建筑工程中深基坑降水技术的研究
导读：
摘 要：介绍了井管井点降水的施工特点，结合实际工程，阐述了井管井点降水技术在建筑工程深基坑中的应用，阐述了基坑降水的设计、施工流程。
关键词：建筑、深基坑、井管井点降水
1 管井井点降水技术
1.1 管井构造与特点
简单的说，管井的结构就是在地下安放一根管子，管子在需抽取地下水含水层部位有一段是透水的，抽水设备将管内的水抽离。管井井点在地下工程上应用，有以下一些特点：适用于各种水文地质条件；降水深度较大；单眼井排水量大；可由浅到深进行动态降水。
1.2 管井井点的一般设计
管井井点的一般设计主要需要考虑场地降水要求、降水范围、水文地质情况、场区外临近建筑物等方面的资料，结合大口径钻孔桩成孔技术和水井成井技术进行技术设计，设计步骤如下。
1.2.1 单井设计
单井设计主要包括单井成井直径、成井井深、井身构造三个方面。设计成井直径时，需结合施工成井技术、降水速度、抽水机具的下入，一般成孔直径为400～700mm之间；设计成井井深时，以大于地下水降深底平面2m～4m为宜；目前，井身构造一般采用钢管滤管、水泥滤管、钢筋笼滤管。
1.2.2 降水场区井数确定
必须根据开挖场区基坑面积、设计井深和井径、单井影响范围，求出整个场区的排水量和单井排水量，来得出降水井数。降水井数的确定还应考虑单井井距。
1.2.3 降水井位的安排
井位安排时主要根据开挖基坑外边缘结构考虑，当开挖基坑外边缘有护坡桩时，降水井位置设计应距离护坡桩外边净距离1.0m～1.5m；无护坡桩时，其设计应考虑放坡坡度，并距离坡度上边缘1.5m左右即可。
1.3 管井井点成井施工
1.3.1 钻进成孔及注意点
尽量采取快速钻进，避免钻进时间过长，钻具对井壁机械扰动和冲洗浸泡而造成坍孔、缩颈、泥皮过厚等不良现象，以免影响成井降水质量和效果。在钻进成孔时，应根据地层合理选择技术参数，调整泥浆粘度和密度，在保证孔壁稳定的前提下，尽量降低泥浆的粘度和密度，防止因泥浆过浓和失水量过大而影响渗透能力；
成孔换浆：钻进接近设计井深4m左右，逐渐更换孔内泥浆，终孔后大泵量冲孔20 min。
1.3.2 滤水井管制作
1)钢筋笼的制作；
2)砂网选择：主要根据含水层砂粒直径进行分析，综合考虑。砂网选择有两种：a．作内层衬托；b．作外层滤水网。一般情况下内层衬托选择5目～20目方格铁丝网，外层滤水网选择24目～48目方格尼龙网；
3)滤水井管包制：在钢筋笼外侧及井底端缠绕铁砂网及尼龙网。
1.3.3 成井施工
成井施工具体包括：下井管、填砾、洗井三个方面。
(1)下井管：下井管时，严禁摆动，造成井壁的损坏和坍垮。井管下到设计孔深位置后，稍微向上拉伸提直，固定在孔口中心，使井孔与孔壁之间环状间隙均匀合理，便于填砾，提高单井出水率。
(2)填砾：a．砾料选择。选择时应根据场区内主含水层砂粒直径和填砾技术要求，一般选择1mm~8mm的混合砾料；b．投砾。投砾时首先将冲孔器下入距井管内底端100mm~200 mm，冲洗液通过冲孔器冲洗井管，并通过井管内外侧返回地面。在送水同时，向井管外四周间隙内均匀投入混合砾料，砾料顶水而下，不易中途堵塞。随砾料的不断投入，及时向上提升冲孔器。砾料填至井口地表2 m时，则投砾结束，再用粘土分层填实至地表。
(3)抽水洗井：投砾结束后，及时下放潜水泵于井管内水位以下3m~5m，迅速起动电源抽水，随水位不断下降，水泵也同时下放，直至距井底0.5m左右为止。如此反复进行，直至抽出的水质洁净、不含泥砂为止。
2 管井井点降水在某广场地下工程中的应用
2.1 工程概况
(1)本广场地处珠江南畔，距珠江约500m。工程结构为地下一层，地上一层，总建筑面积16596m2，其中地下室底板面积达11235m2。[page]
(2)场地工程地质概况：场地相对罗零标高约为-0.25m，根据工程地质勘测报告，场地土典型断面主要土层自上而下依次为：①粉质粘土层，厚1.6 m；②淤泥质粘土层，厚1.4m；③粉砂层，厚7.7m；④泥质粗砂层，厚9.3m；⑤淤泥质粘土层，厚14.5m。
本场地稳定地下水位(场地微承压水及上层滞水的综合水位)埋深标高为-1.45m，地下补给源除了大气降水渗入补给上层滞水外，工作区的主要含水层③粉砂和④泥质粗砂为承压水，厚度约为17m，并与珠江河道存在一定的水力联系。根据工程地质勘测报告，土层渗透系数为28m/d，井点系统降水影响半径95m。
(3)本工程地下室有关参数如下：本工程共设一层地下室，基坑开挖至-5.40m(左圆向下肋梁0.9m)及-6.90m(右圆地梁反上)。
2.2 基坑设计
2.2.1 基坑开挖方案设计
根据场地工程地质条件，基坑结构，场地周边环境，结合该工程具体及该市地域特征，本着安全、经济、可靠的原则，拟采用大开挖，即放坡的形式，对地下水采用管井井点降水。基坑四周坡顶设置截水明沟，汇聚后外排；基坑内设置积水沟，汇至集水井后，用水泵外排。
2.2.2 基坑管井井点降水方案设计
由于不透水层底面埋藏较浅，而井底位于泥质粗砂层中，故按“均质含水层承压——潜水非完整井基坑”考虑，选用Φ300管井，井点开孔口径500 mm，平均长度19.5 m，其中过滤器进水部分平均长度l=3.5m。
(1)基坑等效半径可按下式计算：r0= =74 m。其中，A为基坑降水面积。
(2)基坑中心要求降低水位深度：《岩土工程勘察规范》中第645条中“施工中地下水位应保持在开基坑底面下0.5m～1.5m”的规定，根据已有工程经验，取0.75 m。
(3)基坑涌水量：
其中，
H=20.25-1.45=18.8m；h=20.25-7.65=12.6m。
(4)单井出水量及需单井数：根据以往经验，按1/10降水曲线坡度，同时考虑形成的降落漏斗曲线由陡变缓的特点，将抽水泵置于-16.0m处。
q=120×π×rs×l× =600 m3/d
井点数量：n=1.1 =37.43，取整为38。
(5)井群布置方案：使之既达到降水目的，又使降水对周围环境影响尽可能小为目标，采用在坑外基本均匀布井33口，坑内布井5口，加快场区内地下水疏干速度。同时在基坑一侧布置观察井9个，基坑中心布置观察井3个，以观察水位降深情况，确保地下水位降至设计高程。
(6)降水：可根据开挖深度进行降水，随时掌握地下水位变化情况来决定降水设备的投入，保证安全且经济；抽出的水应排出场外，防止回流。
2.3井点的施工
井点的施工，大致分为如下步骤：准备工作、井点埋设、运转使用及拆除等。
2.3.1 准备工作
井点立管为Φ58的钢管，长度为16.0m。井点管的底段1.2 m是滤管，连接管用Φ58的橡皮管，部分连接管用塑料透明管作观察管；集水管用100 mm的钢管分节连接，每节为4 m，每根立管间距为1.2 m～1.6m。
2.3.2 井点管埋设和井管安装
埋设井点的程序是：先排放总管，再埋设井点管，用弯联管将井点管与总管接通，然后安装抽水设备，埋设需要进行冲孔、沉设井点、灌填砂滤料。井点管埋设时用冲击式或回转式钻机成孔，孔径为600mm，井深比设计值深50cm；洗井用0.6m。的空压机或水泵将井内泥浆抽出；井点管用机架吊起徐徐插入井孔中央，使其露出地面200mm，然后倒人粒径5mm～30mm 的石子，使其在管底达到500mm高，再沿井点管四周均匀投放2mm～4mm粒径粗砂，上部1.0m深度内，用粘土填实以防漏气。
2.3.3 井点连接与试抽
总管设在井点管外侧50cm处，铺前先挖沟槽，并将槽底整平，将配好的管子逐根放人沟内，在端头法兰穿上螺栓，垫上橡胶密封圈，然后拧紧法兰螺栓，总管端部，用法兰封牢。井点总管铺好后，用吸水胶管将井点管与总管连接，并用8号铁丝绑牢，然后与抽水设备连通，接通电源，即可进行试抽水，检查有无漏气、淤塞情况，出水是否正常，如有异常情况，应检修后方可使用。 如压力表读数在0.15MPa~0.20MPa，真空度在93.3 kPa以上，表明各连接系统无问题，即可投入正常使用。[page]
2.3.4 井点运转与监测
井点使用时，应保持连续不断抽水，并配用双电源以防断电。一般抽水3d~5d后水位降落漏斗基本趋于稳定。
抽水开始后，每天观测3次水位、水量，当水位达到设计降水深度并趋于稳定时，可每天观测1次，及时整理监测记录，绘制水量与时间、水位降深与时间过程曲线图，分析水位下降趋势，预测达到设计降水深度所需时间，如有不正常状况，根据观测记录，查明原因，调整措施，确保达到降水深度。降水期间应对抽水设备和运行状况进行检查，发现问题及时处理，定期保养抽水设备，使抽水设备始终处在正常运行状况，避免抽水期间无准备的停抽。井点降水时，应对水位降低区域内的建筑物进行沉降观测，发现沉陷或水平位移过大时，应及时采取防护技术措施。
2.3.5 井点拆除
基础和地下构筑物完成并回填土后，方可拆除井点系统。拔出井点管时可借助倒链或杠杆式起重机，所留孔洞用砂或土堵塞。
3 结语
经检测，该工程降水效果良好，基坑成槽后基底干燥，降水实践中采用信息化施工，定时检测降深和出水量，降水十分成功，边坡无坍塌，保证了施工的顺利进行。
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