑～软塑，潮湿，层厚约11～13m，渗透系数K=6.23×10-4cm/s。

⑦层黄土（ ），浅灰黄色，土质均一，可见蜗牛壳，具针状孔隙，水下呈软塑状，层厚约7.0m，渗透系数K=1.79×10-4cm/s。

⑧层古土壤（ ），綜红色，团粒结构，含钙核及白色菌丝体，软塑，层厚2.0～3.2m。

⑨层黄土状壤土（ ），灰黄色，可塑，土质均一，可见针状孔隙，层厚大于8m。

工程区地下水主要为孔隙潜水，含水层为粉质壤土、黄土、黄土状壤土，地下水位埋深约2.0～5.0m。地下水主要由大气降水及地表径流补给，并随季节与气候变化，水位有深降变化，变化幅度一般为0.5～2.0m，通过入渗及泾流向渭河排泄。

3 管井降水基本原理和特点

管井泛指抽汲地下水的大直径抽水井。管井降水系统一般由管井、抽水泵（一般采用潜水泵、深井泵等）、泵管、排水设施等组成。管井由井孔、井管、过滤管、滤料层、止水封闭层等组成。

管井井点就是沿基坑每隔一定距离设置一根管井，或在坑内降水时每一定距离设置一根管井，每根管井单独用一台水泵不断抽取管井内的水来降低地下水位。管井井点具有排水量大、排水效果好、设备简单、易于维护等特点，适用于降水深度3～10m，地下水丰富的土层、砂层或用集水井排水法易造成土粒大量流失，引起边坡塌方及用轻型井点难以满足要求的情况下使用。

4 降水模型选择及方案设计

4.1 降水模型的选择

降水面积：选取输水管线比较有代表性的11+600～12+100段作为一个降水单元进行计算，降水基坑长（a）500m，宽（b）11m。

（1）含水层厚度：H=④层粉质壤土厚度+⑦层黄土厚度=18.5m；

（2）管井深度：

式中 ―降水井深度（m）；

―基坑深度（m），平均按6m算；

―降水水位距离基坑底要求的深度（m），取0.5m；

―水力坡度作用基坑中心所需增加的深度（m），取 =3m，见图4-1；

―降水期间地下水位幅度变化。根据地质资料， 取0.5m ；

―降水井过滤器的有效工作长度，取4.0m；

―沉砂管长度，取1.0m；

代入上式： =15m

降水模型按照潜水非完整井进行设计计算。

4.2 降水方案设计

（1）基坑等效半径r

（2）加权平均渗透系数K

（3）降水影响半径R

其中S=6+0.5-1.5=5m

（4）基坑总涌水量Q

（5）单井出水量q

式中：d—采用水泵抽水管的管径（m）；l—过滤器的有效工作长度（m）。

（6）管井数量n

考虑常规水泵的损坏维修问题，取1.1的富余系数。

（7）管井间距D

综上所述，本工程降水管井采用直径400mm的无砂混凝土管，管井深度为15m，井间距为17.03m，采用QX3-30-1.1型潜水泵，抽水流量为3m3/h，扬程为30m，功率1.1KW，抽水管径为32mm。

5 降水井施工

5.1 施工工艺流程

测放井位→泥浆池开挖→钻机就位、钻孔→井底座安装、下管→填滤料→洗井→成井→联网抽水。

5.2 钻孔

钻孔采用KQ-90型钻机钻孔，泥浆护壁，钻孔直径为55cm。钻进过程中，经常检查泥浆稠度、泥浆比重和含砂率，选择合适的参数作控制，以保证孔壁不坍陷、不缩径。钻孔深度以达到设计要求深度为准。

5.3洗井

井管安装好后，应立即进行洗孔，不可拖延，防止泥浆沉淀后淤塞滤网。洗井水泵采用WQ10-34-2.2污水潜水泵，将井管内的泥浆水抽出，直至出清水为止，洗井时间一般不少于2小时。管井结构形式见图5-1。

6 结束语

基坑管井降水由于土层水文地质条件的复杂性和环境的变化性，降水有关参数取值的准确性将直接影响管井系统涌水量的计算成果。因此利用水井理论必须与场地实际情况相结合，在降水实施过程中精细施工和管理，定时检测水位降深、涌水量，采用降水试验验证降水效果，进一步优化降水施工方案中的降水井参数。

参考文献：

[1]《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）[S].

[2] 姚天强，石振华.基坑降水手册[M].中国建筑工业出版社，2006.

作者简介：张晓东（1982年4月出生），男，四川省广安人，本科学历，主要从事工程项目管理和施工技术工作。