轻型井点降水在河道护岸基坑开挖中的应用及优化

王红军

(安徽省水利水电勘测设计研究总院工程勘测研究院，安徽 蚌埠 233000)

随着地方经济快速发展，水利投入不断增加，采用直立式挡墙或预制桩+挡墙结构等护岸形式既满足功能要求，又可以节约土地用于绿化、景观工程。在河道挡墙基础施工开挖过程中，基坑临近河道，地下水补给来源丰富，水位较高，施工中因渗流引起的塌方时有发生，尤其粉(砂)性土等中等透水性土体基坑开挖，常发生管涌、流土、岸坡失稳等现象。在基坑开挖施工过程中，根据工程地质及水文地质条件采取合适的基坑加固及降排水措施十分必要。

1 基坑加固、降排水措施选择

1.1 基坑土体特性

上海市崇明区某河道整治工程，位于上海市崇明岛，场地为河口砂嘴砂岛地貌类型，沿线距地面15.0m以上为浅地基土主要为粘质粉土、砂质粉土，局部夹淤泥质土，强度一般，渗透系数平均值为5.0×10cm/s，具有中等透水性，局部具弱透水性；距地面15m以下为淤泥质粉质粘土、粘土层，平均层厚为20m，软塑状，渗透系数平均值为4.0×10cm/s，具微～弱透水性。该场地地下水以潜水为主，地下水位埋深0.5m～1.5m，高程与河道内水位高程基本持平。

沿线护岸基础埋深普遍3.0m～3.5m，基坑最大开挖深度3.5m左右，坑壁及坑底主要为弱～中等透水性粉(砂)性土，基坑开挖施工需采取必要的加固和降排水措施。

1.2 基坑土体加固、降排水措施选择

根据该项目基坑开挖深度、工程地质及水文地质条件，基坑土体加固可采用双轴水泥土搅拌桩法、三轴水泥土搅拌桩法、高压旋喷桩法、降水法等加固措施。本项目采用降水法加固措施,其具有施工效率高，造价低，可兼做疏干排水井等优点。

该河道沿线地下与河水联通，相互补给，地下水位较高，沿线土体一般以软弱土、粉(砂)性土为主，具有强度偏低、稳定性差、中等透水性等特性，护岸基坑开挖深度普遍较浅，降水以疏干为主。本项目选用轻型井点降水法进行疏干排水，其具有造价低，排水效果好，可防止流砂，施工方便、快捷，占地面积小，对场地适用性强等优点。

2 轻型井点降水方案设计

该河道整治工程，护岸基础普遍埋深3.0m～3.5m，按基坑开挖深度3.5m，宽度3.0m进行设计，基坑侧壁坡比1:0.75，基坑呈长条形，按50m一段计算，拟采用轻型井点降水至坑底以下0.5m。

2.1 基坑涌水量估算

该基坑降水方式属于半封闭型或敞开型疏干降水,根据《基坑工程手册》中规定，场地基坑潜水含水层涌水量可按大井法进行估算，其公式如式(1)。

(1)

经计算该处50.0m范围内，基坑涌水量估算值为161.0m/d。

2.2 轻型井点设计

(1)轻型井点设备选择。轻型井点设备主要由井点管(含过滤管)、集水总管、抽水泵、真空泵等组成。井点管初拟采用50mm无缝钢管，长度5.0m；过滤管尺寸与井点管相同，长度1.5m，透水孔Ф10mm；积水总管拟采用100mm的钢管制作，长度50m，每隔1.0m～2.0m留出接头与井点管采用软管连接；抽水设备主要由真空泵、离心泵和集水管组成，降水井点布置如图1所示。

图1 轻型井点降水井点管布置图

(2)井点设计。根据基坑涌水量除以单根井点管最大允许出水量，得出井点管数量，按照初始地下水埋深、滤水管长度、井点管间距，确定井点管长度。最终确定井点管采用双排，井点管长度5.0m，间距1.2m。

(3)施工顺序及注意事项。根据地基土特性及周边环境确定采用水冲法施工，单根轻型井点降水井点管埋设顺序为定位、冲孔、沉管、回填及连接。当连接完成后进入下一个井点管埋设循环，待所有井点管完成后，则安装抽水设备进行试抽。

井点管施工期间应注意：成孔采用水冲法，冲孔压力0.40～0.5MPa，孔径108mm左右，冲孔深度比设计滤管低0.5m，之后尽快降低水压，拔出冲孔管；沉入井点管后即在井点管外壁与孔之间回填中粗砂滤料；井点管与集水总管采用软管连接；井点管埋设之前用布头或麻丝塞住管口，防止埋设时杂物进入管内；抽水压力一般在0.05MPa左右 ，过大易造成土体流失，过小抽水效果差。

3 降水效果及优化

通过降低井点水位，使地下水与井点水位形成水头差，四周地下水从土中孔隙渗入井点内，从而形成降水漏斗，达到疏干土体的目的，同时提高了土体的强度。土层渗透性、降水深度、地下水位等参数对降水漏斗的形状影响较大。

根据轻型井点降水原理，把半封闭型降水优化为敞开型降水，即只在近河侧布置单排井点管，通过增加井点水位降深，来提高工效，降低消耗，节省造价。在施工过程中进行了降水试验，从降水第1天开始，每天挖深1.0m～2.0m，观察坑底、坑壁土体含水情况，具体情况描述如表1所列。

表1 坑底、坑壁土体情况描述

通过对比基坑降水原设计方案及优化后方案，对于砂(粉)质性土基坑采用轻型井点降水效果好，浅基坑最快需4天,整个护岸施工期间坑内无渗水现象，坑壁、坑底呈稍湿～干燥状态，岸坡稳定，达到了降水及加固土体的目的。

4 结束语

轻型井点降水在河道护岸基坑开挖过程中能有效降低地下水水位，为基础施工提供干燥、稳定的场地，提高了施工效率，节省了工期。降水效果受土层透水性、外河水位高程影响较大。在粉(砂)性土层中采取增大降水深度，把半封闭型降水方式优化为敞开型降水方式可行，降水效果满足干燥施工的要求。