大口井降水在市政工程綜合管廊施工中的應用

張軍磊

（中鐵十四局集團有限公司市政工程分公司，山東 青島 266071）

1 項目概況

隨著我國城市化建設進程的加快，地下綜合管廊工程得到越來越廣泛的應用。但是在地下水位較高的砂性土地層中，如何采取有效的阻水措施，確保管廊基坑壁的穩定，是施工控制的關鍵。

青島市西海岸新區靈山灣路隱珠河段道路呈東西走向，其紅線寬度30m，人行道寬度9m。新建綜合管廊位于該段道路下方，與道路紅線邊緣距離2.5m。管廊標準凈斷面為2.6m×2.2m，頂底板及側壁厚度均為0.3m，墊層厚度20cm，每20m為一個施工單元并設置沉降縫，管廊頂覆土厚度2.5m，基坑開挖深度5.5m。根據設計圖紙及勘察資料數據顯示，該地段地勢較低，富水性較大，土體滲透系數為6m/d，含水層厚度為15m，地下平均水位距管廊基底2.35m。此地層適合采用大口井降水法進行基礎施工，此方法方便快捷、成本低廉。

2 降水井參數計算

2.1 降水井的布置

井壁管采用直徑250mm混凝土管，濾管采用同直徑的無砂混凝土管，長度為1.0m，降水井沿管廊基礎開挖線兩側線性單排布置，距開挖線的距離為2m。基坑開挖坡度1∶0.5，每側考慮50cm的工作面，基坑中心處水位降低值為開挖面下50cm。

2.2 降水井井管長度計算

井點管總長度可按下列公式計算：

式中：H為井點管總長度（含濾水管）（m）；△h為井點管露出地面的高度（m），一般0.2-0.3m；H1為井點管埋設面至基坑底面的距離 （基坑高度）（m）；△s為基坑底面至降低后的地下水位距離（m），一般不應小于0.5m；i為水力梯度，單排井點系統i取1/4～1/5；L為井點管至基坑中心的短邊距離（m）；l為過濾管工作部分長度（m），取1m。

井點管總長度

圖1 降水井布置斷面示意

2.3 降水井間距計算

基坑總涌水量按下列公式計算：

式中：Q為基坑總涌水量（m3/d）；K為土的滲透系數，取K=12 m/d；H為含水層厚度（m），取15m；S為基坑開挖最大深度（m），取5.5m；R為抽水影響半徑 （m），為基坑假想半徑（m），r

基坑總涌水量Q=1.366×12× （2×15-5.5）×5.5/lg（1+147.58/2.77） =1273（m3/d）

單井極限降水量q按下列公式計算：

式中：rs為濾管半徑（m），取0.125m；l為濾管進水部分長度（m）；K為含水層滲透系數（m/d），取K=12m/d。

經計算單井最大出水量q=108m3/d

降水井數量按下列公式計算：

n=1.1（Q/q） =1.1× （1273÷108）=13（口），基坑每側考慮布置7口，間距d=21/6=3.5m。

3 降水井降水施工工藝

3.1 降水井的布置原則

降水井應沿基坑兩側線性布設，位于基坑開挖邊緣線外側2m處，單側井間距3.5m，井深為原地面下8.3m。單井涌水量是108m3/d。降水至坑底0.5m。

3.2 降水井施工工藝

圖2 降水井施工工藝流程

1）降水井放樣、定位：由專業測量人員根據設計圖紙完成放樣、定位，并進行標識，為后續施工提供便捷。

2）井口開挖、護筒埋設：井口利用人工開挖，開挖孔徑大于井管直徑300mm，開挖到設計標高后埋設護筒。護筒頂端應高出地面0.3m，嚴格控制其埋設傾斜度，護筒四周利用粘土回填，并將其分層夯實，避免孔口發生塌方。

3）鉆機就位、鉆孔：護筒埋設完成之后，將場地進行平整安放鉆機，成井采用SPS-600型鉆機，利用泥漿護壁。

4）吊放井管、填濾料：井管應采取人工吊裝，井管應垂直下放，過濾部分全部布設于含水層中，井管與土壁間填充粒徑大于濾網孔徑的填料。填料應一次持續性完成，待其全部填充完畢之后，應將其上部進行封口。

5）洗井：采用污水泵對境內渾濁的泥水進行反復清洗置換，清洗次數不得少于6次。洗井應在成井之后4h內完成，避免時間過長，護壁上存留的泥皮老化，對滲水效果造成影響。洗井之后進行單井試抽試驗。

6）安裝抽水設備以及控制電路：安設之前，檢查井管內徑、垂直度是否滿足要求。安放深井泵時利用麻繩將其吊入濾水層中，并將其安放平穩，再接電機電纜及控制電路。檢查確保電器裝置合格之后進行正常抽水［1］。

3.3 降水及監測

1）降水試運行，試抽水之前，準確測定各井口和地面標高、靜止水位，然后開啟水泵抽水，以檢查抽水設備、抽水與排水系統能否滿足降水要求。

2）降水運行，①降水應與基坑開挖施工相適應，基坑開挖時地下水應降至開挖面以下，保證最終基底面不得有積水；②采用水浮子水位控制開關對水泵進行控制。當水位降至井底，水泵露出水面后，水泵自動關停，待水位上升后，水泵自動開啟，從而確保降水的連續性；③降水過程中，要對水泵的運轉情況隨時進行檢查，發現水泵損壞要及時更換；停電時，及時啟用備用發電機；④井口周圍設置醒目的標識，并做好維護，防止異物掉落井中，造成井管堵塞；⑤水泵運行過程中，需對觀測井進行持續性觀測，全面掌握場地內地下水位動態變化和降水效果，利用流量計定期檢測單井出水量以及含砂率，在出水口建設沉淀池，待其完成沉淀之后再排入市政雨水管道［2］。

圖3 水位監測點和水位計

3.4 封井

降水完成之后，應采取有效的措施對降水井井孔進行封堵。封井過程中，應遵循以下原則：

1）為減小降水井管停止降水對施工造成影響，待管廊底板施工完成并達到一定強度之后，根據施工季節地下水位變化情況，科學、合理開啟降水井數量，對不使用的降水井進行封堵；2）降水井封堵宜采用先內后外、先深后淺的原則，封井之前應加大周邊井的降水力度，確保井管內部水處于靜止狀態，且滿足降水最低限值，再實施最終封堵工作；3）封井主要做法為：首先將水泵拔出，之后填入碎石或砂礫并將搗實，通過預留注漿管將純水泥漿注入，自孔口溢出泥漿為準［3］。

圖3 井管底部與止水鋼板封井現場圖

4 結語

青島市西海岸新區靈山灣路4km管廊工程，采用大口井進行基坑開挖降水，取得了良好的效果，施工中未發生基坑滲水現象，大大改善了施工條件。