管井降水實際應用研究

楊 強，李春雨，張 靜，李 強

1中國石油天然氣管道局工程有限公司第二分公司，江蘇 徐州

2中國石油管道局工程有限公司 國際事業部，河北 廊坊

3中國石油華北油田分公司，河北 廊坊

1.引言

管井井點設備簡單，排水量大，降水較深。春季解凍，地下水位升高。當建筑物的基地高程低于地下水位時，基坑開挖時邊坡邊挖邊塌，因此，基坑(槽)開挖時必須考慮降水防護措施。

2.降水方案選擇

新建的布哈拉調控中心辦公樓位于烏茲別克斯坦布哈拉州市中心，根據現場施工情況平均地下水位高程為-4.6 m，筏板基槽底部高程為-5.16 m，電梯井和積水坑區域局部槽底高程為-6.23 m，故應采取降水措施，要求水位降至基槽底部0.5 m。辦公樓基槽降水深度為1.06 m，局部基槽位置降水深度為2.13 m。參照GBJ202–83《地基與基礎工程施工及驗收規范》中對各類井點使用范圍的規定[1][2]，結合布哈拉當地實際情況，該工程降水采用管井降水。

3.井點降水方案實施過程

3.1.施工準備

施工前首先需征得業主、設計、監理等相關部門許可，然后對施工人員進行技術培訓，使之熟悉施工方案。按照施工方案準備好施工所需設備和材料，在抽水影響半徑范圍內需要保護的構筑物等需建立標高觀測系統，并由專人進行觀測。

3.2.井點布設

1)井點平面布置

建筑單體基坑平面呈塊狀，宜采用封閉式布置。工程降水面積大，需機械化施工，必須設計運輸車道。

2)井點管長度計算

式中：L為井點管長度，m；h為露出地面高度，m；H為地面至基底高度，m；i為水力坡度，環狀井點為1/10；r0為基坑計算半徑，m。

3)單根井點管出水量計算

式中：q為單根井點管出水量，m3/d；r為濾管半徑，m；K為滲透率系數，m/d。

根據公式(2)計算得出q為290 m3/d。

4)井點管數量確定

式中：Q= 700 m3/d為總涌水量；n為井點管數量，個。

5)井點管間距計算

式中：D為井點管間距，m。

計算得出的井點管間距D應大于15倍濾管直徑，以防由于井管太密而影響抽水效果。實踐中，由于井點管下沉質量的差異和地下土質的變化，地下水的補給不充分，群井排水的影響，理論上單井出水量達不到實際出水量，應對井的間距進行修正。辦公樓基坑周圍共設置6根10 m深直徑200 mm的波紋管管井。根據實際情況需要進行調整，確保降水效果。

3.3.水泵的選擇

水泵的流量主要根據基坑井點系統涌水量而定，所需水泵功率關系式如下：

式中：N為水泵所需功率，kW；k為安全系數，一般取2.0；Qgk為基坑的涌水量，L/s；Ht為包括揚水、吸水及各種阻力造成的水頭損失在內的總高度，m；η1為水泵效率，取值范圍0.4~0.5；η2為機械效率，取值范圍0.75~0.85。

計算得出N≤ 1 kW。根據計算結果，每口管井內安裝1臺潛水泵，潛水泵生產率20 m3/h，揚程25 m，抽吸真空高度7 m，吸口直徑50 mm，電動機功率2.8 kW，轉速2900 r/min。

3.4.機械成孔與沉管

采用機械螺旋鉆桿成孔，挖出的土方及時外運。一般取中粗砂作濾砂層。井點管用直徑200 mm波紋管，下端為長1 m、鉆有直徑10 mm梅花形孔(6排)的濾管。管壁包2層濾網，內層為細濾網，采用30~50孔/cm2的黃銅絲布；外層為粗濾網，采用8~10孔/cm2的鐵絲。管井深10 m，成孔完成后，及時下管，井管下部過濾部分，回填濾砂層。

3.5.降水

管井使用前應進行試抽水，檢查有無淤塞現象，如情況異常，應檢修好后方可轉入正常使用。采用潛水泵管井內抽水，將抽出的水導入排水溝。抽水過程中需經常檢查出水情況判斷潛水泵工作情況，在排水溝不能滿足排水要求的情況下，租用水車確保排水達到要求。井點降水時，需對水位降低區域內的建筑物進行沉降觀測，發現沉陷或水平位移過大時，應及時采取防護技術措施。自降水開始24 h由專人看護，應保持不間斷抽水，防止因停止抽水使地下水位上升，造成淹泡基坑的事故。配用雙電源以防斷電。一般抽水3~5 d后水位降落漏斗基本趨于穩定。當降水降至建筑基坑底標高0.5 m以下時，及時進行基礎施工，以減少降水時間。辦公樓地下室施工及土方回填完成后，停止降水。管井內填滿中砂，要求夯實飽滿密實。

4.質量保證措施

1)降水、排水過程中需對周圍構筑物進行沉降觀測。

2)排水應通暢，不得流入周圍場區。

3)井點使用時，正常出水規律是“先大后小，先混后清”，如不上水，或水一直較混，或出現清后又混等情況，應立即檢查原因。

4)在土方開挖后，應保持降低地下水位在基底500 mm以下，以防止地下水擾動地基土體。

5.HSE保證措施

1)在施工場地四周設置安全隔離柵欄，放置安全警示標志，避免非施工人員誤入施工區域。

2)抽水設備的電器部分必須做好防止漏電的保護措施，嚴格執行接地、接零和使用漏電開關3項要求。

3)施工中嚴禁在管井周圍堆放開挖的土，土方要及時運出場外。

4)降水過程中，應防止相鄰及建筑物或構筑物、道路、管線等發生下沉或變形，必要時需對原建筑物地基采取回灌技術等防護措施。

6.結語

基坑降水工作直接影響工程的安全和工期長短，井點降水方案選擇合理，可以確保工程按期完成。實踐證明，在滲透系數較大的地區，使用管井降水能取得良好的效果。