井點降水在基坑施工中的應用

摘要：深基坑施工中常遇到地下水，為防止基坑失穩、坍塌，需要對基坑周邊進行降水施工，本文結合工程實例，對井點降水的施工方法、工藝、技術要點及施工注意事項進行了總結與探討。

關鍵詞：基坑井點降水；井位布設；降水計算；施工流程

1、工程概況及地質情況

1.1工程概況

石景山水廠輸水管線工程采取頂管施工，豎井施工中發現部分豎井地質情況與地勘報告不符，經現場補充勘測，發現部分豎井設計埋深位于地下水位以下，需進行降水施工。

1.2地質情況

根據工程勘查報告，豎井周邊地下各土層如下：表層為人工堆積（房渣土、碎石填土等），厚度2.30～4.60m；人工堆積層以下為新近沉積之卵石、粉質粘土、粘質粉土、細砂；新近沉積層以下為第四紀沖積之卵石、中砂、細砂、粉質粘土、粘質粉土。

1.3地下水位情況

地表以下20m深度范圍內存在的地下水類型為單一的上層滯水，地下水位穩定標高為62.35～63.80m（埋深9.50～11.30m）。

2、基坑降水方案

根據分析地下水類型為上層滯水，主要含水層為粉質粘土，穩定水位埋深9.5～11.3m。

2.1降水方案的選擇原則及要求

（1）明確豎井施工對地下水位的要求；

（2）確保鄰近建筑及地下管線安全，防止因降水引起鄰建基礎的不均勻沉降；

2.2降水方案的選擇

根據地下水位分布狀況、結合豎井平面尺寸、深度和現場條件，經計算和分析，采用封閉式深井井點降水方法。

2.3降水井主要參數的確定

（1）降水井的布置方式。根據降水深度要求，降水井布置在工作井以外約3.5m處，形成封閉降水體系。

（2）降水井成孔直徑的確定。由于現場地下水位較高、土體滲透性差，為提高降水速度和效果，擬縮小降水井間距、增加單井的滲透面積。降水井成孔直徑600 mm，成井直徑400mm。

（3）降水井深度的確定

H≥H1+H2+H3+H4+H5+H6 （1）

式中：H—井深（m）；H1—基坑深度取17.666m；H2—基坑最深挖掘面至降水曲線最高點的安全距離（m），取0.50m；H3—為i與ro的乘積，i為水力坡度，本工程取1/10，ro為基坑引用半徑；H4—降水期間地下水位變幅，取3.0m；H5—沉砂管長度，取2.0m；H6—過濾器長度，取2.0m。

先計算基坑引用半徑（ro）

ro =[A/π] （2）

式中：ro——基坑引用半徑（m）；

A——基坑面積取112.64㎡；

求得ro=5.99m。

將對應參數代入（1）式可求得降水井深度H≥25.766m，施工時取26.0m。

（4）降水井其它主要參數的確定

4.1確定影響半徑（R）

[R=2SH×K] （3）

將對應參數代入（3）式可求得影響半徑R=7.21m。

4.2基坑涌水量計算

Q=1.366K×（2H-S）S/lg（（R+r0）/ r0） （4）

將對應參數代入（4）式求得Q=105.8m3/d

4.3降水井單井涌水量計算（q）

q =[120πrl3k] （5）

將對應參數代入（5）式求得q=10.3m3/d

4.4降水井數量的確定（N）

N = 1.1·Q/q （6）

將對應參數代入（6）式求得N=11.3，取12口

4.5降水井間距的確定

[l]= L/n-1 （7）

式中：L—布井軸線長度，取68m；n—井數，12個，求得本工程井距理論值為6.2m。

由于現場土體滲透性低，井點間距適當加密，取5.5m。

3、降水井的施工方案及技術要求

3.1降水井施工工藝

測量放線→定井位→鉆機就位→鉆機成孔→下井管→填濾料→成井及井口保護。

3.2降水井的施工

（1）場地準備。護筒內泥漿高出地面或施工水位至少0.5m，防止鉆孔中坍孔。

（2）安裝鉆機。鉆機起落鋼絲繩中心對準井位中心，鉆機定位后，底座須平整、穩固，確保鉆進中不發生傾斜和位移。

（3）埋設護筒。護筒鋼板厚10mm、長200cm，護筒頂高出地面不小于30cm，護筒內徑大于鉆孔直徑20cm，護筒頂面位置偏差不大于5cm，傾斜度不大于1%。

（4）泥漿的制備及循環凈化。泥漿指標如下：相對密度1.03～1.1、粘度（s）：18～22、含砂率（%）：<2、PH值：8～10、膠體率（%）：>98、失水率（ml/30min）：14～20。制漿時選用優質粘土和膨潤土，摻入適量CMC羧基纖維素或Na2CO3純堿等外加劑，保證泥漿性能穩定。

（5）鉆孔施工。開鉆時先在孔內灌注泥漿，如孔中有水，可直接投入粘土，用沖擊錐反復沖擊造漿。待鉆進深度超過鉆頭全長加沖程后，再正常沖擊。在開孔階段4～5m，為使鉆渣擠入孔壁，減少掏渣次數，正常鉆進后應及時掏渣，確保有效沖擊孔底。

鉆進中注意土層變化，不同土層采用不同的鉆進速度，應均勻松放鋼絲繩，松軟土層每次可松繩5cm～8cm，密實堅硬土層每次可松繩3～5cm，避免松繩過少或過多，可在鋼絲繩上做好長度標志。

鉆孔中密實堅硬土層每小時鉆進尺小于5cm～10cm，松軟地層每小時鉆進尺小于15cm～30cm時，應進行取渣。或每進尺0.5m～1.0m時取渣一次，每次取4～5筒，或取至泥漿內含渣顯著減少，無粗顆粒，相對密度恢復正常為止。取渣后應及時向孔內添加泥漿或清水以維護水頭高度。

每鉆進1m，掏渣要檢查、保存土層渣樣并記錄，遇地質與設計發生差異，及時請設計、監理單位，研究處理措施。

鉆孔作業應連續，因故停鉆時，須將鉆頭提離孔底5m以上，防止坍孔埋鉆。取渣后或因其他原因停鉆后再次開鉆，應由低沖程逐漸加大到正常沖程以免卡鉆。

鉆進過程中，應始終保持孔內水位高出地下水位（或施工水位）至少0.5m，并低于護筒頂面0.3m 以防溢出。

3.3降水井的防砂措施

在濾管四周均勻填濾料，濾管接頭外側用雙層過濾網對進入降水井的水進行過濾。

3.4排水設施的布置

井周圍設排水干管（Φ108mm和Φ150mm鋼管），干管上分布Φ40支管，抽出的水先導入沉淀池，沉淀后用做現場降塵灑水。

4、水位觀測及豎井施工前的處理

4.1水位觀測

沿豎井四周布設降水觀測孔，利用鋼尺水位計進行水位量測。

（1）降水前，所有降水井、觀測井統一聯測靜止水位；施工中每天觀測豎井外地下水位的變化。

（2）根據水位變化情況與預測計算數據分析，及時發現問題，調整抽排系統，并與豎井沉降監測資料進行對比分析，找出問題，采用防治措施。

4.2豎井施工前的保證措施

降水后請第三方檢測單位，用雷達檢測的方法，檢查地下土質情況，如發現地下空洞情況，采取注水泥漿進行土體加固處理。豎井開挖時，井壁上間距1米埋設DN32鋼管，埋深3米，向內注水泥—水玻璃雙液漿。

降水作業效果明顯，保證了豎井施工安全，達到了施工目標。

參考文獻：

[1]《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》GB 50202-2002

[2]《建筑工程施工質量驗收統一標準》 GB 50300-2001