井點降水在深基坑降水中的應用探析

汪 永 （華東冶金地質勘查局八一二地質隊，安徽 銅陵 244008）

0 前言

井點降水法是在進行開挖基坑的前期，將周圍一定數量的濾水管進行相應的埋設，利用相關的設備實現抽水操作，能夠有效保證挖掘的土層持續處于干燥狀態的方法。其具體所使用的井點類型主要有：輕型、噴射、電滲等井點。文章主要針對輕型井點這一類型展開闡述，并系統地分析了其在深基坑降水中的應用。

1 工作原理

1.1 工藝原理

井點降水法是在基坑開挖前，在基坑的周圍土層中形成相應的孔洞，將井點支管進行埋入，并在其周圍用沙土進行填埋，利用集水總管，將全部的井點支管和抽水機組進行相應的連接，確保地下水能夠有效地被抽空機組吸至地面而排出。

1.2 工藝設備

①供電系統：380V的施工電源。

②沖孔系統：采用1 臺功率達到7.5kW 的高壓水泵，所選用沖管的鋼管規格為Φ40，沖嘴要設置成圓錐形，再將3 個8mm 的圓形噴水管設置在其上。

③抽水系統：5.5kW 真空吸水管，Φ40 吸水井點管若干，井點管前部設濾水管，濾水管上有梅花型Φ1.0cm 的小孔，外部裹了三層井布。集水總管由Φ100 鋼管加工而成，集水鋼管按照井點管間距設吸水管頭。

工程材料規格

1.3 井點系統的埋設

1.3.1 放線定位

按輕型井點降水施工方案中降水井點平面布置圖測量放線定位,每一井點位置打一小木柱,作為埋入井點管時沖孔施工的中心。

1.3.2 鋪設總管

①集水總管自身所具有的標高最好要達到地下水位線，并要保持與水流方向呈現0.25～0.5%向上的仰坡度。

②通常情況下要保持抽水設備的總管長度不超過120m。

1.3.3 埋設井點的具體步驟

①井點的埋設采用水沖法。

②沖孔一般采射水法，應根據土層地質狀況選用。沖孔深度應比濾管底深0.5m。

③井點沖成孔后，立即拔出沖管，放入井點管。

④井點管應放置在井孔中心，不應觸及孔壁和深入淤泥內。

⑤砂濾層一般宜選項用干凈粗砂，填灌均勻，并填至濾管頂上1～1.5m，填料量應達到計算量的95%以上, 以保證水流暢通。

⑥距離地面0.5～1.0m 時用粘土封口,以防漏氣

1.3.4 井點管與總管連接

①用橡皮連接管將井點管上部與集水總管的水泵連接，形成完整系統。

②抽水時，應先開真空泵抽出管路中的空氣，使管路形成真空。③當集水管存有相當多的水時，再開動離心泵抽水。

1.3.5 抽水設備安裝

井點管埋設完后，要接通總管與抽水設備，并保證接頭嚴密不漏氣。

1.3.6 試抽

安裝完井點系統后，要先對該系統進行試抽，檢查是否會出現漏水、漏氣等問題，如果發現有異常情況要立即對該系統進行檢修。

2 應用實例

2.1 工程概況

某礦槽為大型鑄鍛件生產線節能減排技術改造工程，該高爐基礎支撐于一天然地基上，基礎埋深近10m。

2.2 實施條件分析

該礦槽料坑基礎墊層底標高- 9.890m,地面標高±0.000,相當于絕對標高4.000m,需要挖土深度近10m。根據礦槽料坑專項施工方案中土方開挖方案：分二級開挖，1：1 自然放坡。第一次挖土至標高－5.000m，觀察地下水及土塌方情況, 如果只在少量的地下水及土不塌方,進行第二次開挖至基坑底標高；否則安排井點降水，再進行第二次土方的開挖?，F在挖土到－5.000m 標高，發現有大量地下水及流沙，土質情況較差，現安排進行井點降水, 進行第二次土方開挖。

2.3 井點管布置

根據大型鑄鍛件生產線節能減排技術改造高爐礦槽井點降水專項施工方案，礦槽料坑井點降水布置，在第一次開挖后- 5.000m 的平面上。料坑底標高- 9.890m，降水深度4.890m?；訉挾?7.9×22m，但降水深度小于6m，采用單排環形井點降水，挖土運輸道路4m不封閉。井點管間距0.8m，集水總管的標高要保持與地下水位線比較接近，并要保持與水流方向呈現0.25～0.5%向上的仰坡度。具體的示意圖如圖1 所示。

圖1 井點降水平面布置圖

2.3.1 埋設深度計算

要根據降水深度和水層的位置來科學的確定埋設井點的深度，通常情況要在水層內埋入相應的濾水管，相比于基坑開挖的底部來說還要下探超過1.2m。具體的埋設深度可以按照以下方法來得出：

H≥H＋h＋iL＋I

H≥5＋0.8＋0.1×11＋1=7.9m

式中：

H 表示的是井點埋設深度（m）；H表示的是埋設面與基坑底部之間的距離（m）；h 表示的是基坑最深挖掘面與降水曲線最高點之間的安全距離，通常情況下要達到0.5～1.0m,如果是采用人工進行挖掘要選取上限值, 如果選用機械方式進行挖掘選取下限值；L 表示的是中心的井點管與基坑之間最短的距離（m）；i 表示坡度, 取1/10 作為單排環狀降水；I 表示濾水管長度（m）。

為了更好地進行計算,再將濾管長度增加1/2, 使井點管超出地面0.2m 的高度,埋設井點管的深度要達到8.5m。

2.3.2 涌水量計算

井點系統涌水量是以水井理論為依據。根據地質資料分析：第一次挖土- 5.000m 位置是處在②- 1 層粉質粘土中,料坑底標高- 9.890m，必須穿過③層淤泥質粉質粘土,厚度1.7m，到達⑤層粉土夾粉質粘土，料坑底標高- 9.890m，就在⑤層粉土夾粉質粘土上（無④層粉質粘土層）。⑥層又是淤泥質粉質粘土，⑥層以下均是粉質粘土。粉質粘土性粘土透水性差，且地質資料中，沒有提供透水系數，這次計算涌水量要按照到達了不透水層來計算，具體的井點降水計算內容如下：

Q=1.366K（2H- S）S/lgR-lgr

式中：

Q 表示單井所能涌出的水量（m/d）;K 表示相應的滲透系數（m/d）；H 表示含水層所能達到的厚度（m）；R 表示抽水過程中所形成的半徑（m）；S 表示水位下降的數值（m）；r 表示井點的半徑（m）。

Q=1.366×0.5×（2×8- 5）/lg5.85-lg0.4=7.52/0.37

=20.09（m/d）

2.4 土方開挖

本井點設備安裝就緒，經試抽合格，從2008 年9 月12 日—9 月21 日連續抽水，結合觀測孔水位下降情況，分析水位已降至設計要求，其輕型井點降低地下水位全貌如圖2。

9 月22 日土方開挖至設計標高- 9.89m,土質干燥，含大量粉砂，達不到所要求的承載力，經監理單位會同設計單位協商，加深1 m，當開挖至- 11.0 m 時，達到井點管的最低端，土質軟弱、流砂，嚴重影響后續施工。經業主單位決定，靠近一級井點再下一級井點。該井點比一級井點深3m，連續抽水5 天，開挖符合要求。該土方開挖采用三級駁土。土方開挖驗槽滿足要求的承載力，進行墊層施工。

圖2 輕型井點降水地地下水位全貌圖

3 經濟效果評價

該工程施工周期短，至基礎施工至地面，歷時53 日歷天，造價101000 元，結算價82000 元，投入少，支出主要為人員工資及零星材料，效益可觀。

4 應用前景分析

輕型井點具有設備簡單、易于操作、便于管理，降水速度快，安全可靠，水位控制方便，可有效減少基坑開挖邊坡坡度，降低基坑開挖土方量(一般可減少邊坡放坡土方量的1/3～1/2 以上)，提高基底的承載力，便于用大行土型機械進方施工，提高工效，縮短工期在軟土路基、地下水較為豐富的地段應用，有明顯的施工效果，已越來越被人們廣泛應用于地基深挖、雨污水管道、房產地下室、人防、地下沉井等工程，但和其它井點降水相比，降水深度受到一定限制。

從應用地域看，輕型井點較早應用于沿海、沿河等地區，隨著內地經濟發展需要，高層建筑、深基礎及構筑物相繼出現，輕型井點降水逐步應用于該領域，諸如蕪湖、馬鞍山、南京等城市建設中相繼運用該技術。隨著經濟發展需要，該技術還將得到更廣泛的應用。