河道附近施工的地下水降水方式綜述

田亞楠

(山西省水利水電工程建設監理有限公司，太原 030002)

河道附近施工的地下水降水方式綜述

田亞楠

(山西省水利水電工程建設監理有限公司，太原 030002)

近年來，隨著我國建筑技術的不斷提高，建筑物施工的降水技術也在提高，河道附近的工程環境有著多樣化、復雜化、不穩定等特點，河道附近不正常的施工降水對建筑物有著潛在的威脅，文章通過分析河道附近的施工現狀，綜合評定河道附近地下水的降水方式，以及施工程序中的注意事項和施工措施，全面提高地下水降水的質量，使地下水達到預定的降水深度和降水效果。

河道附近；施工措施；地下水；降水

0 前 言

工程降水關系到建筑物的施工質量，受到工程環境的限制，河道附近地下水的降水方式十分重要，尤其是在工程降水的設計和施工中。結合河道環境的影響，在河道附近降水選擇管井降水法是十分經濟、合理。本文主要討論管井井點降水法的施工降水。

1 河道附近施工環境

在我國大部分地區，河道附近的環境有著以下特點：

1)河道附近土質多為流沙、流土，較為松散，受外力作用時，容易塌陷、掏空或地裂，嚴重時將會下沉。

2)河道附近建筑物、構筑物以及管線等易開裂、沉降、位移等。

3)河道邊坡易失穩、從而產生流沙、管滲等。

2 河道附近降水方式

河道附近環境復雜多變，在選取降水方式時要綜合考慮多方面因素：要對環境進行保護；要先明確降水井井位和河道周邊環境之間的關系，采用增加濾料填塞厚度來降低含沙量，在降水時，要增加降水井深度，以便完成較深層次的降水，減少河道降水對建筑物的影響和地下管網的影響；減小單井抽水的強度，也能降低其影響范圍。

在我國當前建筑物的排水施工中，常用的降水方式有：

1)明溝加集水井降水。

2)輕型井點降水。

3)噴射井點降水。

4)電滲井點降水。

5)管井井點降水。

6)深井井點降水。

2.1 明溝加集水井降水

不同降水方式適用的環境不同；明溝加集水井降水通常適用于地下潛水，施工用水以及雨水，是一種人工降排法，在河道附近地下水較大，滲水較多，若僅采用這種方法，會加大噴錨網支護難度，且不安全。

2.2 輕型井點降水

輕型井點降水，適用于水位不深的施工場所，其水位深度一般保持在3～6m左右，當深度超過6m時，采用多級井點降水會加大放坡及挖槽的難度。

2.3 噴射井點降水

噴射井點降水適用于降水深度大、水位深的場所，其降水深度可達到8～20m，但其抽水系統和噴射井管結構復雜，易發生故障，且耗能較大，降水費用比其他降水方式高[1]。

2.4 電滲井點降水

電滲井點降水多適用于滲透系數<0.1m/d的沙土、黏土、亞黏土以及淤泥等，通常和輕型井點降水結合使用，其降水深度取決于結合的降水方式[2]。

2.5 管井井點降水

管井井點降水多用于滲透系數大的土層，地下水源較豐富的區域以及輕型井點難以解決的淺水層地層，其排水流量可達50～100m3/h，其工作范圍的滲透系數可達20～200m/d。

2.6 深井井點降水

深井井點降水，是基坑支護中常用的降水方式，其優點在于排水量大，降水深度大，以及降水范圍廣泛等，當遇到砂礫土層以及滲透系數較大，輕型井點降水及噴射井點降水等方式不能解決時，也可采用深井井點降水方式。

結合經濟、技術、施工環境等條件考慮，管井井點降水方法是較為經濟科學且安全的降水方式，適用于河道附近施工地下水降水。

3 河道附近地下水降水施工

3.1 工程概況

某河道附近一在建工程，是為了保證河道通過小洪水時不影響已形成的水面和綠地的生態景觀效果，同時又可集中排泄新城的雨洪，在河道治理工程的基礎上又增加的分洪工程[3]。

分洪工程在橡膠壩上游修建引洪口，沿擬建某大道南側由西而東布設分洪(排雨)暗涵，主要施工內容包括攔河滾水壩1座、進水閘1處和1.55km C25鋼筋混凝土分洪暗涵。

該工程開挖深度7.5～8.5m，土質依次為雜填土層、粉質黏土層、砂礫黏土層、粉砂層。

采用管井井點降水方式，施工工序為：成孔—下井管—礫料圍填—空口封閉—洗井—抽水。

3.2 降水工藝

降水工藝主要有以下4條：管井井點成孔、井管安裝、填礫和封閉和洗井。

3.2.1 管井井點成孔

3.2.1.1 下護孔管

1)清理地表障礙物，探明孔位實際情況，清理障礙物直到見到老土為止，可降低鉆孔施工難度。

2)埋入護孔管，其長度多保持在1200mm左右，必要時可增加護孔管長度，直徑要比鉆孔大60～100mm左右，以提高透水性。

3.2.1.2 成孔

在施工中，需要采用泥漿來護壁，若地層泥漿無法完成護壁時，需要采用紅黏土或人工造漿，其泥漿密度和黏度都有要求，相對密度越大，其壓力也越大，可以確保孔壁不塌陷。在黏度和相對密度要求上，要注意洗井的難易度。

不同的土層密度和黏性都不同，通常黏土層的相對密度為1.08～1.10，黏度為15～16；細砂層的相對密度為1.10～1.15，黏度為16～18；中砂層的相對密度為1.15～1.25，黏度為18～20；粗砂礫石層的相對密度為1.25～1.35，黏度為20～24。

3.2.2 井管安裝

常用的井管有鋼制井管、混凝土井管和塑料制的井管，鋼制井管在抗壓、抗拉、抗剪以及抗彎等方面有著良好的性能，是當前降水工程中采用較多的材料[4]。

本文主要采用無砂管，是混凝土管的一種，該管滲透性強，抗壓性好，其主要工藝特點是在水位以下的溝槽外側設置泥漿護壁沖擊式鉆機成孔，以潛水泵完成排水。

在井管的安裝中，主要分為準備工作、檢查工作、以及技術要求幾個環節。

3.2.2.1 準備工作

在準備過程中，首先要檢查安裝的相關設備(如濾水井管、潛水泵、夾具等)，然后對孔深進行校對，按照上設計完成井管丈量工作，并排號，制作扶正器，最后完成清孔、換漿等工作。

3.2.2.2 檢查工作

在井管以及過濾器的檢查工作中，要注意過濾器是否有松動以及位移等情況出現，檢查過濾器橋高是否受到沖壓破壞等。檢查管材的厚度是否符合要求。檢查砂管孔底部的完整性，辨別井管質量的好壞。

3.2.2.3 技術要求

在技術管理控制中，要保證井管在鉆孔中的準確性以及偏移量并保證自沉淀管在每15m處埋設無砂混凝土管井。

要保證井管安裝時的垂直度和偏差，按要求，其偏差不可超過1%。要求下管時孔內泥漿要高于地面200～500mm，保證土層水流暢通，超出時，應及時填充，放防止管孔塌陷。

3.2.3 填礫和封閉

受到河道附近環境作用，可以采用礫料圍填來改變地下土層周圍的孔隙率，減少進水時的水土流失，降低塌陷的危險性，同時還可以增大出水量，有效控制井水中的含沙量。通常采用填礫和封閉來完成。

3.2.3.1 填礫

在填礫過程中，要對填礫方法嚴格控制，合理的填礫方法關系到管井的出水量、含沙量以及管井的使用壽命。

填礫的正確方法是：在管井安裝完成后，將帶有噴頭的活塞塞入井內，要求距井底0.5m，再用井口板將井口的剩余空間封住，然后通過泥漿泵向井內注水稀釋泥漿，保證泥漿的相對密度和黏性，當相對密度達到要求時，要開始填充礫石。

在填充過程中，要保證礫石的填充速度在5～6t/h，主要避免蓬堵搭橋，可以通過標準繩來測定，對于填礫高度要嚴格遵守設計要求。

填礫的規格和過濾器的規格要求見表1。

對于填礫數量，可以按照式1進行計算。

M=π/4(D2-d2)γk

(1)

式中：m為管控填高1m所用礫石質量,kg；D為管井孔徑，m；d為管井直徑(外徑)，m;γ為礫石的相對密度(控制在1.7)；k為超徑系數(取值1.05%)。

表1 填礫規格及過濾器規格

3.2.3.2 管外黏土止水封閉控制

采用管外黏土止水控制主要目的是分層止水以及防止地表水下滲。

其具體的順序為礫石圍填之后，通過測量達到設計要求標高時，采用優質黏土圍填，為避免堵塞，多采用小塊黏土進行封閉。

通常，黏土圍填在泥漿泵停止工作30min之后方可進行，且保證井口部位要夯實。

3.2.4 洗井

洗井的主要目的是清理井內泥漿。通常，在鉆井中管井中含有泥土、細砂及泥漿，在管壁中形成泥壁，從而降低排水量。

管壁的清洗方法有噴水活塞法、壓縮空氣法以及拉活塞真空法。

噴水活塞洗井法是完成井管安裝、填礫和封閉工作后，將噴水活塞沿著過濾器不斷拉塞沖洗，過濾器中的泥漿以及砂礫將會沿著循環水流出孔外。

拉活塞真空洗井法是通過有活門的活塞用鋼絲繩活加重桿向下壓和向上提活塞，使井管中形成真空環境，井外的水流高速沖洗井壁內泥漿，達到清理效果。

空氣壓縮機洗井法是采用空氣壓縮機來完成洗井，是一種洗凈設備，對控制含沙量有很大好處。

在洗井施工中，不同的洗井方法都有不同的注意事項，要嚴格控制洗井施工中的注意事項，可以提高降水施工的質量。

4 結 語

本文通過對河道附近的施工環境進行分析，完成地下水降水方式的選取，同時針對河道附近降水的具體施工工序以及注意要素進行討論，綜合分析了河道附近地下水降水施工。

河道附近的環境較為復雜，在實際施工中，有許多細節需要嚴格控制，提高施工質量和施工安全系數。

河道附近地下水的降水方式有多種，除了用管井法降水之外，還可采用多種降水方式結合的方法，但需要結合實際情況，考慮降水效果和經濟條件。

[1]曹衛,王美可.基坑井點降水施工技術探析[J].科技創業家,2014(07)：40-41.

[2]唐業茂，肖燕.河道施工降水對臨近建筑物的影響[J].廊坊師范學院學報：自然科學版，2010,10(01)：83-85.

[3]唐業茂，文其云.河道施工降水引起的臨近建筑物沉降分析[J].力學與實踐，2010,32(05)：41-44.

[4]韓傳梅，陳喜，武永霞.深基坑降水工程試驗及降水方案設計[J].地下水，2007,29(06)：40-42.

1007-7596(2014)10-0132-03

2014-04-28

田亞楠(1985-)，男，山西高平人，助理工程師。

TU463

B