管井降水在工程上的應(yīng)用

中國(guó)石化集團(tuán) 第四建設(shè)公司 胡玉良

管井降水在工程上的應(yīng)用

中國(guó)石化集團(tuán) 第四建設(shè)公司 胡玉良

本文，筆者利用工程實(shí)例，從管井降水的作用和特點(diǎn)、水力參數(shù)的取定與基坑涌水量計(jì)算、管井的構(gòu)造與布置、管井的施工以及降水施工時(shí)應(yīng)考慮的因素等幾方面對(duì)管井降水的構(gòu)造與施工進(jìn)行論述。

一、實(shí)例工程概況

1. 某工程地處福建漳州漳浦古雷半島，根據(jù)業(yè)主提供的工程勘察報(bào)告可知，基礎(chǔ)底部所處②層，土質(zhì)為細(xì)砂層，地下水位高，初見(jiàn)水位埋深在0.8～1.00 m，地下的情況不可預(yù)見(jiàn)，土方開(kāi)挖無(wú)法正常施工（②層細(xì)砂含泥量大，明溝排水開(kāi)挖時(shí)，土中夾含水及時(shí)排出，以致形成軟泥和流沙，使基槽受到浸泡）。

2. 場(chǎng)地地貌概述及土壤性狀。該工程場(chǎng)地位于古雷半島，原始地貌屬海陸相交互沉積平原。場(chǎng)地平坦開(kāi)闊，西鄰新杜古線，中西部為明達(dá)玻璃硅砂礦取砂場(chǎng)，現(xiàn)已形成水庫(kù)，庫(kù)底標(biāo)高-4. 3～1 m；其余為菜地，標(biāo)高3～9.5 m。場(chǎng)地內(nèi)及附近未發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害。據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料顯示，也無(wú)區(qū)域性的斷裂通過(guò)。據(jù)鉆探揭露，在鉆探深度范圍內(nèi)，鉆探區(qū)域內(nèi)自上而下分布的巖土層、淤泥層、粉砂層、淤泥質(zhì)土層、殘積砂質(zhì)黏性土層、全風(fēng)化花崗巖層、散體狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層和中風(fēng)化花崗巖層。粉質(zhì)黏土-1在部分地段相變?yōu)轲ね粒圪|(zhì)黏土與黏土工程性能相近，因此不再另外劃分；中砂0-3在局部地段相變?yōu)榇稚埃猩芭c粗砂工程性能也相近。

3.地下水位及其變化幅度、最高水位情況。勘察期間（平水期）測(cè)得擬建場(chǎng)地內(nèi)陸域鉆孔地下水初見(jiàn)水位埋深0.30～6.80 m，標(biāo)高2.59～3.22 m；混合穩(wěn)定水位埋深0.30～6.60 m，標(biāo)高2.82～3.32 m。水域鉆孔由于受地表水體的影響，初見(jiàn)水位和混合穩(wěn)定水位埋深均為0.00 m。粉質(zhì)黏土0-1以下強(qiáng)（良）透水層（細(xì)砂-}2、中砂-}3）的承壓水頭埋深分別為3.30 m ，1.90 m ，2.70 m，高程分別為3.06 m，2.44 m，2.71 m。根據(jù)場(chǎng)地所處位置、區(qū)域的氣候特征、周邊排水條件，參考區(qū)域水文地質(zhì)資料，估計(jì)場(chǎng)地地下水位年變化幅度約1 m，場(chǎng)地年最高水位按黃海高程為5～6 m，自然地坪較高處地下水位也較高。

二、管井降水的作用和特點(diǎn)

管井降水是目前應(yīng)用較多的降水方法之一。它是在擬建工程的基坑周?chē)扛粢欢ň嚯x布設(shè)一個(gè)管井，每個(gè)管井內(nèi)安裝一臺(tái)水泵，當(dāng)多個(gè)管井同時(shí)抽取地下水時(shí)，使基坑范圍內(nèi)的地下水降低到基底開(kāi)挖基礎(chǔ)面以下要求深度，并始終保持地下水位低于基礎(chǔ)底面一定距離，以達(dá)到在干燥狀態(tài)下進(jìn)行基礎(chǔ)施工的目的，直到基礎(chǔ)施工回填完畢。管井降水因其井距大、多井點(diǎn)相互獨(dú)立、降水設(shè)備少和操作工藝簡(jiǎn)單和工程費(fèi)用低等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種深基坑工程中。

三、水力參數(shù)的取定與基坑涌水量計(jì)算

1. 基坑降水需要依據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、降水要求及降水對(duì)周?chē)h(huán)境影響，確定管井的構(gòu)造、數(shù)量、井距平面布置及濾管、濾料的規(guī)格，從而進(jìn)行水泵選型、水位觀測(cè)孔布置。

2. 土的滲透系數(shù)是降水設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。重要的工程要通過(guò)野外現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)來(lái)確定。若降水深度通過(guò)多種含水土層時(shí)，土層滲透系數(shù)可取加權(quán)平均值。影響半徑也是計(jì)算基坑涌水量的主要參數(shù)，通常按R0=2S進(jìn)行計(jì)算。

基坑總涌水量和管井出水量的估算是確定管井?dāng)?shù)量和井距的依據(jù)，每天流入基坑的地下水量，一般采用經(jīng)典的裘布依理論推導(dǎo)計(jì)算公式進(jìn)行分類(lèi)計(jì)算。管井的出水能力取決于水文地質(zhì)條件和抽水設(shè)備。

四、管井的構(gòu)造與布置

管井主要有井口、井管、過(guò)濾管和沉淀管等結(jié)構(gòu)組成。工程降水常采用無(wú)砂混凝土管作為過(guò)濾器，過(guò)濾器外包濾布和濾料，這樣可增大過(guò)濾器及周?chē)行Э紫堵剩瑴p少地下水流入過(guò)濾器的阻力，增大井孔出水量，防止涌砂。地下水以下為濾水管，使地下水能順利流入濾水管內(nèi)，提高抽水效果。

降水管井布置。根據(jù)基坑的平面形狀及所需降水深度，一般沿基坑外圍四周呈環(huán)形布置，也可沿基坑兩側(cè)或單側(cè)呈直線布置，距邊坡上緣2 m左右。對(duì)降水面積大的基坑，降水漏斗曲線不能滿足基坑中心降水要求時(shí)，可在基坑中部增設(shè)臨時(shí)降水管井，其隨土方開(kāi)挖逐漸失效。井點(diǎn)應(yīng)深入透水層6～9 m，通常應(yīng)比所需降水的深度深6～8 m，井距一般為10～15 m。

五、管井的施工

1. 測(cè)放井位。按降水井井位平面布置圖測(cè)放井位，當(dāng)布設(shè)的井點(diǎn)受地面障礙物或施工條件影響時(shí)，可作適當(dāng)調(diào)整。

2. 埋設(shè)護(hù)口管。護(hù)口管底口應(yīng)插入原狀土層中，管外應(yīng)用黏性土封嚴(yán)，防止施工時(shí)管外返漿，護(hù)口管上部應(yīng)高出地面0.1～0.3 m。

3. 鉆機(jī)就位。機(jī)臺(tái)應(yīng)安裝穩(wěn)固水平，大鉤對(duì)準(zhǔn)孔中心，大鉤、轉(zhuǎn)盤(pán)與孔的中心三點(diǎn)成一線。

4. 成孔。采取泥漿護(hù)壁沖擊鉆成孔或泥漿護(hù)壁鉆孔方法成孔，孔徑應(yīng)比井管直徑大300 mm，鉆孔應(yīng)保持圓正垂直，孔深不小于設(shè)計(jì)深度，偏差不小于200 mm。

5. 清孔換漿。鉆孔鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)進(jìn)行沖孔，清除孔內(nèi)雜物，同時(shí)將孔內(nèi)的泥漿密度保持在1.15～1.25 g/cm3。

6. 吊放井管。井管采用無(wú)砂混凝土管，在預(yù)制混凝土井托上放置井管，在底部中間設(shè)導(dǎo)中器，四周拴8號(hào)鐵絲，緩緩下放，當(dāng)管口與井口相差200 mm時(shí)，接上節(jié)井管，接頭處用玻璃絲布黏接，以免擠入泥砂淤塞井管；豎向用2～4條3 mm寬竹條綁扎井管管身，固定井管，底端井管作為沉砂管，以上3.0 m井管外包一層尼龍網(wǎng)作為過(guò)濾段，避免堵塞井壁。吊放井管要垂直。為防止雨水、泥砂或異物進(jìn)入井口，井管要高出地面300 mm，井口加蓋。

7. 填濾料。井管下入后立即填入濾料。濾料沿井孔四周均勻填入，宜保持連續(xù)性，將泥漿擠出井孔。填濾料時(shí)，應(yīng)隨填隨測(cè)濾料填入高度，不得用裝載機(jī)直接填料，以防不均勻或沖擊井壁。

8. 洗井。成井后，借助空壓機(jī)清除孔內(nèi)泥漿，至井內(nèi)完全出清水為止，再用污水泵反復(fù)進(jìn)行恢復(fù)性抽洗，抽洗次數(shù)不得少于6次洗井應(yīng)在成井4 h內(nèi)進(jìn)行，以免時(shí)間過(guò)長(zhǎng)護(hù)壁泥皮逐漸老化而難以破壞，影響滲水效果。

9. 水泵安放。成井施工結(jié)束后，及時(shí)下入潛水泵，泵的端部至井底距離不小于0.5 m。安裝并接通電源，每井附近設(shè)置電閘箱，預(yù)埋電纜，做到單井單控電源。

10. 排水。洗井及降水運(yùn)行時(shí)，用管道將水排至場(chǎng)外。

六、結(jié)論

管井降水以其排水量大、排水效果好、設(shè)備少、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。在該工程中即采用了此降水方案，并保持不間斷抽水，確保了基坑在干燥狀態(tài)下施工，取得了顯著效果，可見(jiàn)降水方案是可行的。