管井降水常見問題分析

李俊豐

（華北水利水電工程集團有限公司，天津 300170）

一般在地下水位高且豐富的地區進行地下結構施工，都不可避免地受地下水影響，若不采取措施，輕則影響施工進度和質量，重則危及結構及人身安全，必須引起高度重視。管井降水是基坑降水常用方式之一，特別是土體滲透系數較大的深基坑作業，施工降水尤為重要。在工程實踐中，因基坑降水不善而影響施工的案例不在少數，筆者針對管井降水容易出現的技術和管理問題進行探究。

1 管井降水適用范圍

管井一般適用于降水深度較大的基坑排水，適用于粉土、砂土、碎石土等滲透系數較大的土質，土體滲透系數一般為0.1～200 m/d。滲透系數低于該范圍的，土粒間的自由水在重力作用下向管井移動速度較慢，降水影響半徑較小，土體間的自由水很難快速排出，施工效率低且費用高；滲透系數超出該范圍的，土顆粒間隙大，自由水流速大、補給快、出水量大，不僅降水困難，而且對周邊環境影響大，采取管井降水方式同樣不適用。

2 管井降水影響因素分析

2.1 地勘資料不詳，憑經驗施工

在工程實踐中，經常會遇到這類情況，即建設單位提供的地勘資料是該地區往年積累的歷史資料，未針對擬建設工程進行詳細勘察，還可能存在勘察深度不足的問題。施工單位在開工前也未進行必要的補充勘察，資料的缺失將造成基坑支護與降水在計算過程中因經驗取值而得出與實際不符的結果，那么在工程實施過程中，將可能出現降水方式選擇不當或其他影響施工的問題。

2.2 地質構造分布不均，地下水外部補給因素分析不足

在常規降排水計算中，一般是以均質土層模擬計算并選擇相關參數，當土層為非勻質不連續地層時，計算公式的選擇和參數取值往往由于經驗不足而得出不合理的結論。例如，含水層與不透水層間隔分布而含水層層厚和滲透系數相對較小時，計算結果可能會出現管井分布間距偏大的情況，致使降水效果不能達到預期。

當基坑附近有河流或水庫時，若水位較高、距離較近、土層厚且滲透性較強，就要充分考慮地下水補給效應，避免因考慮不周而影響基坑開挖及后續施工。

2.3 管井成井困難、施工質量差

在黏性較差、較松散的土層成井時，極易發生土壁坍塌現象。若鉆孔垂直度差、機械振動大、未采取有效支護措施等，則容易造成井孔坍塌或管井傾斜，影響正常使用。

2.4 細砂顆粒流動，造成管井淤積

在細砂、粉細砂等顆粒級配連續性差的土層中成井時，細粒土在動水壓力作用下沿粗粒土間隙向管井聚集，一定量的微細顆粒可懸浮水中，隨水泵排出井外，不能懸浮水中的細砂顆粒絕大多數將沉淀井底，造成管井淤積。另外，細粒土的持續流失將導致周圍土體孔隙率加大，其原狀結構破壞可能造成土層沉降、承載力和抗剪強度降低等，在一定程度上影響周邊地基的安全穩定，甚至對擬建工程造成不利影響，因此在管井降排水時應避免該現象發生。

2.5 施工管理不善

降水井布置在支（圍）護體系內側時，機械開挖過程中不重視對管井的保護，致使管井損毀嚴重，部分管井排水失效。

在細砂、粉細砂等易造成管井淤堵或坍塌的土質中成井時，項目部技術交底缺失，保護措施不到位，在管井使用過程中，管理者不注重對有效井深進行觀測，維護者在管井發生淤堵時未報告，將導致基坑降水效果差。

水泵排水量與管井集水量不匹配，維護人員責任心差，停泵后長時間等待，造成地下水位難以長期維持，影響施工。

3 應對措施

3.1 針對地質情況不詳的應對措施

當基坑開挖深度較大周邊情況復雜時，若缺乏明確的地勘資料或地勘深度不足，在編制基坑支護及降排水方案前，有必要對工程地質進行補充勘察，進一步明確各層土質物理力學指標、地下水類型、滲透系數等，從而選擇合適的計算公式和參數進行計算，編制科學合理的施工方案和技術措施。

3.2 地質情況復雜、降水受外部補給影響時的應對措施

當地質分層較多、情況復雜時，應根據客觀情況具體分析，充分考慮地質分布不均對降水效果的影響。常規降水理論計算均是按勻質土層構建計算模型，實際含水土層往往沒那么理想，一般在計算時通常概化處理，整體按一層含水層計算，通常采取加權平均的方式。若相鄰含水層滲透系數、層厚等相差較大時，計算結果往往會出現較大誤差，實際施工時達不到理想效果，此時應將計算過程和結果與當地經驗結合起來考慮。具體施工中，我們應結合3 個數值考慮，分別為影響半徑、根據基坑涌水量和單井出水量計算得出的管井數量與間距以及管井的經驗距離，三者按最小值取定。

當基坑附近有外部地下水補給特別是土層滲透系數較高時，應充分考慮地下水補給效應。一般可采取在補給側加密管井、構建雙排管井等措施，還可采取截水措施，例如施做拉森樁止水帷幕、水泥土攪拌樁帷幕、高壓注漿帷幕、排樁帷幕等；也可根據需要，在基坑內外設置水位觀測井，便于施工期水位觀測。

若基坑底部以下存在承壓水，則應根據承壓水埋深、水頭、外界補給等情況，采取合理的防范措施。

3.3 管井成井困難的應對措施

管井成井困難往往是由于土質疏松、地質穩定性差造成的孔壁坍塌以及塌孔后造成管井安裝傾斜，影響后期使用。通常采取的措施包括：埋設護筒保護，并根據需要適當加長；施工時選用低振動鉆井設備；鉆孔前穩定好鉆孔設備并控制鉆井垂直度；鉆孔成井作業時，禁止周邊大型設備施工；施工時快速成井減少孔壁暴露時間，并在下放井管后迅速填料；必要時采取泥漿護壁成孔，清孔后下放井管。

3.4 防止管井淤積的應對措施

管井被淤積的原因，主要是土粒在動水壓力作用下，微細砂粒隨水流沿粗顆粒間孔隙向管井流動并不斷沉淀造成淤積。因此，降低土體中動水壓力和隔斷流動通道是避免細砂淤積的良方。首先在編制降水方案時，應結合土的種類、顆粒級配、孔隙率等情況，分析判斷管井降水時被淤積的可能性及對周邊已有建筑物、構筑物或設施及擬建工程的影響。當管井降水不會對基坑周邊環境造成損害允許采取降水施工時，應采取有效措施防止管井淤積。在降低動水壓力方面，可通過前期緩慢降水，減小水頭差和水力坡降，使細砂顆粒低于發生流砂的臨界狀態，降低水砂同動的可能性，必要時在基坑外圍設置帷幕、排樁、地連墻等截水措施，通過增加滲徑等方式降低動水壓力。在隔斷流砂通道方面，可在管井周圍填充合適的濾料，采用相應的土工織物自下而上包裹管井，做到透水不透砂，防止細砂流入管井。

3.5 加強施工管理

降水井布置在支（圍）護體系內側時，機械開挖過程中應重視對管井的保護，加強現場指揮，防止碰觸管井，對管井周圍土體輔以人工開挖。在成孔困難的土質中進行管井安裝時，要對操作人員進行詳細的技術交底，采取必要的技術保護措施，同時加強現場指揮和監管，防止外部干擾。在管井使用和維護過程中，應安排專人加強對有效井深、管井水位和觀測井地下水位等觀測，在管井發生淤堵時，應及時安排洗井。當水泵排水量與管井集水量不匹配時，應根據具體情況分別采取加強人員值守、調換適宜水泵、安裝自動啟停智能水泵等措施，防止因長時間停泵而造成基坑地下水位反彈。當管井發生損毀無法繼續使用時，應分析影響并視需要進行補井，確保地下水位穩定在安全狀況。

4 結語

降低基坑地下水位是保證深基坑開挖和后續施工的重要保障措施，筆者就管井降水施工中容易出現的工程問題進行了分析，提出了有針對性的技術和管理措施，在實際施工中應結合地質情況、基坑支護及開挖形式、工程所處環境和施工條件等進行合理規劃與布置，確保管井降水的有效性，希望對類似工程能起到借鑒作用。