空壓機在深基坑降水工程中的應用

李曉晶

(山西一建集團有限公司，山西 太原 030003)

地下工程施工中為防止地下水通過基坑側壁與基底流入基坑，通過抽水井或滲水井等措施降低基坑內外地下水位的方法。

1 施工方法

(1)測放井位：根據設計施工圖中管井井點平面布置圖測放井位，用木楔等作為井位的標識標志，井位點的允許偏差不大于300mm。當井點位置受施工現場堆土不平或積水等影響時，可根據實際情況作相應的位置調整，變動范圍應控制在1.5m范圍內，定位時還應錯開建筑物的墻、柱、梁、樁頭、塔吊和施工電梯基礎。

(2)護孔管埋設：當地面為雜填土，土質比較松軟易塌孔時，應采用護管保護孔口防止坍塌，護孔管應穿過松散土層插入到原狀土層中，松散土層外置的護孔管外部應用粘性土回填密實，防止護管外返漿造成孔口坍塌，護孔管應高出井點位置標高200mm以上便于操作。

(3)降水井鉆孔、成井：降水井采用正循環回轉鉆機成孔的方法，鉆機成孔孔徑為600mm，鉆機鉆至設計井底標高后，采用懸吊式托盤下管法逐節放入無砂濾水管，管內徑為400mm。無砂濾水管的孔隙率≥30%。在砂層土層段用100目(每646.16mm2，即每平方英寸)尼龍紗網嚴密包裹無砂管，減少涌砂隱患。在下濾水管前先下長2.0m沉砂管，然后再下無砂管。下管時，必須將無砂管的中心對準成孔的孔中心位置，嚴禁無砂管的管壁磕碰到成孔的孔壁造成孔壁坍塌。降水時用麻(或棕)繩將水泵吊裝到降水井內防止墜落，吊裝至設計的降水水位標高以下1000mm～1500mm。

(4)填濾料：降水管安裝完畢后，隨即在降水管壁與孔壁之間對稱均勻填入碎石濾料，用鋼筋插搗密實。

(5)洗井：成井后應進行洗井，確保降水過程中的降水效果，洗井標準是以井內出水清沏為宜，并且洗井時間應大于3h。

(6)標識：為方便管理，井口及抽水管要粘貼安全警示標識以及井號編號標識。

(7)排水：降水施工過程中排出的水，必須通過現場排水管網經沉淀池二次沉淀后排入就近城市的市政排水管網中。具體排水路線為管井內水管(1寸)→支管(2寸)→總管(直徑110mm)，水管變截面處通過變徑防倒灌三通連接。

(8)降水設備選型介紹：本基坑降水采用氣動降水施工方法。氣動降水是采用高壓氣體為動力，結合自動控制系統和專業的氣動降水設備實現基坑降水的施工工藝。氣動降水由氣源系統、自動控制系統和水氣置換系統組成。氣源系統包含空壓機、儲氣罐和分氣組成。自動控制系統包含開關裝置、調壓裝置和數控系統。水氣置換系統包含排氣閥、止回閥和置換器?？偟墓ぷ髟砣缦拢嚎諌簷C產生的高壓氣體存儲到儲氣罐，經過分氣分配到各個自動控制系統內，根據降水井深度調節調壓裝置，根據出水量調節數控模塊，開啟各控制開關。經過調壓后的氣體被分配到各個水氣置換系統中。數控模塊根據指令控制每一路氣體的開啟與關閉。排氣閥協助置換器中的廢氣排出的更快。

置換器工作原理：I型置換器：有一個工作腔室。將置換器緩緩放入井中水位以下，打開進水單向閥門，水流入腔室內，這時控制系統向置換器開始供氣，進水單向閥門受到氣壓關閉，出水單向閥門打開，水受到氣壓流入出水管。泵體內的水全部排出后，控制系統會自動停止供氣，出水單向閥門自動關閉，腔室內的氣體排出，進水單向閥門打開，水流入腔室，以此往復循環進行降水施工。II型置換器：有兩個工作腔室，每一個腔室工作原理與I型置換器相同。通過控制系統使兩個腔室交替工作，完成連續降水工作。

(9)群井降水：空壓機和儲氣罐搬運不便，空壓機和儲氣罐均放置在西側基坑開外線以外，避開堆料場、臨時道路等。盡量在以后的施工過程中少挪動。自動控制箱安放在12口降水井的中間位置，這樣操作方便，節省分氣管。排水集中在主管道排至市政管網，排水口放置沉淀池。

(10)氣動降水特點：降水井內無用電設備，安全可靠，降水過程中使用氣管代替了電纜線，安全整潔；自動化控制，有水即抽，無水即停，節能環保；可調節揚程，可調節出水量，功能強大，適應性強；氣管設置標準化長度，連接采用標準化接頭，方便快捷。

(11)沉淀池：在現場布置了2個沉淀池(東北角)，基坑周邊設DN110排水總管，排水坡度≥3‰，并在合適位置預留不小于DN40進水管便于與排水管連接。地下水通過排水管排到沉淀池，最終排入市政污水管網。

2 質量標準

井深誤差：小于井深的2‰；孔斜：小于1%；井水含砂量：抽水穩定后，小于8‰；井底沉渣厚度不大于80mm，沒有出水不暢或死井等情況；水位觀測精度±10mm，流量觀測精度±0.1m。

3 成品保護

嚴格按有關規范要求及設計圖紙進行施工，鉆孔安裝要保證鉆孔的垂直度及鉆孔深度。根據現場地質情況將濾水管準確下放置透水地質層段，下管時要保證垂直下管，不歪斜。井管安裝完畢后，立即對稱均勻回填濾料。土方開挖期間應做好井位標識，開挖期間井口始終保持高于周邊地面300mm以上，并做好井口部位的遮擋措施。經常檢查排水管，防止滲漏，冬季降水，應采取防凍措施。井管、濾管在運輸及現場安裝過程中應輕起輕放，相互之間應方木等間隔開，且堆放時在底部應加墊方木堆放整齊，并分類碼放。降水時應有專人值班定期巡查對降水深度等進行監測記錄，防止超降，并對電源及周邊環境等進行檢查，防止停電或其他外界因素影響降水。對井點系統的管路連接是否嚴密，有無滲水，漏氣現象進行排查級維護，在降水過程中不得間斷排水。管井水管過路時應套好鑄鐵管并采取固定措施，現場條件受到限制時可將過路水管開槽埋地，水管頂部覆土厚度不小于400mm。管井頂部及周圍井管可通過竹片連接成整體避免彎折損壞。管井周圍土方應及時回填密實且高于周圍自然地坪，在人員車輛密集處沿管井周邊砌筑一圈240mm寬200mm高機紅磚墻體。冬季施工應采用加熱帶或保溫棉將空壓機，儲氣罐，電動控制箱及水管嚴密包裹防止受凍，抽水必須連續進行。

4 質量保證措施

通過觀測井定時檢查降水深度，保證基坑降水深度在基坑底標高以下500mm～1000mm范圍內，確保上部土方的施工順利進行。當個別井在降水過程中不能滿足設計降水深度時，應采取重新洗井，加大水泵功率等補救措施。降水井封閉的數量和時間經過設計確認。降水前應將自然水位進行統一測量記錄。降水開始后，在降水水位未達到設計降水深度以前，每天觀察降水標高不少于3次。當降水井內的水位達到設計要求的降水深度并能保持穩定時，每天對水位進行1次觀測，在雨季等豐水期時，每天觀測次數不少于2次為宜。降水設備及管路應進行定期保養和維護，降水期間應確保連續不間斷抽水。施工現場配備發電機組，功率在200kW以上，當電路停電時，快速開啟備用電源，確保降水施工連續進行。降水的相關技術資料應由現場的技術人員按照相關標準規范的規定進行統一收集、整理、存放，各項記錄應規范和完整，手續齊全完整。

5 氣動降水設備使用注意事項

控制柜應輕移輕放，避免強烈震動，并接入開關箱。在移動控制柜時，應斷電和斷氣。進氣壓力不得大于0.8MPa。調節氣壓時，應先將調壓閥蓋拔出，然后左右旋轉。左-，右+。壓力調至工作壓力即可，過高或過低將影響使用。應定時將空壓機儲氣罐和控制箱儲氣罐底閥打開放水，一天兩次。如標有自動放水則不用。放水時，如果設備還在工作，應慢慢打開底閥。要將主氣管拆掉時，應將主氣罐上的閥門關掉，將控制柜內儲氣罐的底閥打開，將高壓氣體排出，再拆掉主氣管。置換器下放至井底以上1m，避免長期抽水將置換器淤死。防水接頭對接時應旋緊，不用時將蓋子蓋好。在零度以下使用本產品時，應將高壓氣體進行干燥處理后進入控制箱。

6 結 語

采用空壓機進行空氣置換降水，在降水井內沒有用電設備，安全可靠，降水過程中使用氣管代替了電纜線，現場整潔排布整齊；智能化控制，降到要求水位即停，超過要求水位自動抽水，節能環保，提高了降水效率，降低了耗電量；可在一定范圍內任意調節揚程，可調節出水量，可以控制降水量，降低對周圍地下水的抽取，保護環境；氣管采用標準化長度及標準化快接頭，便于施工操作。在降水工程施工中可以更廣泛的推廣應用。