輕型井點降水在蘇夫一期工程中的應(yīng)用

王剛

（中國水利水電第三工程局有限公司，陜西 西安 710016）

1 概述

蘇夫一期工程位于阿爾及利亞瓦德省，工程所在的蘇夫河谷地區(qū)，近年來地下水位持續(xù)上漲，對市區(qū)和農(nóng)業(yè)造成較大的影響。該工程主要工作內(nèi)容為：收集城市污水、地下水、雨水及灌溉水，經(jīng)凈化后輸送并集中排放到指定地點的綜合性工程。其目的是為了降低地下水位，工程主要由200 km的污水收集管網(wǎng) （PVC管）、18座提升泵站以及47 km輸送管（PRV管）組成。

本工程一部分PVC污水收集管、泵站基礎(chǔ)以及玻璃鋼管的設(shè)計高程在地下水位線以下，為保證管道及泵站基礎(chǔ)干地施工，同時保障基槽、基坑邊坡的穩(wěn)定性，開挖前及開挖中必須保證地下水位處在開挖最低高程以下。

鑒于此，決定采取輕型井點降水的方法進行高地下水位區(qū)的PVC管、PRV管以及泵站基礎(chǔ)的降水工作。

2 井點降水的概念

井點降水，是人工降低地下水位的一種方法，就是在基坑開挖前，預(yù)先在基坑周圍或者基坑內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的濾水管。

滲漏系數(shù)在0.1～50 m/d范圍內(nèi)時，可以應(yīng)用輕型井點降水進行降水。單級輕型井點降水深度可達(dá)3～8 m，同時其降水影響半徑達(dá)百米甚至數(shù)百米，降水效果非常明顯。因此在工程中輕型井點降水應(yīng)用最為廣泛。它是在基坑開挖前根據(jù)水文地質(zhì)資料，預(yù)先在基坑周圍埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管，在開挖前及開挖過程中利用真空原理，不斷抽出地下水，迫使水位降到坑底以下，達(dá)到邊坡穩(wěn)定、土層密實，便于施工的目的。

3 輕型井點降水的計算

本文僅以泵站基坑井點降水為例進行計算說明。本工程共有泵站18座,其中基礎(chǔ)位于地下水位線以下的泵站共有3座,這里僅以SR8泵站為例進行計算。

3.1 主要參數(shù)資料

SR8泵站基坑底寬6 m，長6 m，基坑深5.5 m，挖方邊坡1∶1，該區(qū)域地層均為褐黃色細(xì)砂。經(jīng)實驗測定，滲透系數(shù)K=3 m/d,細(xì)砂層以下為不透水的統(tǒng)料層 （當(dāng)?shù)貙⑽闯蓭r的石灰?guī)r稱為統(tǒng)料）。地下水位標(biāo)高為-2.0 m，需要將地下水位降至基坑以下50 cm深,即-5.5 m。

基坑平、剖面如圖1所示。

3.2 井點系統(tǒng)的布置

根據(jù)SR8泵站地質(zhì)情況和平面形狀，輕型井點選用環(huán)形布置。為使總管接近地下水位，表層沙層挖去0.5 m，則基坑上口平面尺寸為16 m×16 m，布置環(huán)形井點?？偣芫嗷舆吘? m。

（1）總管長度：L=[(16+2)+(16+2)]×2=72(m)。

（2）水位降低值：S=5.5-2.0+0.5=4.0(m)。

（3）井點管埋設(shè)深度：為總管平臺面至井點管下口，不包括濾管采用一級輕型井點，根據(jù)公式計算井點管埋設(shè)深度：

式中 HA-井點管埋深，m；H1-總管埋設(shè)面至基底的距離，m；h-基底至降底后的地下水位線距離，m，一般不小于0.5 m；L-井點管至其所圍成的水井中心短邊水平距離；I-取值，單排時I=1/4～1/5，雙排時I=1/7，環(huán)形時I=1/10。

經(jīng)計算可知：HA=6.2 m。

（4）井點管選型：采用7 m長的井點管，直徑50 mm，濾管長1.0 m。井點管外露地面0.2 m，埋入土中6.8 m（不包括濾管），大于6.2 m，符合埋深要求。井點管及濾管長為8 m，濾管底部距不透水層1.70 m，基坑長寬比小于5，可按無壓非完整井環(huán)形井點系統(tǒng)計算。

3.3 基坑涌水量計算

按無壓非完整井環(huán)形點系統(tǒng)涌水量計算公式進行計算：

（1）有效帶深度H0，可按下式求得：

其中，S′=7-0.2-1=5.8 m，則 H0=12.58 m。 由于 H0＞H，含水層厚度 H=1+9-2.0=8.0 m，取 H0=H=8.0 m。

（2）滲透系數(shù)K，經(jīng)實驗測定 K=3 m/d。

（3）抽水影響半徑 R，R=1.95S（H0K）1/2=38.2 m。

（4）基坑假想半徑 r，r=（F/π）1/2=（18×18/3.14）1/2=10.16 m。

將數(shù)值代入基坑涌水量公式，得Q=342 m3/d。

3.4 計算井點管數(shù)量及間距

（1）單根井點管出水量：

式中 d—井點管直徑，d=0.05 m；l—濾管長度，l=1.0 m。

則q=17.7 m3/d。

（2）井點管數(shù)量：n=1.1（Q/q）=1.1×342/17.7≈23根。

（3）井距：D=L/n≈3.1 m。 取井距為 2.0 m，實際總根數(shù)36根（72/2=36)。

（4）集水總管：可用直徑 75～100 mm 鋼管帶接頭。

3.5 抽水設(shè)備選用

抽水設(shè)備所帶動的總管長度為72 m。選用W5型干式真空泵：所需的最低真空度hk=70 kPa；所需水泵流量Q1=1.1Q=15.7 m3/h；所需水泵的吸水揚程 Hs≥7+1.0=8 m。 根據(jù) Q1，Hs值，經(jīng)查水泵選型資料表，可選用2B31型離心泵。

3.6 計算結(jié)果

通過上述計算可見,采取直徑為50 mm的井點管，井點管長度為7.0 m，濾管長度為1.0 m，井距為2.0 m,沿基坑環(huán)形布置，配以2B31型離心泵真空泵，可以將涌水量為342 m3/d的砂質(zhì)地層基坑的地下水位降至基坑底板以下0.5 m，能夠滿足SR8泵站的施工需要。

4 輕型井點降水的施工方法

4.1 施工準(zhǔn)備

（1）施工機具：濾管，φ50 mm，壁厚 3.0 mm 無縫鋼管或鍍鋅管，長1.0 m左右，一端用厚為4.0 mm鋼板焊死，在此端1.0 m長范圍內(nèi)，在管壁上鉆φ15 mm的小圓孔，孔距為25 mm，外包兩層濾網(wǎng)，濾網(wǎng)采用編織布，外再包一層網(wǎng)眼較大的尼龍絲網(wǎng)，每隔50～60 mm 用10號鉛絲綁扎一道，濾管另一端與井點管進行聯(lián)接；井點管，φ50 mm、壁厚3.0 mm無縫鋼管或鍍鋅管；連接管，透明管或膠皮管與井點管和總管連接，采用8號鉛絲綁扎，應(yīng)扎緊以防漏氣；總管，φ75～100 mm 鋼管，壁厚4 mm，用法蘭盤加橡膠墊圈連接，防止漏氣、漏水；抽水設(shè)備，根據(jù)設(shè)計配備離心泵、真空泵或射流泵，以及機組配件和水箱；移動機具，自制移動式井架 （采用振沖機架舊設(shè)備）、牽引力為6 t的絞車；鑿孔沖擊管，φ219×81 mm 的鋼管，其長度為10 m；水槍，φ50×5 mm 無縫鋼管，下端焊接一個φ16 mm的槍頭噴嘴，上端彎成大約直角，且伸出沖擊管外，與高壓膠管連接；蛇形高壓膠管，壓力應(yīng)達(dá)到1.50 MPa以上；高壓水泵，100TSW-7高壓離心泵，配備一個壓力表，作下井管之用。

（2）反濾料：用粗砂與豆石，不得采用中砂，嚴(yán)禁使用細(xì)砂，以防堵塞濾管網(wǎng)眼。

（3）技術(shù)準(zhǔn)備：詳細(xì)查閱工程地質(zhì)勘察報告，了解工程地質(zhì)情況，分析降水過程中可能出現(xiàn)的技術(shù)問題和采取的措施；鑿孔設(shè)備與抽水設(shè)備檢查。

（4）平整場地：為了節(jié)省機械施工費用，不使用履帶式吊車，采用碎石樁振沖設(shè)備的自制簡易車架，因此場地平整度要高一些，設(shè)備進場前進行場地平整，以便于車架在場地內(nèi)移動。

4.2 井點安裝

（1）安裝程序：井點放線定位→安裝高壓水泵→鑿孔安裝埋設(shè)井點管→布置安裝總管→井點管與總管連接→安裝抽水設(shè)備→試抽與檢查→正式投入降水程序。

（2）井點管埋設(shè)：根據(jù)建設(shè)單位提供測量控制點，測量放線確定井點位置，然后在井位先挖一個小土坑，深大約500 mm，以便于沖擊孔時集水，埋管時灌砂，并用水溝將小坑與集水坑連接，以便于排泄多余水；用絞車將簡易井架移到井點位置，將套管水槍對準(zhǔn)井點位置，啟動高壓水泵，水壓控制在0.4～0.8 MPa，在水槍高壓水射流沖擊下套管開始下沉，并不斷地升降套管與水槍。

套管落距在1000 mm之內(nèi)，在射水與套管沖切作用下，在10～15 min之內(nèi)，井點管可下沉10 m左右，若遇到較厚的純粘土?xí)r，沉管時間要延長。此時可采取增加高壓水泵的壓力，以達(dá)到加速沉管的速度。沖擊孔的成孔直徑應(yīng)達(dá)到300～350 mm，保證管壁與井點管之間有一定間隙，便于填充砂石反濾料，沖孔深度應(yīng)比濾管設(shè)計安置深度低500 mm以上，以防止沖擊套管提升拔出時部分土塌落，并使濾管底部存有足夠的砂石。

鑿孔沖擊管上下移動時應(yīng)保持垂直，使井點降水井壁保持垂直。若在鑿孔時遇到較大的石塊和磚塊，會出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象，此時成孔的直徑也應(yīng)盡量保持上下一致。

井孔沖擊成型后，應(yīng)拔出沖擊管，通過單滑輪，用繩索拉起井點管插入，井點管的上端應(yīng)用木塞塞住，以防砂石或其他雜物進入，并在井點管與孔壁之間填灌砂石濾層，該砂石濾層的填充質(zhì)量直接影響輕型井點降水的效果，應(yīng)注意：砂石必須采用粗砂，以防止堵塞濾管的網(wǎng)眼；濾管應(yīng)放置在井孔的中間，砂石濾層的厚度應(yīng)在60～100 mm之間，以提高透水性，并防止土粒滲入濾管堵塞濾管的網(wǎng)眼，填砂厚度要均勻，速度要快，填砂中途不得中斷，以防孔壁塌土。

砂石濾層的填充高度至少要超過濾管頂以上1000～1800 mm，一般應(yīng)填至原地下水位線以上，以保證土層水流上下暢通。井點填砂后，井口以下1.0～1.5 m用粘土封口壓實，防止漏氣而降低降水效果。

4.3 沖洗并管

將15～30 m的膠管插入井點管底部進行注水清洗，直到流出清水為止。應(yīng)逐根進行清洗，避免出現(xiàn)“死井”。

4.4 施工注意事項

（1）成孔時，如遇地下障礙物，可以空一井點，施工下一井點。井點管濾水管部分必須埋入含水層內(nèi)。

（2）井點使用后，必須連續(xù)抽水，防止因停止抽水使地下水位上升，造成淹泡基坑的事故，一般應(yīng)設(shè)雙路供電，或備用一臺發(fā)電機。

（3）在土方開挖后，應(yīng)保持降低地下水位在基底500 mm以下，以防止地下水?dāng)_動地基土體。

5 結(jié)語

通過對阿爾及利亞蘇夫一期工程SR8泵站基坑輕型井點降水的計算和實踐，取得了預(yù)期的效果，證明在高地下水位區(qū)進行基坑開挖，采用輕型井點降水是非常有效的方法。

[參 與 文 獻]

[1]陳崇希，林敏.地下水動力學(xué)[J].中國地質(zhì)大學(xué)，1999（10）.