井點降水在施工中的應用

摘要：結合太銀鐵路工程北格太長高速公路特大橋工程實例，簡要介紹了真空井點降水的計算及應用。

關鍵詞：真空井點降水 滲透系數 一般要求 計算

1 工程概況

太原至中衛（銀川）鐵路ZQ-Ⅰ-2合同段北格太長高速公路特大橋（中心里程為DK25+813.77，橋跨結構為：29-32+1-（40+64+40）+28-32）位于山西省內，途經太原市小店區，全長2.03km。

2 水文地質

太原～文水屬晉中盆地，地形平坦。包括沖積平原、山前傾斜平原、河谷區，盆地西端邊緣為黃土丘陵，沖溝發育。地下水主要為第四系孔隙潛水、基巖裂隙水、巖溶水。主要受大氣降水補給。地下水埋深受地形地貌、水系切割深度、地層巖性、地質構造等控制。沿線河流皆屬黃河水系，各支流多以羽狀或樹枝狀沖溝匯入黃河。本標主要河流為汾河和王吳瀟河，其中汾河常年流水。地下水、地表水無侵蝕性。

3 井點降水

3.1 綜述 真空井點降水設計主要包括：井點降水方法、井點管長度、構造和數量；降水設備型號和數量；井點系統布置圖；井點施工方法及設備。根據以往經驗計算，針對本標地質條件和開挖深度，基坑用二級真空井點降水抽干基坑內地下水，再開挖基坑。

3.2 一般要求 ①設備組裝前經過檢查和清洗。用濾管時防止損壞濾網。②井孔垂直，上下一致。井點管居于井孔中心，濾管不得緊靠孔壁或插入淤泥，井點管安裝好試抽，檢查接頭、出水狀況和機械運轉情況。③開始出水渾濁，一定時間后變清，長期出水渾濁的井點應停閉或更換。④降水完畢基坑回填，陸續關閉和拔除井點管。所留孔洞用砂土填實。

3.3 機具設備 真空井點系統包括井點管（下端有濾管）、觀測管、連接管、集水總管、抽水設備、供電設備。

①井點管 井點管用直徑φ50*3.5mm的鋼管，長6m，管下端有濾管和管尖，濾管直徑、管材與井點管相同，管壁上滲水孔直徑10～15mm，呈梅花狀，間距30～40mm，孔隙率大于15%，濾管外設2層濾網，內層濾網用30～80目的金屬或尼龍網，外層濾網用3～10目的金屬或尼龍網，管壁與濾網用金屬鐵絲繞成螺旋形隔開，濾網外繞一層金屬鐵絲。

②連接管和集水總管 連接管用直徑50mm透明軟塑管或膠皮管，各井點管一根；集水總管用直徑100mm鋼管分節連接，每節1m，用三通連接，并使三通與連接管連接。

③抽水設備 根據抽水機組不同，本次用真空泵真空井點。

真空泵真空井點包括真空泵、離心式水泥、水氣分離器，有定型產品，真空泵真空度在67～80kpa，帶動井點數多，降水深度較大（5.5～6m）。因本工藝主要成本是設備用電，故設備選型要考慮設備功率和耗電量。為提高降水，規模施工時用V5型真空泵（配B型離心式水泵），總功率6kw。

3.4 井點降水計算

3.4.1 土的滲透系數 滲透系數k是綜合反映土體滲透能力的一個指標，其數值的正確確定對滲透計算有非常重要的意義。

滲透系數確定方法：①查土工手冊所給滲透系數參考值（m/s）：粘土＜5×10-8，粉質粘土5×10-8～1×10-6，粉土1×10-6～5×10-6，黃土2.5×10-6～5×10-6，粉砂5×10-8～1×10-5，細砂1×10-5～5×10-5，中砂5×10-5～2×10-4，粗砂2×10-4～5×10-4，圓礫5×10-4～1×10-3，卵石1×10-3～5×10-3；②通過室內的常水頭滲透試驗和變水頭滲水試驗，現場抽水試驗確定。

3.4.2 基坑涌水量計算 本工程降水按均質含水層潛水非完整井基坑涌水量計算，基坑遠離地面水源。涌水量計算公式參見《公路施工手冊(橋涵)》的均質含水層潛水非完全井基坑涌水量計算公式（基坑遠離地面水源）Q=1.366K(2H0－S)S/(lgR0-lgr)

式中：Q——基坑涌水量（m3/d）；K——土的滲透系數：0.5m/d；H0——潛水含水層厚度：9m；S——基坑水位降深：一級4.0m、二級5.5m（降水至坑底以下0.5m，地面以下1m開始為潛水層）；h——濾管頂至潛水層底距離h=H-S-r/10=4.072；hm=（H+h）/2=6.536；R0——降水影響半徑，通過試驗或當地經驗確定，R=2S√kH：一級16.97m、二級23.33m；r——基坑等效半徑；等效半徑按下式計算，r0=0.29（a+b），a和b為基坑長短邊，本標特大橋一級降水長短邊最大為17.5m×14.5m（扣除頂口拓寬1m），計算r0值為：9.28；L——濾管長度，根據經驗取1.0m。

計算結果：一級降水Q=29.9m3/d

3.4.3 井點管埋置深度計算 計算公式為：H′≥H1+ h′+iL+l

H′——井點管埋置深度（m）；H1——井點管埋設面至基坑底面的距離，一級井點降水為3.5m，二級井點降水為3m；h′——基坑中央最深處至降水曲線最高點的安全距離，一般0.5～1.0m，人工開挖取下限，機械開挖取上限，本次用機械開挖，開挖至坑底30cm時用人工開挖，故考慮取下限0.5m，經試驗效果較好。L——井點管中心至基坑中心的短邊距離為8.25m。i——降水曲線坡度，與土層滲透系數、地下水流量等有關，根據揚水試驗和工程實測確定。環狀降水取1/8～1/10。本次取1/10。l——濾管長度取1m。

計算結果：本標特大橋一級井點降水井點管埋深不小于5.825m，滿足要求。

3.5 井點布置 井點布置根據基坑平面形狀大小、地質水文、工程性質、降水深度、周邊地形等決定用環形井點；井點管距坑壁1.0m（一般不小于1～1.5m）；間距按1m設置（一般0.8～1.6m）；一級降水井點管埋深在5.6m以上，二級降水井點上級井點管埋深在5.3m以上、下級埋深在5.2m以上；為方便井點管與連接管安裝，井點管露出地面0.2～0.3m。為保證埋深，一級井點降水將地面挖除1m以上再安裝井點管。挖深5m以上基坑，用二級井點降水，先做一級井點降水，挖除一級井點的土，再設二級井點，增加降水深度至5m以上。埋設降水管，降水管包圍的范圍中央埋1～2根觀測管。用井點降水，井點附近水位最低，距降水管越遠，水位越高，水位呈曲線變化。由此可知，在開挖處中間水位最高。該處水位達到要求，其它部位水位均低于該處。

3.6 井點管埋設 井點管埋設用沖孔法成孔或射水法，直徑30cm內，孔深比濾管底深1m（一般0.5～1m）。井點管與孔壁間用中粗砂填實，投入濾料量大于設計的85%，沖射成孔、井點管安裝、濾料填充三工序繼續進行，防止泥漿和粉土混入過濾層，影響抽水。地面下1m用粘土封孔。

3.7 井點抽水 井點用前試抽，確認無漏水、漏氣現象，保證連續抽水應備雙電源，防止斷電，3～5天水位降落漸趨穩定，出水一般“先大后小、先渾后濁”。抽水時派專人定時觀測水量、水位、真空度，真空泵保持55Kpa以上。

3.8 施工中注意問題 ①降水開始，中途不宜停止，日夜進行。有條件備兩套設備，電源得到充分保證。②抽水初期，排出的水常夾帶細沙，過濾管四周形成倒濾層后水變清。③冬季地面集水管與接頭要保暖，施工完畢或因故停機，將水箱，管路里的水放干。④場地排水統一規劃，不影響交通。

4 結束語

此法排水使基坑地下水位降低，原狀土失去浮力自重加大，給基坑土壓重，增加承載力，減少基礎沉降量。經實踐井點降水取得理想結果，起到降水作用，保證施工正常進行。

參考文獻：

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[3]中華人民共和國行業標準：《公路施工手冊(橋涵)》.北京：人民交通出版社，2000.