建筑基坑工程管井井点降水技术的应用

来源:用户上传      作者: 张桂松　裴跃锋　雷少华

　　摘 要：文章介绍了管井点降水的井点布置原则及施工方法、基坑井点的设计及操作重点、以及井管降水技术应用的过程中需要注意的事项，最后并总结出管井井点降水施工的一些经验和注意的事项。希望基坑工程在建筑工程的建设中发挥更巨大的经济效率。
　　关键词：深基坑；管井降水；施工工艺；质量控制；降水效果
　　随着我国社会市场经济的大规模的发展建设，我们国家的各地区的建筑规模日益扩大，基坑工程也成为了建筑工程的重要组成内容，使它的发展越来越广泛和更深入。在各大工程和各类的地基中，基础、基坑施工都需要降低地下水，才能保证基坑施工的安全性和高效性。管井井点降水技术就是在基坑周围布置井点，然后在井内进行抽水工作，从而降低基坑中的地下水位，有效地防止基坑出现流砂、管涌和坑底隆起失效的现状，有利于为基坑施工创造独厚的条件，提高工作的效率。
　　1 工程概况
　　本工程为即墨市蓝鳌路以南、墨水河以北、大同路以东、东关街以西的围合区域及墨水河以南、文化路以北、原特教中心以东、一职专以西的相关区域内。
　　工程由B区、C区、D区三个地块组成，总建筑面积1169316平米，其中包含商业网点、一所小学、两所幼儿园等公共建筑。住宅楼含两栋20层，十三栋26层，三十九栋22层。一栋26层办公楼，隶属于超高层结构。地下室为一层车库，部分为二层车库。
　　基坑深度局部9.5m，地下水类型为孔隙潜水及弱承压水，主要含水层为第（9）层圆砾，地下水量丰富。稳定水位埋深2.9～3.3米，绝对标高16.00～16.28米。
　　由于主楼楼座基础采用水泥稳定砂换填，对基坑降水要求较高，原设计基坑降水方案不能满足基坑降水要求，故采用井点降水的方法降低地下水位。
　　2 场地的工程地质条件
　　地貌类型：侵蚀堆积缓坡，后经人工回填改造。工程地质条件：根据钻探揭露，场区第四系厚度中等，以全新统人工填土层和陆相洪冲积层为主，地层结构简单，层序清晰；场区基岩为白垩系莱阳群泥岩，呈岩基产出。
　　3 井点降水施工工艺
　　基坑降水方案的选择与设计应满足下列要求：
　　（1）基坑开挖及地下结构施工期间，地下水位保持在基底以下0.5～1.5m；
　　（2）降水期间临近建筑物及地下管线、道路的正常使用；
　　（3）基坑边坡的稳定。
　　因此，为达到良好的降水效果，根据本工程的基坑形式、开挖深度及挖土的施工流程，对于B-1-1区、 B-1-2区拟采用管井井点的降水方案，对于B-2区、C-2-1区拟采用沿基坑周边设止水帷幕桩止水，基坑顶部设挡水台、基坑底部沿周边设置排水沟与集水井集水明排。管井井点由滤水井管、吸水管和抽水机组成。管井降水具有设备较为简单，排水量大，可代替多组轻型井点作用，水泵设在地面，易于维护等特点。本工艺标准适用于渗透系数较大（20～200m/d），降水深在5m以内，地下水丰富的土层、砂层，或明沟排水法易造成立粒大量流失，引起边坡坍方及用轻型井点难以满足降水要求的情况下，可采用本工艺标准。
　　对施工中产生的泌水及雨水，在分层挖土时开一些排水沟、集水坑，将水抽到地面的下水道内。施工到基坑底时，四周设明沟，并设集水坑，中间设置盲沟，与四周明沟相连，集水坑内水用水泵抽出。
　　3.1 管井设计
　　在基坑周围按25米的井距布置管井，其中B-1-1区大概需要24口管井，B-1-2区大概需要30口管井。井深不小于10.0m，且进入强风化泥岩不小于0.5m。井间距一般为25.0m，现场可根据实际情况做适当调整，但必须满足基坑施工对降水的要求。井孔径为550mm，滤管为DN400mm的无砂混凝土滤水管。
　　若电梯井、集水坑在开挖时有积水情况，可根据情况在电梯井、集水坑旁增设管井，以降低地下水。
　　3.2 地表排水
　　在基坑底周边1米左右布置一圈排水沟，排水沟深300mm，宽300mm，在排水沟上每50米留一个1米×1米×1米的集水井，排水沟底按0.5%坡度向集水坑找坡。排水沟采用砖砌筑水泥砂浆抹面。坡顶砌筑330高145宽挡水台，防止雨水进入基坑。管井所抽地下水，接入到地面上?300的排水管管网中。
　　4 主要施工方法
　　4.1 施工顺序
　　4.2 施工步骤
　　（1）测量防线，定好井位，按施工图放出井的中心点。
　　（2）以定好的井位点为中心，550mm为直径作圆，向下开0.50m作为井口。
　　（3）用泥浆护壁冲击钻机向下钻孔，钻至要求深度。
　　（4）成孔后，用钻机卷扬机提升架安井管。将直径为500mm井管下入孔内。井管接头采用焊接工艺。
　　（5）安装完井管后，在无砂滤水井管外侧与井壁之间填入粒径为20～40mm砾石。
　　①砾石应缓慢填入，防止冲歪井管，一次不可填入过多。
　　②接近井口0.50m处，用粘土封严，以防地面水、雨水流入。
　　（6）成井完毕后，立即用空压机洗井活清水抽洗。
　　①将空压机气管及喷嘴放进井内，先洗上面井壁，然后逐渐将水管下入井底。
　　②打开空压机，空气将快速经各管壁向井壁程漩涡状喷射，借气水混合冲力迅速破坏泥浆壁，并将泥浆及细砂携带到井外，直至水清砂尽。
　　（7）安放潜水泵，安装抽水控制线路，修筑排水沟及沉砂池。成砂池采用C20混凝土底板，M5水泥砂浆砖砌池壁，池壁内外两层用防水砂浆抹灰一遍，水池内侧采用防水采用防水处理。
　　（8）试抽水。并检修漏水主管、翻转、不出水的水泵组。抽水采用每井每泵排管（可采用3寸钢管）降水，地面排管集中到沉砂池，抽出的水经过沉砂池过滤后，再集中排入市政管道中，沉砂。池制作位置靠近城市管网接入口的下水道。 　　（9）正式抽水。测定每个管井初始水位、流量。
　　（10）日常监控。
　　4.3 施工操作要点
　　4.3.1 管井井点设备的制作
　　管井井点工作时，沿基坑周边每隔一定距离设置一个管井，每个管井单独用一台水泵抽水，从而降低地下水位。根据管井材料，可分为金属管井、竹木管管井及混凝土管管井等。目前施工中较为常用的是金属管井，它的过滤部分采用直径为200mm以上的钢筋焊接骨架，外缠锌铁丝，再外包孔为2层塑料滤网，长约2～3m，其管身直径为200～500mm，吸水管宜为50～100mm的胶管或钢管，抽水时其下端应沉入管井最低水位以下，必要时应装设逆止阀。抽水机械常采用10～20cm的离心水泵，也可采用浸没式潜水泵或深井泵等。
　　4.3.2 管井井点的布置
　　沿基坑外围四周呈环形或沿基坑两侧或一侧布置。井中心距基坑边缘距离，根据所用钻机及钻孔方法而定，当采用冲击式钻机用泥浆护壁时为0.5～1.5m。用套管法时不小于3m，管井的施工深度和间距，根据需降水面积和深度以及含水层的深度系数等因素确定。
　　4.3.3 管井的施工与使用
　　（1）管井的渗水井管的施工，宜采用泥浆护壁钻孔法。即在钻机钻孔的同时向孔内投放泥浆，护住井壁，以免地下水渗出时造成塌孔。
　　（2）钻进成孔时，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。同时，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；井管口要高出地面0.5m，管径中心距离基坑开挖上口线水平距离不小于1.0m。
　　（3）钻孔直径应比管井外径大150～250mm，井管下沉前应清孔并保持滤网通畅。井管与土壁之间用20～40mm 的砾石填充作为滤层。地面下0.5m以上为黏土填充夯实。
　　（4）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。
　　（5）填砾方面。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，选择20mm～40mm 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100 mm～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。
　　（6）抽水洗井方面。投砾结束后，及时下放潜水泵于井管内水位以下3 m～5 m，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. 5 m 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。
　　（7）抽水过程中，应经常检查机械部分。如电动机、传动轴、电流、电压等。并观测和记录管井内水位降深和流量。井管用完后，可用人字拔杆，倒链将井管拔出，以备再用。所留孔洞用砂砾填充夯实。
　　（8）管井所抽地下水，接入到地面上?300的排水管管网中，其管网坡度为5%；可根据实际设置一定数量的立柱，用以固定排水管道。
　　（9）每隔50m设置一沉淀池，尺寸根据现场实际情况确定，采用240mm砖砌筑，池底用C15混凝土垫层，水池用10mm厚1：2水泥砂浆抹面。
　　5 施工准备
　　管井井点降水施工主要涉及的土建材料有制作吸水管的直径为50～100mm的钢管（或者塑料管），直径为300mm上的钢管、塑料管或混凝土管。用做焊接滤水管的φ14钢筋，外包孔眼为1～2mm滤网。
　　用于建造排水的混凝土管或PVC管材，水泥砂浆，防水剂等等。
　　6 施工质量控制
　　6.1 降水质量要求
　　（1）井管必须直立于井中心，上端应保持水平。
　　（2）精的顶角偏斜不得超过1度，以保证泵组上下井道通畅。
　　（3）每打完一口井要用量测井深，以保证井深偏差≤20cm。
　　（4）成孔孔径550mm，偏差≤10cm.
　　（5）吊放井管，检查管内外是否有杂物、粘土，以防止影响透水性。
　　（6）洗井后的泥沙量控制在10%以内。
　　（7）做好成井工序交接验收记录。
　　6.2 抽水期间质量控制
　　（1）抽排水管线安装完毕，试抽水时有漏水。气现象要及时检修。
　　（2）如有泵不上水的现象，要及时检修、更换。
　　（3）及时了解抽水情况，以防止无水干转烧坏，根据施工要求确定启动和暂不抽水井点数量。
　　6.3 降水后质量控制
　　（1）降水完毕后，应根据工程结构特点和土方回填进度，陆续关闭及拨出井点泵组。土中所留的孔洞应立即砂土填实。如果地基有坑渗等要求时，孔口应按有关要求填塞。
　　（2）拆除井点应自底层开始，在下部井点拆除期间，上部井点应继续抽水。
　　7 结语
　　建筑基坑和是深基坑的降水工作会直接影响到工程的进度和施工的质量，只有科学合理布置好降水井的位置，精心地选择合适的井管和滤料等，在成井工艺进行之前选择适合的地质条件，在施工的过程中按照科学的施工蓝图采取高效有力的措施，使工程的开展更加顺利。在城区内施工的过程中，及时做好开挖土方的处理工作，使城市保持整洁的环境，进而提高人们的生活水平。井管降水技术的应用成果已经得到国际上的支持和推广，它是衡量国家深基坑施工工程科技含量高低的具体标准。井管降水技术具有创新性和高效性。随着经济的全球化，它的应用前景日益广泛。使井管降水技术在深基坑工程施工中，发挥最大的经济效益和社会效益。
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