三級輕型井點在深基坑降水中的成功運用

馬 黎 明

(中國水利水電第十二工程局有限公司，浙江 杭州 310004)

三級輕型井點在深基坑降水中的成功運用

馬 黎 明

(中國水利水電第十二工程局有限公司，浙江 杭州 310004)

以山西引黃北干線墻框堡末端調節閥室深基坑降水工程為背景，根據設計提供的地質資料并結合現場的實際情況，通過詳細的計算和方案比較，選用了三級輕型井點降水方案，同時闡述了該方案的施工技術要點，指出該方案成本低廉，降水快速，完全能夠滿足施工質量和進度要求。

調節閥室，土質深基坑，輕型井點，三級降水

1 工程概況

山西省引黃北干線墻框堡水庫位于大同市南郊區，墻框堡末端調節閥位于墻框堡水庫進水系統前端，上口與PCCP管道相連，下口與墻框堡水庫的進水箱涵相接，旁邊有一根PCCP旁通管路與墻框堡水庫出水系統相接。墻框堡調節閥室為深基坑施工，閥室結構基礎尺寸為24.5 m×19.5 m，基坑深度為11.5 m，集水井部位深度為12.1 m，地面以上建筑物高16 m左右。因閥室三個方向都有管道相接，基坑需要大開挖。

1.1 工程自然條件

1.1.1 水文氣象

墻框堡調節閥室地處內陸深處，屬溫帶季風大陸性氣候。多年平均降水量371.4 mm，其中76%的降水量集中于6月～9月。夏季受西太平洋副熱帶高壓影響，天氣干燥炎熱。冬季受蒙古冷高壓的控制，氣候干燥寒冷。多年平均風速2.9 m/s，最大風速可達26.6 m/s，風向多為西北風；最大凍土深度186 cm。

1.1.2 工程地質

調節閥室位于口泉河洪積扇中部地段，地形較平坦，上部為第四系全新統沖積低液限粘土及含砂低液限粉土，地下水埋深淺，勘察期間地下水位埋深約3.5 m，含水層主要為第四系全新統中上部的低液限粘土所夾的粉砂和含砂低液限粉土，隔水層為下部低液限粘土，隔水頂板分布高程一般為1 008.13 m～1 017.37 m。壩基土層多具中等壓縮性，地下水水位以上土層多具輕微～中等濕陷性，存在濕陷壓縮變形和沉降變形?；A下20 m深度范圍內的飽和土層大多為不液化土，在部分地段局部段存在液化土。在不考慮防滲措施的工況條件下估算滲透量為1.85×104m3/d。低液限粘土的滲透變形型式以流土型為主，其臨界水力坡降為0.65，允許水力坡降為0.3。

2 降水方案設計

2.1 設計條件

2.1.1 地下水狀態描述

根據工程概況地質描述，本次勘探深度范圍內揭露場地地下水類型淺層為潛水，以第③1及③2層土為主要含水層，主要受大氣降水及地表水滲流補給，其下地下水類型為承壓水，以第④2層粉細砂為主要含水層，以第④1層粉質粘土為相對隔水層，主要受側向徑流補給?？碧狡陂g測得各孔初見水位埋深在地表下3.50 m～5.50 m，標高1 031. 50 m～1 028. 85 m；地下水由西北向東南徑流。潛水水位季節性變化幅度約1.0 m。

2.1.2 基坑開挖深度

墻框堡水庫工程項目基坑開挖深度約為11.5 m，集水坑處最深達12.1 m。

2.2 降水方案

本基坑地下水降排主要采用輕型井點分級降水方案。該方法降水效率高、施工工期短、工藝成熟、造價低廉。

2.3 基坑涌水量計算

輕型井點水量計算。

輕型井點降水計算如下：

1)水位降深。

基坑地下水位取布設輕型井點面高程，基坑中心處地下水位降到建基面以下100 cm，即降至1 023.35 m高程。要求每級井點降低地下水4.3 m左右。

2)井點管長度。

L=S+X/10。

其中，L為井點管長度，m；S為地下水位降深，取4.3 m；X為基坑中心與井點管距離，取30 m。

計算得：L=7.3 m，取8 m。

3)影響半徑。

估算輕型井點降水的影響半徑：

r=2×s×√(H0×K)。

其中，r為井點降水的影響半徑，m；s為要求降低的水位，m；H0為含水層底板到地下水位的距離，取15 m；K為滲透系數，取平均值1.85×10-4cm/s，即0.159 84 m/d。

計算得：r=13.3 m。

4)假想大井引用半徑。

R=η√(F/π)。

其中，R為假想大井引用半徑；η為井系數，取 1.18；F為基坑降水面積，取400 m2。

計算得：R=13.32 m。

5)每天總涌水量。

Q=1.366×K×(2H0-S)×S/lg[(R+r)÷R]。

其中，Q為涌水量;K，H0，S，R，r同前。

計算得：Q=86 m3/d。

6)單個井點極限抽水量。

q=π×d×ι0×17.5×3√K。

其中，q為單個井點極限抽水量，m3/d；d為井點管內徑，d=0.05 m；ι0為濾水管長度，ι0=1.0 m；K同前。

計算得：q=1.49 m3/d。

7)井點管數量。

n=Q/q。

其中，n為井點管數量；Q，q同前。

計算得：n=57.7根，取60。

8)井點管間距。

Ld=La/n-1。

其中，Ld為井點管間距；La,n同前。

計算得：Ld=1.237 m，取Ld=1.2 m。

根據對本工程周邊降水及水量情況調查，周邊水的截流情況及周邊項目的降水流量及本工程涌水量計算，本基坑采用單根管井8 m，間距1.2 m來布置本工程的降水井點管。

2.4 降水布置

2.4.1 輕型井點布置

輕型井點降水沿坡面采取三級降水，開挖坡度為1∶ 1，整個坡度設置三級馬道，井點降水根據三級馬道來布置。從上至下第一級馬道在地面以下2.0 m(水位線上1 m處)，馬道寬1 m；第二個馬道在距離原地面6.0 m位置，馬道寬1.5 m；第三級馬道設在距地面垂直距離10 m，即距離基坑最低開挖面2.1 m位置，馬道寬1.5 m。三級馬道位置均是布設輕型井點的位置。

一級輕型井點在第一層基坑開挖之后，即待基坑開挖到距原始地面2.0 m高程時，沿馬道四周進行井點布置。

二級輕型井點降水在基坑開挖到第二級馬道高程時,沿二級馬道四周布置輕型井點。

第三級輕型井點管在基坑開挖到第三級馬道高程時進行布置。

輕型井點管采用DN48 mm PPR管，布置間距1.2 m，單根井點長度8 m，下端3 m制作成濾管，管壁上梅花形布置小孔，用紗布纏裹后，鐵絲扎緊，底部用塑料管扣封死。

2.4.2 降水平面布置

本工程降水井位置詳見圖1，圖2。

3 三級井點降水施工

3.1 施工放樣及準備

3.1.1 定位放線

定位放線工作是施工準備工作中的一項極重要的技術工作，它直接關系到工程的部位準確度，是控制工程質量的第一個特殊工序。測量放線工作由持有資質證書的專業測量人員實施。工程定位控制點精確放出后，做好控制點的保護，并做好定位放線記錄。定位放線成果經項目部檢驗合格后，必須報工程監理復驗，未經監理單位或甲方指定的專業測量單位簽認，不得進行下道工序施工。

3.1.2 施工用電及設備準備

輕型井點降水的關鍵是排水不能中斷，降水的快慢和降水的效果及效率取決于水泵的抽排是否連續，因此必須配足備用電源。本工程每臺井點泵1.5 kW，每臺泵帶4根井管，三級降水同時工作總計需要110臺水泵，則至少用電功率為165 kW，因此配備200 kW的柴油發電機組。為避免水泵長時間工作損壞而影響抽排水，按20%的比例配備用水泵，即至少需要配備22臺水泵備用。

3.2 輕型井點施工

3.2.1 輕型井點布置

1)由于本工程地下水位埋深相對較淺，基坑開挖最深達12.1 m。故布置三級輕型井點進行降水。一級井點布置在距原始地面高程2.0 m位置的馬道上，二級井點布置在距離原始地面6.0 m的馬道位置,三級井點布置在原始地面以下10.0 m，即距離基坑開挖底面2.1 m位置。輕型井點管直徑48 mm，總管直徑80 mm，配套V5型真空泵和3BA-9型離心泵。

2)井點布置環基坑布置，單根井管深8 m，間距1.2 m。

3.2.2 輕型井點施工

1)井點管采用DN48 mm PPR管，布置間距1.2 m，輕型井點降水的井點均勻布置在馬道上,單根井點長度8 m，下端3 m制作成濾管，管壁上梅花形布置小孔，用棕皮或紗布纏裹后，鐵絲扎緊，底部用塑料扣封死；多根輕型井點聯合接引到共用總管，總管用DN80 mm鋼管，單根長度4 m，法蘭連接，總管上間隔2 m布置48 mm直徑接頭，接頭管使用48 mm直徑橡膠軟管。

2)輕型井點管的埋設采用射水法，100 mm直徑十字形射水器安裝在48 mm直徑鋼管上，用軟管接2英寸潛水泵，射水成孔同時用人力下壓和轉動，成孔深度大于井點管埋設深度0.5 m左右，成孔后隨即下井點管和灌中粗砂，孔口用粘土封閉。

3.2.3 輕型井點抽水

抽水前先試抽，檢查管路是否有漏氣、漏水及淤塞現象，正常出水后開始投入使用，抽水過程中經常檢查是否有異?，F象，并及時維修。

3.2.4 降排水過程控制及處理

輕型井點孔進行回填封堵，采用砂石料回填，水夯法夯實。當井點降水水泵開始工作后，必須專人24 h看管?？垂苋藛T必須具有豐富的降排水經驗，對水泵、水管及其工作原理非常熟悉，并能簡單判斷、排除水泵故障?？垂苋藛T必須每30 min巡視一次，查看每臺水泵的工作狀態是否正常，巡視每個井管是否有水排出，對滲漏的接口及時進行處理等等。讓每臺泵都工作，每根井管都出水，每滴水都通過總管排出到基坑以外。

3.2.5 排出基坑水的處理

對排出基坑的地下水，為了防止其在就近地表滲入地下，又返回到基坑，所以排出的水通過總管并沿附近的水溝明排的越遠越好，本工程至少遠離基坑200 m以上。

4 降水效果控制及注意事項

通過對人員控制，材料控制，施工設備控制，監視和測量裝置控制，特殊施工過程控制等，來確?；拥氖┕べ|量及降水效果。

4.1 降水設施保護

1)對施工中已安裝布設完成的井管、水泵等進行標識，并采取有效措施進行保護;2)土方開挖時不得損壞已施工完畢的井管、水泵及排水通道等;3)地下結構施工時，不隨意拆卸基坑邊坡防護結構;4)做好基坑周邊及基坑內的排水工作，及時對雨水、施工用水、生活用水等進行抽排，防止明水對基坑護坡的沖刷和浸泡。

4.2 過程中應注意的事項

1)優化降水方案和參數來降低降水費用。由于井點數量多，施工周期長，可采取分施工段抽降水和優化降水參數等措施來降低降水成本和費用。通過一級的降水成果和開挖揭露的地層，及時優化降水參數，井點管數量和間距調整，從而減少投入、降低費用；2)從工程和降水運行降低成本。輕型井點的費用由成井費用、設備費、運行維護費和電費組成，通過最終分析，抽水電費占降水費的40%左右。施工中應合理組織和調度，加快基礎和回填施工進度，縮短工期以減少降水時間，降低成本；降水穩定后，通過間隔抽水、間斷抽水等方式減少抽水時間，節約電費；3)合理調整開挖坡比，減少開挖工程量；4)加強降水過程觀測。降水過程一般為先大后小，先渾后清，如果長期渾濁并有泥沙抽出，應停止抽水以免塌孔，造成降水失??；5)降水前盡量別擾動原土。

5 結語

1)通過降水過程觀察，降水效果非常顯著，整體降水5 d～7 d，地下水降水漏斗基本穩定，水位降低值大于原設計值，為基礎施工創造了良好的施工條件;2)基坑降水直接關系到深基坑施工的成敗與否，對于地下水豐富，地質條件較復雜，降水深度大，并含有多個不透水層時，采用多級輕型井點降水的方案是可行的;3)降水過程中定期觀察，分期施工時逐步調整和不斷優化方案，對基礎底板施工完成并回填后，撤出最底層的井點降水，當地下建筑物結構完成防水層施工并回填后逐級撤除降水。根據工期要求采取分層降水、加快施工進度等措施盡量縮短降水時間，使之達到經濟、合理。

The level three light well point program successfully applied in the deep foundation pit dewatering

MA Li-ming

(SinohydroBureau12Co.，Ltd，Hangzhou310004,China)

Based the deep foundation pit project of Qiangkuangbao regulating valve chamber in Shanxi North Main Line, the paper selects the three light well point dewatering scheme according to the geological documents and site conditions and the calculation, as well as the detailed comparison of schemes, illustrates the scheme construction technique points, and points out the scheme is economical with speedy dewatering, and it can meet the construction quality and progress requirement.

regulating chamber, soil deep foundation pit, light well point, three light well

1009-6825(2014)34-0061-03

2014-09-29

馬黎明(1974- )，男，高級工程師，一級注冊建造師

TU463

A