氣動降水技術在基坑降水施工中的應用分析

李映

中鐵一局集團天津建設工程有限公司 天津 300250

1 氣動降水的工作原理

由空氣壓縮機和儲氣罐提供壓縮空氣，通過智能控制箱將壓縮空氣傳輸到設置在管井底部的水氣置換器，利用氣動技術將水排出管井，實現自動智能氣動降水。當置換器放入水中后，置換器的單向閥打開，水流入泵體，控制系統向水泵供氣，進水單向閥受壓關閉，出水單向閥打開，水受壓流入出水管。泵體內的水出完后，控制系統停止供氣，出水單向閥關閉，泵體內的氣體排出，進水單向閥打開，水流入泵體內，如此循環[1]。

2 氣動降水技術施工流程及要點

2.1 施工流程

基坑井點氣動降水技術施工流程主要包括前期的定位測量開孔、鋪設井管氣泵以及抽水工作等，其具體施工流程為：井孔定位→挖泥漿溝（坑）→井機就位→成孔→下井→管填濾料→上段密封→洗井→試抽→布置排水管線→裝泵→降水。

2.2 施工要點

①測定井位。井位按平面布置圖采用全站儀投點確定井位，在底板混凝土澆筑前內井根據現場水位的情況，在后澆帶中留設10～12個井保證持續降水，需確保地下水位在基礎以下1m。②埋設護筒。人工開挖泥漿池，然后埋設鋼護筒，壁厚10mm，護筒定位時，以井中心為圓心，根據護筒半徑定出護筒位置，護筒就位后，施加壓力將護筒埋入約50cm，護筒埋設要端正，中心點位偏差不超過5cm。③井機就位。鉆機平臺基礎整平，豎起導向架，確保鉆頭下落時落在護筒中心位置，同時打井機支腿處要用墊木或水泥墊塊墊平，保證打井機設備穩定牢固。④開鉆成孔。向泥漿池注水，通過泥漿池向孔內注入泥漿，不斷向下鉆進，修正鉆桿，防止鉆頭偏移，鉆頭進深2m后加大鉆速，以利于鉆進。⑤下井管。鉆機孔后馬上下井管，下井管時嚴禁碰撞井壁避免塌孔。下管前，選擇無裂縫的無砂管下到井底。管與管連接處采用竹片、編織袋材料，將管接口處圍起來，每根管的上下距管口20cm左右，用8#鉛絲綁扎牢固，然后用導向架上的鋼絲繩將井管吊放進孔內，井管安裝完畢后，要求井管端部出地表20cm及以上。⑥填濾料。下完井管后，管周圍及時回填過濾層填料，選擇粒徑為0.2～0.5cm的無黏性土連續級配砂礫石回填搗實，回填過程中確保井管無偏移，避免因兩側回填高度差偏大，造成井管傾斜；距孔口2m處，上部用黏性土封填，蓋板采用鋼蓋板。⑦洗井。洗井時必須注重抽出的水流速度先大后小，先混后清，必要時用原鉆井泵泵入清水，也就是清水換漿后，再繼續循環洗井。⑧試抽。本次抽水試驗設計采用開挖較深區域附近的降水井進行試驗。本次抽水試驗共分為兩個階段，第一個階段先進行單井定流量抽水，第二階段進行兩井定流量抽水；兩組試驗之間讓地下水位充分恢復。⑨布置排水管線。沿基坑邊緣布置排水主管道采用UPVC管徑De160管道，在基坑路面以下預埋過路管道，降水支管可以穿過引入降水主管中進行排水降水。⑩裝泵。將水氣置換器、氣管、管徑De40的排水管安裝完畢后，將泵下入井底水面以下。?降水。降水時，先做好每口井水位測量記錄，做好原始記錄；下泵降水后，抽出的水通過De40排水管引入主管道，由主管道引入沉淀池，經過三級沉淀后，水質達到市政排放標準后，排入市政污水管道[2]。

3 氣動降水的優勢

3.1 安全，節能

氣動降水完全避免了水下用電，實現基坑內無電化降水，安全可靠。氣動降水用電設備數量僅為傳統降水的1/12，電纜線使用數量為傳統降水的1/15，大大減少了用電設備和電纜線的數量，進一步降低安全隱患。傳感器和變頻器的使用，實現了有水即抽，無水即停。在出水量變化較大的區域，比傳統降水泵節約用電50%以上。

3.2 功能強大，安拆方便、壽命長

自動控制、流量統計、即時滲水流速監測、揚程和出水量可以調節，標準化的部件，標準化的快速接頭，安拆方便，外觀整齊。無旋轉結構，無機械密封，結構簡單，不易損壞。

3.3 經濟性高

通過項目成本分析，氣動降水施工較電動泵降水經濟性更高，節約施工成本。

例：天津靜海董莊窠新苑項目共有降水井160口。

電動泵降水：電水泵每臺600元，電動泵由于電壓、缺相、泥淤死、密封質量差等原因損壞率高，每臺修理一次費用為170元，電纜線每米2.5元（每臺平均用線75米）且二次利用率低，水管可用同規格產品不作比較，電泵功率1.1kW計算每天每臺電費21.12元（電價每度0.8元），開關箱每只260元，降水均算180天。

水泵、電線(600+170+2.5×75+260×0.5)×160=174000元

電費1.1×24×0.8×180×160=608256元

合計782256元

注：電線、水泵基本為一次報廢，開關箱二次利用。

氣動設備降水：

系統設置：一個系統的配置：螺桿空氣壓縮機一臺（22kW），儲氣罐一個，氣動控制箱四臺，采用的是I型置換器48只。共需要考慮四個系統才能滿足降水要求[3]。

設備價格42000×4×0.5＝84000元

大氣管2000×17×0.5＝17000元

小氣管160×230＝36800元

電費22×4×24×0.8×180＝304128元

合計441928元

氣動設備降水總費用比電動泵降水總費用省

782256－411928＝340328元

注：小氣管一次報廢，大氣管第一次報50%，設備第一次報50%（含保養費）。

4 結束語

綜上所述，在基坑開挖過程中，基坑降水對于實現基坑的安全施工和減少對周圍建筑物的影響都有著重要的現實意義。氣動降水技術在實際基坑降水效果上有著較好的應用，本文針對其施工特點和施工工藝進行了探究，供其他類似工程參考。