浅谈轻型井点与气动降水组合取代止水帷幕施工工艺

朱臣

摘 要：我国经济实力迅猛提升，带动了基础设施建设的快速发展，为保证施工安全，必须采取有效的基坑开挖、支护及降水防水方案。本项目创新性地提出采用轻型井点与气动降水组合取代止水帷幕的施工工艺，取得了较好的经济效益。

关键词：轻型井点;气动降水;止水帷幕;基坑开挖

中图分类号：TU753.66 文献标识码：A

1 工程概括

滨州市渤海先进技术研究院（一期）项目位于滨州市长江四路至长江五路、渤海十八路至渤海二十一路之间，建筑总面积约43.1公顷。先进技术研究院的工程师们针对基坑的防水降水问题展开了研究，提出了一种兼具经济、安全、降水效果的组合式工法。

2 工艺特点

（1）轻型井点与气动组合式降水施工工艺是仿照止水帷幕的原理，在基坑侧壁及基坑底部通过连续布置轻型井点及梅花状布置管井形成连续密封的止水体，防止外侧水进入基坑并排除地下水。（2）止水效果好，基坑开挖速度快、安全性高，节省工期及节能降耗效果突出。（3）采用新型气动降水，利用气动水泵代替潜水泵抽水，利用控制柜控制气动水泵，使水泵抽水过程中更加精准，可大大提高抽水的效率。

3 施工原理

以单体工程检验检测中心为例，负一层基坑开挖深度浅，基坑范围外边缘梅花状布置两排气动降水管井，基坑内均匀布置气动降水管井达到降水的效果，且地基承载力满足施工要求。

负二层基坑开挖深度较深，在基坑四周布置一排轻型井点，利用埋入土层中的井点滤管，通过泵体作用将坑内地下水抽吸排出，使基坑内的天然地下水位降成一个漏斗形的降水曲线，使基坑保持在降水曲线范围内的情况下进行挖土及基础施工。且基坑内均匀布置气动降水管井抽除地下水，达到降水止水目的。

气动降水原理是以高压气体为动力基础，结合控制系统及气水置换器完成基坑降水。

4 工艺流程及操作要点

4.1 施工准备

（1）施工前，项目技术人员明确设计要求及基坑防护等级要求。（2）降水施工前，按照基坑开挖顺序依次放出负一层负二层基坑底边线及基坑开挖边缘线。（3）整体施工前，按基坑边线设计降水井布置图，施工中根据现场实际降水、止水情况进行加密或减少。（4）施工人员必须持有降水操作证明。

4.2 施工工艺流程

见图1。

4.3 施工操作要点

4.3.1 测量布置井位

（1）施工前合理布置管井位置。（2）按照基坑开挖边线，在负一层边线外按梅花状沿四周布置两排管井，内外侧管井中心间距分别为10 m、12 m，桩长15 m。（3）在负一层底开挖宽为1 m的二级台阶，并布置间距1 m轻型井点;在负二层基坑内布置间距15 m、井深30 m的管井。

4.3.2 负一层降水施工

（1）根据平面图测放井位。（2）埋设护筒。（3）安装钻机。（4）钻进成孔。钻孔深度应大于设计深度0.3 m～0.5 m，钻进开孔时应吊紧钢绳，当提升钻具或停工时，孔内必须压满泥浆防止孔辟坍塌。（5）清孔换浆。达到设计标高后，将钻杆提至孔底上0.5 m，冲孔并清除杂物，并将泥浆密度调至接近1.05，孔底沉淤小于30 cm，返出的泥浆内不含泥块为止。（6）下井管。下井管前，需要检查滤管孔隙、孔深等要求。下井管应保持连续，若孔内坍塌或沉淀过厚，则将井管拔出待清孔后重新插入。（7）填砾。填砾过程中需保持连续，并随时检查填料高度。（8）洗井。洗井的目的是为了清除泥皮、泥浆及部分细颗粒，恢复含水层的孔隙并形成过滤层。（9）安装气动降水设备。气动降水设备安装顺序为：在每个井点内均放置水气置换的气动泵，并将气动泵的出水管连接到总的出水管上，进气管连接到传感器上，传感器连接到自动定控制箱，自动控制箱通过分气总成连接到储气罐，储气罐与螺杆空压机通过（图3）。（10）调试抽水。通过控制柜调试设备，控制水泵进行抽水，在抽水的同时将井内空气抽出，形成负压，提高抽水效率。待抽、排水系统安装完成后便可抽水。（11）负一层基坑开挖。基坑降水工作完成进行开挖，分层开挖，挖掘机挖土自卸车配合运输，个别地方推土机和装载机相配合，实行分层分段放坡开挖到位的方法施工。开挖遵循三台挖机成梯队开挖，向后甩土，配合倒运，土方挖出后进行装车，开挖料运至指定弃土位置，整齐堆放。

4.3.3 负二层降水施工

负二层基坑施工前，放出基坑边线，按照基坑降排水图纸，在负二层边缘施工轻型井点，形成连续的防水曲线，在基坑内部安装气动降水井，整体降排水施工完成后开挖负二层。

（1）井点布置。按照工程特点布置环状井点。出入道处井点管设置间距4 m的开口，且位于地下水相对较少的一侧。井点管距坑壁间距宜为0.7 m～1.2 m。集水总管应沿水流方向设置0.25%～0.5%的上坡，且标高接近地下水位线。具體情况如图4所示。

（2）井点管布设。利用回旋钻机成孔;采用机架将井点插入孔中，并高出地面0.2 m。

（3）井点管埋设完毕，将井点管与总管相接通。

（4）利用真空泵排气，后开动离心泵进行抽水。

（5）降水观测。1）井点监测。对于重要位置及需要保护的结构物、管线处，需进行井点监测。2）流量观测。加强过程流量观测，根据时机情况，考虑更换流量不同的离心水泵。3）地下水位观测。以设置的井点管作为观测井，抽水前期加强观测频率，建议间隔时间为每5 h～7 h观测一次，后期在降水快达到预定标高前，观测频率可逐渐降低，建议观测间隔时间可改为每天1～2次;最终水位达到标高后，可再次降低观测频率，建议观测间隔时间可改为每星期一次。若遇到突发情况，可根据具体情况加密或减少观测频率。4）孔隙水压力观测。为保证地基及边坡稳定性，需对孔隙水压力进行观测。5）沉降观测。对抽水范围内的结构物等，为保证结构物及管线的安全性，需对结构物及管线的地层沉降进行观测。观测频率应根据实际情况进行调整，基本观测频率建议采用每天一次，若遇到突发情况，可根据具体情况加密观测频率。

（6）基坑内降水。负二层基坑边缘轻型井点降水施工完成后，负二层基坑范围内施工气动降水管井，与轻型井点组合形成降水系统，达到降水止水的效果，气动降水管井施工与负一层相同。

（7）负二层基坑开挖。负二层基坑降水系统施工完成后，按照负一层基坑开挖方式进行负二层基坑施工，施工中注意保护降水设备。

5 应用实例

渤海先进技术研究院（一期）项目，采用轻型井点与气动降水组合代替止水帷幕的工艺施工，成功解决了传统基坑施工止水成本高、止水效果差、材料重复利用率低、施工周期长等施工难点，以使工程施工质量、安全、工期等基本要求满足相关规定，节约成本，完善了基坑施工技术，为其他类似工程提供了借鉴。

参考文献：

[1]建筑与市政降水工程技术规范（JGJ/T111-2016）[S].

[2]地下防水工程质量验收规范（GB50208-2011）[S].

[3]潘海防.深基坑深井降水的施工实践[J].科技创新导报，2011，8（23）：112-114.