輕型井點降水技術在水利工程建設中的應用

郭德強

（安徽三洲水利建設有限公司，安徽 宿州 234000）

1 概況

1.1 工程概況

某項目施工二標工期要求為240 日歷天。工程包括5 座閘和4 座橋，均為鋼筋混凝土結構，橋梁為鉆孔灌注樁基礎，下設承臺；涵閘閘身均為鋼筋混凝土結構，上下游設有翼墻、鋪蓋、消力池，配鋼閘門和卷揚式啟閉機。按5 年一遇設計水位控制，10 年一遇洪水校核，建筑物地震抗震設防烈度為6度。

1.2 地質情況

自上而下分為4 層。①層為素填土，灰黃色，以粉質粘土和粉土為主，濕，軟塑狀態，高壓縮性，含植物根系，層厚0.8～1.1m。②層為粉土夾粉質粘土，灰黃色、黃色，飽和，軟塑～可塑狀態，中部夾有膠泥層，顏色棕紅，中壓縮性土，層厚10.3～12.30m。③層為粉質粘土，灰黃色，飽和，軟塑～可塑狀態，中壓縮性土，層厚5.8～3.80m。④層為粉土，灰黃色、黃色，飽和，中密狀態，中壓縮性土，未揭穿，可見層厚0.8～9.2m。

1.3 基坑降水要求

根據施工要求，必須保持基底能在干地施工，降水后地下水頂部要低于建基面0.5～1.0m，該閘設計基底高程為39.1m，因此地下水位要降至38.6m 以下。

2 基坑降排水及井點降水系統布置方案

因該工程地處淮北平原，加之當年雨水量較大，地下水位在地表以下1m 左右，地下水位較高，且基本處于飽和狀態，地質條件主要是粉土夾粉質粘土。經試驗，采用深井降水方法無法達到降水效果，開挖后坑壁不穩定，出現滑坍，無法挖到設計高程。

輕型井點降水是一種沿基坑四周每隔一定間距布設井點管，井點管底部設置濾水管插入透水層，上部接軟管與集水總管進行連接，集水總管接入真空泵，通過真空吸水泵將集水管內水抽出，從而達到降低基坑四周地下水位，保證基底干燥無水的一種方法。該降水方法有機具設備簡單、易于操作、便于管理等優點，可減少基坑開挖邊坡坡率，降低基坑開挖土方量，保證基底干燥，提高基底承載力，確保基底施工環境良好。該方法應用范圍廣，在軟土地基、地下水較為豐富的地段應用有明顯效果。根據當地類似工程的降水經驗，決定采用管井井點降水與輕型井點降水相結合的方法進行施工。深層水以管井降水為主，淺水以輕型井點降水為主。

根據經驗在主基坑四周打四眼深水井，主要用于地下大量涌入的地下水和深層水；在建筑物施工工作面以外2.5m 沿基坑環圈布置輕型井點系統，以盡快降低基坑底部涌入的地下水，實現干處作業的目的。

3 計算過程

3.1 井點管埋深的計算及降水方法的驗證

如圖1 所示：

圖1 井點管埋深計算簡圖

HA－井點水泵軸至井點濾管底的深度（m）；

h1－井點水泵軸至未降水前的地下水位的高度（m）；

h2－原地下水位至基坑底面的高度（m）；

r－基坑底中心至井點管中心的水平距離（m）；

Δs－降水后地下水位距離坑底面的安全深度（m），一般取0.5～1m；

L－濾管長度（m），根據使用的濾管長而定，一般取1.2m。

計算結果HA＝1+4.6+0.5+1.5+1.2 ＝8.8（m），一般HA計算的結果大于7m 時，應考慮采用二級井點降水或改用噴射井點，為充分利用輕型井點的降水作用，也可采用配合管井井點加深降水的技術措施或降低集水總管的高度等辦法，從而使HA滿足一級井點的降水要求。因此本例采用輕型井點配合管井井點的降水方法是可行的。

3.2 井點系統降水計算

井點系統降水計算的主要內容包括計算涌水量，確定井點管數量與間距，選擇抽水設備等。

3.2.1 基坑涌水量的計算

根據地質勘探報告，含水層較厚，且沒有鉆穿，因此按無壓不完整井計算（見圖2）。

圖2 不透水層無壓不完整井計算簡圖

查有關資料，結合地方有關經驗，滲透系數取5m/d。綜合計算可得H0=1.85×（6.6+1.2）＝14.43（m）；基坑涌水量Q=1.366×5×（2×14.43-4.1）×4.1/（lg67.6-lg20.32）=1319m3/d。

3.2.2 單根井點最大出水量計算

3.2.3 需用井點最少根數

其中（m 取1.1），計算可得n=1.1×1319÷13.69=106（根）。

3.2.4 井點管間距計算

計算可得D=2×（40+32）/106=1.35m。

3.2.5 降水方案校核

計算濾管外壁處或坑底任意點的動水位高度。由于井點管的布置均為對稱布置，因此lgx1x2x3....xn≈lgx0n

降水深度S=H0-h=14.43-10.38=4.1（m），滿足降水深度的要求。故此方案可行。

3.3 設備選用要求

根據計算的結果，設備的選用要能滿足真空度、總出水量、井點管的數量和吸水深度的要求。

4 試運轉檢驗和使用維護

井點系統的安裝要求嚴密，防止漏氣，一般應保證真空計的讀數不低于700mm，以使降深符合要求。真空度與降水深度關系見表1。

表1 井點系統安裝真空度與降水深度關系表

降水系統安裝好后，要及時進行試運轉。首先關閉全部井點彎連管上的開關，如泵浦系統仍留在低真空，說明彎管以上系統漏氣，檢查消除漏氣，使真空度符合要求；如關閉所有開關后真空度符合要求，則應逐井檢查有無漏氣情況，在確保管路系統無漏氣情況后進行試抽；運轉正常后，投入正常使用。降水全過程應不間斷抽汲，確保濾網管不被堵塞，并保持穩定的降落曲線。此外要加強檢查維護，降水系統在抽排過程中，要專人看管，一旦水泵發生損壞，要及時更換，如發現一直出現渾水，要檢查出渾水井點的過濾系統，及時更換濾網或過濾料，確保運轉正常后出清水。

5 結語

本降水系統在該標段涵閘施工中得到了成功應用，效果顯著；降水10 日后基坑內水位明顯下降，20 日后水位降至要求地下水位以下，滿足了基坑降水的要求，保證了該工程在干地施工的需要，為順利施工創造了良好的施工環境。輕型井點降排水具有適用范圍廣，機具設備簡單、使用靈活、裝拆方便、操作工藝成熟等特點，在基坑降排水施工中具有較高的應用價值