排澇站施工基坑管井井點降水措施的應用探析

黃用兵 （安徽水利開發有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 工程概況

1.1 工程概況

某排澇站規劃流量為45m3/s，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物為3級建筑物，其中穿堤涵洞位于長江堤防上，堤防等級為2級。經實地測量，站身處原地面高程為7.4m，設計站身底板底高程為-0.8m。

1.2 土層地質分布

站址所處地貌為河漫灘，地貌單元上屬長江漫灘沉積地層。

根據地質鉆探揭露，站址位置各地層分層描述如下。

①層重粉質壤土（填土）：灰色、褐灰色、黃色等。稍密，壩底部分含碎石、有機質、草根等。其中壩體部分為軟可塑中粉質壤土。該層厚度0.5～7.0m，層頂高程5.67～14.53m。

①-1層淤泥：灰黑色，飽和，流塑，微有臭味，含有大量腐殖質，該層層厚1.0～6.2m，層頂高程5.08m～6.51 m。

②層中粉質壤土（粉質黏土夾粉土）：灰黃色，濕，軟塑狀態，干強度較低，夾薄層粉土粉砂層。該層層厚0.8～2.0m，層頂高程6.10m～7.53m。

③層淤泥質中粉質壤土（淤泥質粉質粘土）：灰色、青灰色，軟流塑，含少量腐殖質，土切面粗糙，微具臭味，搖震反應迅速，韌性低，干強度低。夾有大量薄層狀粉土，局部夾少量薄層狀粉砂。水平層理發育。該層厚5.3～10.0m，層頂高程0.31～6.41m。

④層粉細砂：灰色，呈飽和，稍密～中密狀態。成分以石英、長石為主，含大量云母片。該層層厚5.8～10.9m，層頂高程-5.99～-1.47m。該層分布普遍。

⑤層粉細砂：灰色、灰黃色，呈飽和，中密狀態，主要礦物成分為巖屑、石英、長石等，含云母碎片，粘粒含量較低，磨圓度一般，均勻性一般。該層為揭穿，最大揭露厚度為15.5m。

1.3 地下水描述

在場區內，潛水主要接受河水及大氣降水補給，通過地面蒸發和地表徑流排泄，受季節或枯水期、豐水期的影響，并與河流水有一定的水力聯系，在勘探期間內，在勘察期間鉆孔中觀測到，地下水位埋深：0.20～1.00m，地下水高程：7.35～7.58 m。

2 降水措施選擇、驗算及布設

2.1 降水措施選擇

因排澇站周邊均為空地，結合現場地質、地下水位情況，比降水方案比選，擬定采用管井井點降水措施。基坑按1∶2邊坡開挖并在3m處設置一道寬2m平臺，在平臺處布設環狀管井井點，可減小管井凈深度并縮小降水范圍，基坑中心處設水位觀測井。

2.2 深井井點降水設計驗算

①含水層厚度（H）和水位降深（S）:根據巖土工程勘察勘察報告提供的資料和基礎埋深、最高水位考慮確定，H=11.8m，S=8m。

②綜合滲透系數（k）：降水影響深度內的地層的綜合滲透系數K值宜為10.0m/d。

③環形降水范圍的等效半徑（r0）：根據基坑范圍尺寸按公式計算，A取值1650㎡，環形降水范圍的等效半徑（r0）為23m。

④井點系統的影響半徑（R0）:根據公式R0=R+r0計算，R0為 197 m 其中 R=1.95S（Hk）1/2。

根據上述參數分別計算相關指標如下，基坑總涌水量：

基坑設計參數建議值表

深井過濾管進水部分每米井單位進水量：

深井進水過濾部分需要總長度L：L=Q/q≈13m

架設井管數量為15口時，H=11.8-8=3.8則

此數值符合 nh0=1×15≥Q/q（=Q/q≈13m）條件。

井的深度 H=H1+h0+iL+L=17m（H1基坑深度取7.6m，L管井中心至基坑中心的水平距離取30m，i為降水曲線坡度，取1∶4；沉砂管長度L取1）

2.3 管井井點布設

經上述驗算，降水井數初步布置15口，井點間距采用15m左右布置，初步井深設計18m（詳見下圖管井井點布置示意圖）。并在基坑中心布設水位觀測井，用于監控地下水位及降水效果，為基坑開挖及結構施工提供保證。

管井井點布置示意圖

3 管井井點施工

3.1 管井井點布設

按前文方案，先行對基坑開挖3m，形成馬道平臺，在平臺上打設管井，呈封閉環狀布設，井點間距采用15m，降水井數量為18口，井深設計18m；按建筑施工計算手冊查閱計算公式，經驗算可滿足降水強度要求，可以保證地下水位降到建基面以下至少0.5m。

3.2 管井的構造

管井頂部高出場地300mm，底部入粉細砂層深6m左右，成孔直徑φ700mm，采用混凝土深井管及無砂混凝土濾管，管外徑φ500mm，管外包80目（1024孔/cm2）濾布一層。管外回填100厚的濾料，濾料規格依據粉細砂層確定并滿足D50=（6～8）d50，不均勻系數小于2。濾料高出濾管1m，粉細砂層頂至潛水含水層底之間用粘土球封堵。潛水含水層部分使用米石子濾料回填便于潛水流入，上部1m使用粘土回填夯實。

3.3 管井井點的施工

①管井成孔工藝流程

場地平整→井位放線→開挖漿池、漿溝→護筒埋設→樁機就位、孔位校正→回旋鉆孔、泥漿循環、清除廢漿、泥渣→終孔驗收→下濾水井管和填充濾料→機械洗井→下入潛水泵抽水降水。

②洗井

成孔采用回旋鉆原漿護壁成孔，井管下沉及濾料安裝完成后，立即進行充分洗井。先對孔壁泥皮沖洗，達到清除孔壁泥皮，疏通濾水管，恢復其原來孔隙率。保持濾網的暢通，采用分級自上而下和抽停相間的程序抽水洗井。

③水泵的選型

水泵吸水口保持在動水位以下，選用深井潛水泵排水能力大于1.3倍單井涌水量。

④排水系統布設

將每口井出水口集中排到基坑頂排水溝內，排入基坑外水塘。

4 管井運行管理及封井

4.1 管井運行管理

①安排專人負責，組建降排水小組；現場安排專人巡查、記錄，有相對固定的人員對存在的問題及時報告并解決。

②電源保證，多臺潛水泵同時連續抽水，負荷大，對供電網絡要求高，并需持續供電。為保證基坑安全，防止系統停電，需根據泵總功率配備恰當的發電機，并備足油料，確保系統停電后，短時間內能及時啟動，保證降排水連續，地下水位穩定低于建基面。同時需備有一定數量的同規格的潛水泵、出水管、接頭配件等，以備出現故障及時更換、維修。

③井點抽水期間，在基坑中心位置打設水位觀測管，應定時觀測水位，并做好記錄，以為基坑開挖及結構施工提供依據。對出現水位上升等異常情況，及時報告、分析原因、采用有效處理措施。

④水泵工作采用自動液位控制系統，與本臺泵開關聯動控制，防止水泵干燒損壞，并在每口井安裝指示燈，便于人員巡查及時發現異常。

⑤經常巡查、監測出水水質情況，若發現水質渾濁、含砂量增大等，應及時分析原因并及時處理，必要時，該井廢除，在兩側增設新井。

⑥加強基坑邊坡滲水點觀察，若大量滲水出露，則需及時分析原因，同時可采用袋裝中粗砂壓坡，避免坡面泥土流失，造成滑坡或塌方。

4.2 封井

基坑主體結構完成后，周邊回填土達到或接近井口高程時，可停止降排水，拆除潛水泵及排水管路。封井先在井管內填入干燥粘土球。到近井口段，挖除部分井身及井周土體，采用粘土分層壓實填筑到地面。

5 結語

該項目通過采用管井井點降水措施，降水效果達到預期目標，滿足施工規范要求。希望上述的管井施工及運行管理相關方面的內容，能給類似工程的施工提供一定的參考。