浅谈管井降水在建筑施工中的应用

韩传锡

摘 要：当建筑工程建设地点的地下水位较高或基础埋置较深时，在基坑土方开挖、基础施工时常常会遇到地下水，不得不采取降水措施来排除疏干，为基础施工提供干燥的作业环境。合理选择降水方法、正确选择降水计算参数和周全考虑干扰因素，对建设工程降水能否成功至关重要。

关键词：管井降水；建筑施工；应用

1 引言

在水文地质条件复杂的地区进行基坑开挖，不仅要考虑支护措施的可靠性与经济性，还必须保证良好的降水效果。基坑降水的主要作用包括：降低水位保障基坑稳定和施工的顺利进行；增强边坡的稳定性，防止边坡的局部流失或失稳；防止地基产生管涌、流砂或隆起等；改善基坑土质的受力特性。降水设计不当或不够重视，轻则延缓工期、增大工程造价，重则危及周边建筑设施和人民生命财产的安全，造成难以预测的损失。

2 工程概况

包头西货车车辆段综合改造工程总建筑面积35497.9m2（其中：段修车组合库建筑面积为15516m2、车轮工厂建筑面积为12561.88m2、生产综合楼建筑面积为3998.4m2、其他房屋建筑面积为3421.62m2）。笔者介绍新建车轮工厂建筑层数为一层、灌注桩基础、门式刚架结构。

3 管井降水原理与特点

管井井点降水是在基坑四周埋置深于基底的井管，在不扰动土层结构的情况下，通过设置在井管内的潜水泵将地下水抽出，使地下水降至低于开挖基底标高0.5m以下，保证基坑内土方开挖和基础施工在较干燥作业的环境中进行。管井降水由滤水管、吸水管和抽水机械设备组成，具有如下特点：排水量大，降水较深，降水效果好；降水范围大，井距大，对施工平面布置的干扰小；井点成孔不受土层限制，比较容易，适用于各种土质情况；降水设备及操作工艺、维护管理比较简便。

4 基坑降水方案

笔者以新建车轮工厂为例进行计算，其他工程由于水文地质条件和工程地质条件与车轮工厂相似，不再一一进行计算。车轮工厂整体呈L行，基底面积为12141.10m2，基坑下口尺寸为：长201m、均宽65m；基坑放坡后上口尺寸为：长210m、均宽75m；基础承台CT1—CT3顶标高均为-2.625m，其中承台CT1、CT2高1m，承台CT3高1.2m，垫层厚度均为0.1m，承台四周2m及承台底面以下1.5m范围内采用砂夹石分层回填，承台下换填1.5m砂夹石最深部位底标高为—5.425m。

4.1 降水方法选择

本工程室内外高差0.15m，室外自然地面平均高程与设计±0.00标高相差0.43m，总降水面积约为13065m2，基坑最大开挖深度为-5.0m，至自然地面下降水深度为5.5m以下；渗透系数、含水层厚度根据岩土工程勘察勘察报告和水文地质现场工作，并经初步计算及查阅附近工程降水资料分别确定为15m/d、17m。根据《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ 111—2016）第5.2.1条要求，结合本工程特点、周边环境，适用本基坑地下水控制方法比较如下：轻型井点降水：采用本降水方法在技术上是成熟的，也是安全可靠的，地层基本可满足施工要求。但本工程基底占地面积大、井点降水需要一套专用设备、降水过程又需专人管理和维修、投资费用较高等问题。

地下连续墙：本方案能满足基坑开挖的需要，但施工工期较长，且工程造价较高，经济上不合算；且工程位置距既有建筑物及铁路线比较近，施工场地比较狭窄，不适合地下连续墙施工。管井降水：由工程地质资料分析认为，本工程虽然地层中砂层土层互为夹层、土层的渗透系数较小、地下水流动缓慢等地质条件比较复杂，在理论上存在渗透速率低的疏不干土层。但经过计算认为，抽水一段时间后，管井能够将基坑内的地下水降至基底0.5m以下。如管井不能疏干土层，采用管井结合明排的降水方法，以保证降水一次性成功，且采用管井降水工程造价相对较低，是最佳方案。

4.2 钻井成孔

本工程采用回旋钻机成孔，井位就位与设计要求偏差不大于500mm，钻孔泥浆比重控制在1.2左右，钻机成井垂直度控制在1%以内，成井深度大于设计井深1m～2m。

4.3 井管安装

井管采用无砂混凝土管，安装前应检查孔身、過滤管的包缠是否符合要求；当井管管口与井口相差200mm时接上节井管，接头处用玻璃丝布粘贴，竖向用2～4条30mm宽的竹条固定井管；为防止上下节井管错位，吊放井管要垂直，并保持在井孔中心；井管要高出地面200mm～300mm，井口加盖以免雨水泥砂或异物流入。

4.4 填滤料

井管下入后立即填入滤料，回填的滤料磨圆度、级配符合要求，合格率要大于90%，杂质含量不大于3%；滤料沿井孔四周均匀填入保持连续，随填随测滤料填入高度，当填入量与理论计算量不一致时，及时查找原因；洗井后，如滤料下沉量过大，应补填至井口下1m～2m处，其上用粘土封填。

4.5 洗井

成井后在4h内借助空压机清除孔内泥浆，防止时间过长护壁泥浆逐渐老化难以破坏，影响渗水效果；抽洗成井次数一般不少于6次，至井内完全出清水为止；洗井后可进行试验性抽水，确定单井出水量、出砂量及水位降低能否满足设计要求，当出砂量过大，可将水泵上提，如出砂量仍然较大，应重新洗井或停泵补井。

4.6 铺设排水管网

测量放线确定排水系统的管路和走向，不影响场区的交通，并预留施工坡道；管网与水泵的连接应在靠近排水井的管道上打孔，焊接连接管与阀门，将水泵的出水管与排水管连接成完整的排水管网。主排水管网采用直径DN273的厚壁钢管环绕基坑四周，布置在降水井外侧地面，管网向水流方向的倾斜度以3‰为宜，在井口设置保护砌衬并加盖。

4.7 降水实施

开始联网抽水时因出水量大，为防止排水管网排水能力不足，可有间隔的逐一启动水泵；正式降水开始后应连续抽水，不应中途间断；做好初始水位记录，以后每2h测量一次水位、水量，做好记录，并绘制地下水水位降深曲线，水位稳定后应每天观测2次，水位观测精度±2cm。雨季加密观测次数，并确保降水井、排水设施正常运行；定期观测井深变化，防止淤塞。在运行阶段，进行水位观测，发现问题及时采取工程措施，保证基坑顺利施工。并查明原因，采取相应措施。

4.8 降水效果

经过10天昼夜连续降水施工，水位达到基础土方开挖条件，基础施工时也未结合明排降水；在开挖基坑过程中，适时调节开启抽水井位，监测水井降水深度；基坑开挖未发生流沙、塌方及地下水涌水现象，顺利开挖至基坑底设计标高，保证了基坑施工在干燥状态下顺利进行，降水效果十分有效明显。

5 结束语

降水方法和渗透系数、潜水含水层厚度等计算参数选取时，一定要查阅当地降水资料和现场试验后合理选用，做到理论联系实际；控制降水井成井质量，否则严重影响后期降水效果；群井作业降低水位达到土方开挖条件后，适时调节开启抽水井位，可降低成本；采用砂沟、砂井回灌可减少对周围建筑影响。

参考文献：

[1] 邓鹏，冯晓腊，唐彦等.深基坑降水设计及降水对周边环境影响的分析[J].安全与环境工程，2012（3）：116～120.

[2] 罗衍俭.深基坑开挖降排水设计方案[J].建筑技术，2016（2）：87～88.

[3] 上海峰.地铁深基坑降水技术探讨[J].科学之友，2016（7）：64～66.

[4] 吴昌瑜，李思慎，谢红.深基坑开挖中的降水设计问题[J].岩土工程学报，2016（3）：92～94.