水利工程施工降水方案浅析

李 硕

水利工程涉及的工程地质情况复杂，工程建筑物常处于高地下水位处，为保证基坑开挖时的施工安全和施工质量，基坑开挖时应保证地下水位降低至最低开挖面0.5m以下。因此，在基坑开挖的过程中若遇到地下水较大，集水抽排无法满足排水需求时，施工降水则成为施工中必不可少的一项措施。

1. 工程概况

本项目为：地下混凝土箱涵，全长6.53km，采用 2 孔 3.0×3.3m（宽×高）钢筋混凝土结构，共436个管节。

标段经工程勘测得知地质情况如下：地下表层土为0.8～0.9m厚的杂填土，其下为含黏土的粗砂土层。

采用管井降水的方式进行施工降水工程施工。

2. 地质和水文条件

2.1 地质概况

根据区域地质资料及勘察成果，勘探深度（45m）范围内，工程区的地层为第四系全新统地层，大部分为冲洪积成因，局部夹有湖沼积成因的地层。现将地层有老至新分述如下。

第四系全新统下段冲洪积（Q41 al+pl）地层：岩性主要有壤土、粘土，局部夹有砂壤土、细砂透镜体。

第四系全新统中段冲洪积（Q42al+pl）地层：岩性主要有细砂、中砂、粗砂、壤土及砂壤土等。

第四系全新统中段湖沼积（Q42l+h）地层：岩性主要有粘土、壤土、砂壤土等，局部夹有粉砂、细砂。

第四系全新统上段冲洪积（Q43al+pl）地层：岩性主要包括壤土、砂壤土、细砂等，局部分布有黏土、粉土及粉砂薄层。

第四系全新统人工堆积 （Q4r）地层：岩性主要为素填土及杂填土，色杂，松散～中密，干渠的局部渠段分布。

2.2 水文条件

工程现场现状属季节性输水灌溉渠道，兼有向城市供水任务后将变为常年性输水干渠。工程区地下水类型为第四系孔隙潜水，地下水埋深2.5-10m左右。

3. 分析计算过程

井点管长9m，直径50cm；滤管长1.2m，直径50cm；

3.1 井点系统的布置

根据箱涵一般段管身的尺寸，确定基坑下口尺寸：箱涵每边预留1m的工作面，则每仓下口为15×9.3m2。

一是井点管平面布置

井点管距离基坑边1.0m布置。基坑短边井点管中心至基坑中心的水平距离为（基坑开挖按1∶1.25，深度按6.7米计算）

L=7.3/2+1+6.7/1.25+1=11.01m

二是井点管埋设深度布置

井点管上端外露地面0.2m。

H′≥H1+h+IL,所以 h≤H′-H1-IL

h=(9-0.2)-6.7-11.01×1/10=0.999m>0.5m

相关规范要求，基坑开挖时应保证地下水位降低至最低开挖面0.5m以下。

此时经坑中心处的水位降落值（沧州段地下水在2.5m以下，取值2.5m）：

S=6.7+0.999-2.5=5.199m

井点管水位降落值：

S′=（9-0.2）-2.5=6.3m

3.2 计算涌水量

由上计算值滤管下端在地面以下9-0.2+1.2=10m，需确定抽水有效影响深度 H0。

S′/（S′+l）=6.3/（6.3+1.2）=0.84

查表插入算得：

H0=1.86×（S′+l）=1.86×（6.3+1.2）=13.95m

抽水影响半径：环形井点假想半径：

其中

则每400米需井点管50根。

3.4抽水设备选用

水泵所需流量：Q1=1.1Q=1.1×3489.05/3=1279.32m3/d

水泵的吸水扬程：

hs≥h+△h=（9.0-0.2）+1.2=10.0m

综上所述：井点管长9m，直径50cm；滤管长1.2m，直径50cm；井点管距离基坑边1.0m布置，降水每400为单位，间距取16m，需井点管50根；根以每米100米为降水单位工程：

4. 降水井施工简介

4.1 施工工艺流程

设备、材料进场——测量定井位、钻机就位——成孔——下井管——填滤料——洗井——下放水泵——抽水

4.2 工艺要点

一是成孔，确保孔径尺寸，深度大于设计深度，以考虑抽水期间沉淀物可能达到的沉积高度所产生的影响，并保证钻孔圆正垂直。

二是下井管，井管采用水泥砾石滤水管，每节长2.0m，利用汽车吊分节吊放。井管接头处用尼龙网包裹严密，下到设计深度，顶部高出地面20cm，并采取措施加以临时保护。

三是填滤料，井管到达设计深度后，适当稀释井内泥浆，然后立即在井管周围灌填滤料。滤料采用人工沿井孔四周均匀连续填入，滤料填至井口下1m处，其上用粘土回填。滤料采用φ3～7mm干净石屑。

四是洗井，完成滤料灌填后，按规定进行洗井。在成井后8h内，将污水泵放入井底反复抽洗，保证渗水效果，洗井过程中观测水位及出水量变化情况。