深井工程降水在施工中的实践应用

吴淑萍

一、工程概况

姚郢排涝站位于安徽省蚌埠市怀远县，工程区位于怀洪新河右岸原姚郢排涝涵东北侧50m。新建泵站采用闸站结合形式，主要功能为自排和抽排，排涝标准10年一遇，排涝总面积约39km2，设计抽排流量22m3/s，设计自排流量22m3/s。

泵站工程等别为Ⅲ等，主要建筑物按3级水工建筑物设计，穿堤涵闸与堤防级别一致为2级。泵室内安装4台1400ZLB立式轴流泵，配套电机YL630-16，单机400kW，总装机容量1600kW。

二、场地水文地质条件

1.地层岩性

地层自上而下为：

素填土（Q4ml）：成分以轻粉质壤土、砂壤土为主，灰黄色，结构松散。层厚0.60～5.00m。

1层（Q4al）：中粉质壤土，灰黄色，软可塑，湿。高压缩性土。层厚0.70～1.50m，层底高程18.38～16.76m。普遍分布，局部被挖除。

2层（Q4al）：砂壤土、轻粉质壤土，局部夹中粉质壤土，黄色，松散～稍密/软塑，湿。高压缩性土。层厚0.50～2.70m，层底高程16.98～16.03m。普遍分布。

3层（Q3al）：重、中粉质壤土，含铁锰质结核，灰、灰黄色，硬可塑，上部约1.0m厚为软可塑，湿。中等压缩性土。层厚2.35～4.70m，层底高程13.86～12.13m。普遍分布。

4层（Q3al）：极细砂，层顶一般为砂壤土，黄色，稍密～中密，饱和。低压缩性土。该层仅少数钻孔揭穿，可见层厚10.40～11.80m，层底高程 3.24～0.52m。

5层（Q3al）：重粉质壤土，褐黄色，软可～硬可塑，湿。中等压缩性土。该层仅少数钻孔揭穿，可见层厚3.70～2.20m，层底高程-0.34～-1.69m。

6层（Q3al）：轻粉质壤土与细砂互层，灰黄色，密实，饱和。低压缩性土。该层未揭穿，最大揭露厚度5.50m，相应底高程-7.18m。

2.水文地质条件

工程区地表多为第四系松散沉积物，地下水主要是其中的孔隙水，根据地下水赋存和埋藏条件，将区内地下水划分为第四系孔隙潜水和孔隙承压水。

孔隙承压水主要赋存于粘性土隔水层以下的4层极细砂及6层轻粉质壤土与细砂互层中，为区内主要含水层，承压水头随季节变化明显，怀洪新河为区内最低排泄基准面。枯水期间地下水向怀洪新河排泄，汛期河流地表水补给地下水。

勘察期间测得地下水位埋深2.40～7.30m，高程16.83～16.34m，同期怀洪新河水位17.58m，河水位高于地下水位。

三、降水施工的方案选用

深井降水施工较为简单，在施工现场也比较好控制，目前在淮河流域应用较广。结合该工程地质和水文地质条件及基坑开挖深度，选用深井降水方法进行施工。

1.降水井井身参数

降水井深度：15～16m；降水井井径：Ф500mm；滤水管管径：Ф400mm（无砂管）；滤料：Ф2～4 mm（细砾石）；降水井间距：10～15m。

2.降水井布置

降水井的布置是保证降水效果的一个重要环节。此次降水工程井点的布置一般间距为10～15m，基于基坑形状呈长方形，西侧紧邻怀洪新河，堤防两侧补给源大小不一，因此对补给源较大的基坑（西侧）降水井间距进行加密布置，降水井间距为10m，其余各侧降水井间距均为15m；降水井距基坑周边距离为1.0m。

3.施工技术措施

由于基坑上部含水层属中粉质壤土，地下水位较高变化较大，地下水主要接受大气降水和地下管线渗漏补给，其含水介质渗透性差，因此，含水层进行降水具有一定的难度，为了确保基坑降水效果，在布井和施工中采用如下几个方面的技术措施：

（1）加深降水井深度

从水文地质资料分析，含水介质为粉土夹粉砂、粉砂，渗透性强，涌水量大，因此加大降水井深度，增大渗流梯度，确保降水效果。

（2）合理布井

依据基坑平面形态，基坑内侧地下水的补给源较小，外侧补给源相对较大，因此布置降水井时，外侧加密布井，内侧可增大降水井间距。

（3）完善成井工艺，确保成井质量

由于降水涉及到的含水层属粉砂含水层，且各含水层渗透性较差，含水层赋存层位变化较大，因此只有完善成井工艺才能确保成井质量。在降水井施工过程中，采用多次反复、内部循环洗井法成井。

（4）加设引排设施

依据该工程水文地质条件，含水层含水介质均为粉土夹粉砂、粉砂土，持水度大，均匀性差。基于上述特征，在施工中如出现坑壁、坑底渗水现象，采用加设引排设施，以确保基坑及基础施工的正常进行。

四、降水井施工

1.工艺流程

图1 井管封井示意图

井点测量定位→挖井、安放护筒→钻机安装、就位→钻孔→安装井管→回填井管与孔壁间滤料（粗砂或砾石）→洗井→井管内下水泵、安装抽水控制电路→试抽水→井点正常工作→降水完成拔泵→封井。

2.主要施工方法及技术要求

（1）成孔：采用直径Φ500mm反循环钻机成孔，泥浆比重＜1.05。下管前保证井底沉渣厚度不大于20cm，方可下放滤管。

（2）井管安装：井管安放严格按现场技术交底进行，用4根竹片和10号双铁丝捆绑；管口内壁不错位，选择透水性良好的滤管安装于含水层对应部位。

（3）填砾：填砾前井管必须居中，使填砾厚度均匀，滤料应从井管两侧慢慢对称填入，以防滤料中途卡塞及井管错位，填至井口1～2m时用粘土填实。

（4）洗井：洗井为关键性工艺，在滤料充填完之后，要立即进行洗井，洗井采用井管外注清水循环法工艺，抽、停交替，直至水清砂净为止。洗井结束前测量井深，清理井底，使井底沉淀小于0.3～0.5m。

（5）下泵：下泵深度距井底1.0～2.0m。

（6）井点保护：降水井施工完成后，降水井井管应高于自然地坪20cm，并加井盖予以保护，对深井管周围进行硬化处理。

（7）观测记录：应及时、准确地记录观测井水位，以检验施工方案的正确性。必要时对方案作适当调整，以确保基坑降水效果。

3.降水井施工监测：

（1）在洗井过程中监测井深、地下水位变化，并实时进行试验抽水，确定各单井涌水量，为选择降水泵型提供参数。

（2）降水工作开始后每天早、中、晚对降水井水各测一次，以便及时掌握降水效果。

（3）地下水位达到稳定后，确保每天观测一次水位，依据地下水位变化历时曲线，调整水泵投入量，达到降低能耗、保护地下水资源目的。

（4）每两天测量一次降水井深度，掌握降水井沉砂量，以便发现失效的降水井，做到及时处理，延长降水井寿命。

4.降水运行控制

（1）试运行。首先准确测定各井口和地面标高、静止水位，然后开始试运行，以检查抽水设备、抽水与排水系统能否满足降水要求。

在降水井的成井施工阶段要边施工边抽水，即完成一口投入运行一口，力争在基坑开挖前，将基坑内地下水降到基坑底开挖面以下1～2m深。水位降到设计深度后，即暂停抽水，观测井内的水位恢复情况。

（2）降水运行中的水位和出水量的控制。

降水井在基坑开挖前20d进行，以便提前疏干地层滞水，降低地下水位，提高土层自稳能力，顺利进行无水作业。

降水井抽水时，潜水泵的抽水间隔时间自短至长，降水井内每次抽水后，应立即停泵，对于出水量较大的井每天开泵抽水的次数应适当增多。

降水运行期间，现场实行24h值班制，降水运行过程中做好记录，及时分析整理，以合理指导降水工作，提高降水运行的效果。

5.封井方案

因为该工程降水井布置在基坑外，且地下水为弱承压层，以后对泵站结构的危害较小，故采用一般封井方法。降水结束以后提出抽水水泵，向井内填充黏土，距地面2m范围内灌入C15素混凝土并用振动棒振捣密实。具体见图1。

五、结语

通过施工中的监测，对降水作业进行动态分析，证明在该工程中选用深井降水技术是符合工程实际的，实施成效显著，在施工期间取得了最佳的施工质量和社会经济效益，具有一定推广价值