輕型井點降水在河道護岸基坑開挖中的應用及優化

王紅軍

(安徽省水利水電勘測設計研究總院工程勘測研究院，安徽 蚌埠 233000)

隨著地方經濟快速發展，水利投入不斷增加，采用直立式擋墻或預制樁+擋墻結構等護岸形式既滿足功能要求，又可以節約土地用于綠化、景觀工程。在河道擋墻基礎施工開挖過程中，基坑臨近河道，地下水補給來源豐富，水位較高，施工中因滲流引起的塌方時有發生，尤其粉(砂)性土等中等透水性土體基坑開挖，常發生管涌、流土、岸坡失穩等現象。在基坑開挖施工過程中，根據工程地質及水文地質條件采取合適的基坑加固及降排水措施十分必要。

1 基坑加固、降排水措施選擇

1.1 基坑土體特性

上海市崇明區某河道整治工程，位于上海市崇明島，場地為河口砂嘴砂島地貌類型，沿線距地面15.0m以上為淺地基土主要為粘質粉土、砂質粉土，局部夾淤泥質土，強度一般，滲透系數平均值為5.0×10cm/s，具有中等透水性，局部具弱透水性；距地面15m以下為淤泥質粉質粘土、粘土層，平均層厚為20m，軟塑狀，滲透系數平均值為4.0×10cm/s，具微～弱透水性。該場地地下水以潛水為主，地下水位埋深0.5m～1.5m，高程與河道內水位高程基本持平。

沿線護岸基礎埋深普遍3.0m～3.5m，基坑最大開挖深度3.5m左右，坑壁及坑底主要為弱～中等透水性粉(砂)性土，基坑開挖施工需采取必要的加固和降排水措施。

1.2 基坑土體加固、降排水措施選擇

根據該項目基坑開挖深度、工程地質及水文地質條件，基坑土體加固可采用雙軸水泥土攪拌樁法、三軸水泥土攪拌樁法、高壓旋噴樁法、降水法等加固措施。本項目采用降水法加固措施,其具有施工效率高，造價低，可兼做疏干排水井等優點。

該河道沿線地下與河水聯通，相互補給，地下水位較高，沿線土體一般以軟弱土、粉(砂)性土為主，具有強度偏低、穩定性差、中等透水性等特性，護岸基坑開挖深度普遍較淺，降水以疏干為主。本項目選用輕型井點降水法進行疏干排水，其具有造價低，排水效果好，可防止流砂，施工方便、快捷，占地面積小，對場地適用性強等優點。

2 輕型井點降水方案設計

該河道整治工程，護岸基礎普遍埋深3.0m～3.5m，按基坑開挖深度3.5m，寬度3.0m進行設計，基坑側壁坡比1:0.75，基坑呈長條形，按50m一段計算，擬采用輕型井點降水至坑底以下0.5m。

2.1 基坑涌水量估算

該基坑降水方式屬于半封閉型或敞開型疏干降水,根據《基坑工程手冊》中規定，場地基坑潛水含水層涌水量可按大井法進行估算，其公式如式(1)。

(1)

經計算該處50.0m范圍內，基坑涌水量估算值為161.0m/d。

2.2 輕型井點設計

(1)輕型井點設備選擇。輕型井點設備主要由井點管(含過濾管)、集水總管、抽水泵、真空泵等組成。井點管初擬采用50mm無縫鋼管，長度5.0m；過濾管尺寸與井點管相同，長度1.5m，透水孔Ф10mm；積水總管擬采用100mm的鋼管制作，長度50m，每隔1.0m～2.0m留出接頭與井點管采用軟管連接；抽水設備主要由真空泵、離心泵和集水管組成，降水井點布置如圖1所示。

圖1 輕型井點降水井點管布置圖

(2)井點設計。根據基坑涌水量除以單根井點管最大允許出水量，得出井點管數量，按照初始地下水埋深、濾水管長度、井點管間距，確定井點管長度。最終確定井點管采用雙排，井點管長度5.0m，間距1.2m。

(3)施工順序及注意事項。根據地基土特性及周邊環境確定采用水沖法施工，單根輕型井點降水井點管埋設順序為定位、沖孔、沉管、回填及連接。當連接完成后進入下一個井點管埋設循環，待所有井點管完成后，則安裝抽水設備進行試抽。

井點管施工期間應注意：成孔采用水沖法，沖孔壓力0.40～0.5MPa，孔徑108mm左右，沖孔深度比設計濾管低0.5m，之后盡快降低水壓，拔出沖孔管；沉入井點管后即在井點管外壁與孔之間回填中粗砂濾料；井點管與集水總管采用軟管連接；井點管埋設之前用布頭或麻絲塞住管口，防止埋設時雜物進入管內；抽水壓力一般在0.05MPa左右 ，過大易造成土體流失，過小抽水效果差。

3 降水效果及優化

通過降低井點水位，使地下水與井點水位形成水頭差，四周地下水從土中孔隙滲入井點內，從而形成降水漏斗，達到疏干土體的目的，同時提高了土體的強度。土層滲透性、降水深度、地下水位等參數對降水漏斗的形狀影響較大。

根據輕型井點降水原理，把半封閉型降水優化為敞開型降水，即只在近河側布置單排井點管，通過增加井點水位降深，來提高工效，降低消耗，節省造價。在施工過程中進行了降水試驗，從降水第1天開始，每天挖深1.0m～2.0m，觀察坑底、坑壁土體含水情況，具體情況描述如表1所列。

表1 坑底、坑壁土體情況描述

通過對比基坑降水原設計方案及優化后方案，對于砂(粉)質性土基坑采用輕型井點降水效果好，淺基坑最快需4天,整個護岸施工期間坑內無滲水現象，坑壁、坑底呈稍濕～干燥狀態，岸坡穩定，達到了降水及加固土體的目的。

4 結束語

輕型井點降水在河道護岸基坑開挖過程中能有效降低地下水水位，為基礎施工提供干燥、穩定的場地，提高了施工效率，節省了工期。降水效果受土層透水性、外河水位高程影響較大。在粉(砂)性土層中采取增大降水深度，把半封閉型降水方式優化為敞開型降水方式可行，降水效果滿足干燥施工的要求。