輕型井點降水方案審查及施工運行監(jiān)控

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(上海宏波工程咨詢管理有限公司， 上海 200232)

輕型井點降水方案審查及施工運行監(jiān)控

呂罡，梁捷

(上海宏波工程咨詢管理有限公司， 上海 200232)

輕型井點降水技術(shù)在水利工程、市政工程及淺基坑工程中大量運用。本文從如何審查輕型井點降水專項方案以及如何對輕型井點的施工及運行進行有效的監(jiān)控兩方面進行論證，并列舉輕型井點降水計算實例，供其他類型工程參考。

輕型井點； 降水方案； 審查； 施工質(zhì)量監(jiān)控

1 輕型井點運用

1.1 適用范圍

輕型井點利是用射流泵(也有用真空泵或往復泵)在運行時造成真空來抽吸地下水的。由于造成的真空度不高(不大于0.06MPa)，故輕型井點的井管長度一般都在6～7m。因此，輕型井點的適用范圍就受到了限制，一般只能降6m深度以內(nèi)的地下水(當然也可采用多級輕型井點增加降水深度，但已不常采用)。

另外，由于輕型井點是靠一定的真空度來抽吸地下水的，所以輕型井點較適用于在弱透水性的粉質(zhì)黏土層和砂性土層中抽吸地下水。

1.2 在溝槽開挖中的應用

在地下水位較高的飽和軟土地基上開挖市政工程埋管溝槽，常采用輕型井點降水。在溝槽開挖工程。輕型井點的布置方式一般包括：?在開挖溝槽的一側(cè)布置，這是常用的一種布置方式(見圖1)，其圍護結(jié)構(gòu)一般采用能擋土但不能隔水的橫列板或槽鋼；?在溝槽中間布置(見圖2)。

圖1 輕型井點布置在開挖溝槽一側(cè)

圖2 輕型井點布置在溝槽中間

在溝槽中間布置井點管時，應在開挖溝槽前預抽水兩周以上，然后拔除移位到下一段溝槽中打設使用。一般需要布置兩套以上輕型井點的狹長型溝槽。

在溝槽外一側(cè)布置井點管，好處是輕型井點運行期間不影響溝槽開挖，但當溝槽周圍有鄰近的其他運行的地下管線(如正在運行的煤氣管、電纜、油管或供水管)及建筑物時，會因地基土孔隙水被抽吸造成地基沉降而危及上述管線及建(構(gòu))筑物的安全。

在溝槽內(nèi)布置輕型井點抽降地下水時，雖對周圍環(huán)境影響較小，但會給溝槽開挖帶來不便，需要在輕型井點運行兩周左右時，拔除該開挖段溝槽內(nèi)的井點管，然后開挖溝槽。

1.3 在淺基坑開挖中的運用

在淺基坑開挖中，輕型井點布置有兩種方式：一種是布置在放坡開挖基坑的坑頂四周地面上，如圖3所示；一種是布置在有圍護結(jié)構(gòu)的基坑內(nèi)側(cè)，如圖4所示。

圖3 輕型井點布置在基坑坡頂四周

圖4 輕型井點布置在基坑內(nèi)側(cè)

在放坡開挖的基坑坡頂四周布置輕型井點降水(位于郊區(qū)的水利工程淺基坑大都采用該方式)，有利于基坑土方開挖，也有利于邊坡的穩(wěn)定，邊坡坡度也可以放得陡些，如原來1∶2的邊坡坡度可改為1∶1.5，節(jié)省土方開挖量。但當基坑周圍有鄰近的其他各類地下管線及建筑物時，輕型井點運行期間會因地基土孔隙水被抽吸造成地基沉降而危及上述管線及建(構(gòu))筑物的安全。

在基坑內(nèi)側(cè)布置，雖對周圍環(huán)境影響較小，但對基坑開挖會有一定影響，需要在基坑土方開挖時，挖土機械小心保護輕型井點管。

2 對輕型井點降水方案的審查

對施工單位上報的輕型井點降水專項方案，應從以下幾個方面進行審查：

2.1 輕型井點的平面布置審查

狹長形溝槽輕型井點的平面布置，可參照圖1和圖2的方式。采用單排布置時，應在溝槽的兩個端頭將輕型井點各向外延長1～2倍溝槽的寬度。當溝槽寬度較寬(B≥3.5m)，也可采用在溝槽兩側(cè)平行布置輕型井點，如圖5所示，這時兩排輕型井點應在溝槽的兩端頭連續(xù)封閉。每套輕型井點總管應隔開，不能套與套相連貫通。

圖5 輕型井點平行布置在溝槽兩側(cè)

對于面狀的淺基坑，輕型井點的布置可采用圖3和圖4的形式。

2.2 輕型井點降水坡降(或稱漏斗曲線)和降水深度的審查

輕型井點單排布置時，降水坡降如圖1、圖2所示。降水坡度一般按1∶4繪制降水漏斗曲線。

審查輕型井點單排布置在溝槽一側(cè)時，要看降水漏斗曲線是否位于槽底以下0.5m，否則槽底會有地下水未被輕型井點抽降，不利于埋管施工。

對于環(huán)形封閉布置的淺基坑的輕型井點，如圖3所示，內(nèi)側(cè)的降水坡降一般為1∶10～1∶12(超過一個月的降水，可按1∶15)，外側(cè)的按1∶4繪制降水漏斗曲線。

審查封閉的輕型井點布置剖面圖時，也要看降水漏斗曲線是否位于坑底以下0.5m(通過計算審查)，如圖6所示。

圖6 封閉的輕型井點布置剖面

計算公式如下：Hw=Hw1+Hw2+Hw3+Hw4

Hw≤7.2m

式中Hw1——基坑開挖深度,m；

Hw2——降水水位距坑底的距離，一般取Hw2≥0.5m;

Hw3——降水坡降，Hw3=ir0;

i——水力坡度，降水時間短時，取i=1∶10，降水時間長時(一個月以上)可取1∶15;

r0——環(huán)形井點布置時的等效半徑,m;

Hw4——濾管長度，一般取1.2m(用舊的井點管時，按實測取值)。

2.3 降水出水量計算審查

降水出水量計算應包括基坑(或溝槽)出水量和輕型井點出水量的計算?；?或溝槽)出水量的計算重點要審查兩點：

a.輕型井點由于降水深度一般在6m以內(nèi)，因此輕型井點只能抽降潛水含水層和淺層砂質(zhì)粉土層所含微承壓水。故應采用潛水完整井的計算公式來計算整個基坑(或溝槽)的出水量。

b.面狀基坑和溝槽的潛水完整井的計算公式是不一樣的，不能套用錯公式(參見降水技術(shù)規(guī)范)。所謂的潛水完整井，是指井管底端位于下面不透水層(相對而言，不是絕對的，如：粉質(zhì)黏土層、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層和黏土層，滲透系數(shù)小于10-6cm/s，均可認為是不透水土層)的層面處。

輕型井點的出水能力，與濾管結(jié)構(gòu)、所抽降地層的滲透能力、成孔填灌濾料的施工質(zhì)量、井點的真空度(所有接頭的密封程度)及射流泵的完好性能程度等相關(guān)。

2.4 輕型井點使用根數(shù)的審查

根據(jù)基坑(或溝槽)的總出水量和輕型井點的每根出水能力，應通過計算確定需使用的根數(shù)。

n=1.1Q/g

式中Q——基坑(或溝槽)總出水量，m3/d；

g—每根輕型井點管的出水能力(根據(jù)地層滲透能力，施工設備性能質(zhì)量和成井施工質(zhì)量定)，一般取g=35～60m3/d。

2.5 輕型井點所配置的套數(shù)審查

可參考下表確定(按井點管間距1.2m計)。

輕型井點的配置情況表

3 輕型井點成井施工質(zhì)量監(jiān)控要點

3.1 井點設備的檢查

3.1.1 對井點管的檢查

一般φ48井點管長6～7m，底端有1.2m長濾管，濾管上的開孔率控制在15%～20%。開孔孔徑φ12～φ18，外纏兩層30～80目的濾網(wǎng)(尼龍網(wǎng)或金屬網(wǎng))。為了增加透水效果，在纏濾網(wǎng)前，一般應在濾網(wǎng)與鋼管之間設置5根φ6墊筋。見圖7。

圖7 井點管結(jié)構(gòu)剖面

若利用舊井點管，應對進場的舊井點管進行拆網(wǎng)清洗檢修，調(diào)換新濾網(wǎng)，管身除銹刷防銹漆。

3.1.2 對真空抽水泵的檢查

一般使用射流真空泵。該泵有兩種型號，分別為7.5kW和15kW。不論是新泵還是舊泵，均應檢查泵體完好性、管路接頭密封性、電機與泵體的連接止水及壓力表和真空表的校檢合格證書等。

3.2 成孔質(zhì)量的控制

一般用高壓水泵(壓力不小于1MPa)及專用的沖孔鋼管(φ48，底部有可拆卸的帶有噴射孔的沖孔器)來進行成孔。成孔直徑一定要達到φ300，成孔深度應比井點管長50cm。如圖7所示。

不能用井點設備的射流真空泵代替高壓水泵沖孔。這樣做不但很難達到φ300沖孔直徑，而且沖孔速度慢易塌孔。

成孔時要求沖孔管垂直度控制在1%以內(nèi)。

3.3 填灌濾料質(zhì)量控制

成孔結(jié)束后，應在沖孔管繼續(xù)沖孔3～5min后拔除沖孔管，立即在孔內(nèi)垂直沉放井點管。

當井點管沉放在孔底后，再上提20～30cm，然后沿管四周填灌中粗砂濾料至管口下1m左右。在填灌濾料的同時用自來水管插接井點管，同時進水返洗孔內(nèi)泥漿。值得注意的是，應嚴格控制用不干凈的粉細砂作為濾料使用。

3.4 黏土封孔的質(zhì)量控制

井點管管口下1m，應用優(yōu)質(zhì)黏土(或直徑為φ20左右的封干商品黏土球)進行四周均勻封填。要求在封填時，做到分層(厚度控制在30cm左右)搗實。搗實工具最好用φ100的封底鋼管，沿井點管四周連續(xù)搗實3遍。

黏土封填的質(zhì)量好壞，直接關(guān)系到抽水時的真空度，因此必須引起高度重視。

3.5 連接短管(又叫彎連管)的質(zhì)量控制

井點管與總管的連接短管一般采用透明塑料管，用18號鉛絲綁扎。如能用專用管箍連接則更好。

在井點試抽水時可通過眼看、耳聽和手摸等方式進行是否漏水漏氣檢查。

3.6 真空抽水泵的安裝高度控制

真空抽水泵安裝高度應與抽水總管的標高相同，不得高于抽水總管，但允許低于抽水總管。這主要是由于射流真空泵等真空抽水泵的真空度最高只能達到0.06MPa，安裝高于0.06MPa真空度的真空泵很難抽出地下水。

3.7 試抽水檢驗

每一套輕型井點全部安裝完成后應進行試抽水，檢驗井點管的出水情況和真空泵的工作狀態(tài)。

要仔細觀察每一根井點管的出水情況，按規(guī)范規(guī)定，每一套輕型井點應有90%以上的井點管出水，且相鄰的3根井點管不得同時失效，關(guān)鍵部位的每個井點管均應有效。

對每個連接井點管的塑料彎連管，要檢查連接處是否漏氣漏水。若有漏氣漏水情況，應進行緊固處理。

通過觀察塑料彎連管，可以看到井點管的出水情況。如果氣泡多，說明井點管出水少。如果俯身用耳朵貼著彎連管聽，出水不好的井點管是“呼呼”的出氣聲。而用手摸塑料彎連管，也可以感覺到井點管是否出水。如果塑料彎連管手感溫度與當時大氣溫度是一樣的而不是冬暖夏涼(地下水基本上是常溫18℃)，則可以判定井點管失效了，沒有地下水被抽出來。

檢查真空泵的真空表所顯示的真空度，如果真空度在0.06MPa或稍微低一點，說明這套輕型井點系統(tǒng)的真空度是正常的，基本上沒有漏氣。如果真空度不大于0.05MPa，說明這套輕型井點系統(tǒng)必有漏氣的地方，在試抽檢驗結(jié)束后立即組織人員檢查漏氣點并及時堵漏。

對真空泵機組的電機軸與泵連接處軸瓦盤進行檢查，若發(fā)現(xiàn)漏水，也要停泵進行檢修。

4 輕型井點運行階段的監(jiān)控

每套輕型井點在正式投入運行后，應進行以下監(jiān)控：

a.每天應巡視三次井點系統(tǒng)的工作狀態(tài)，包括真空泵的工作壓力、真空度，電機的電流、電壓，泵體溫度和抽水狀況，發(fā)現(xiàn)問題應及時處理，使抽水真空泵處于正常工作狀態(tài)。

b.對每一根井點管進行巡視檢查(眼看耳聽手摸)，察看是否正常出水。若發(fā)現(xiàn)相鄰三根井點管均失效不出水了，應立即組織人員補打井點管。

c.觀察基坑(或溝槽)挖出土的干燥狀況和坑底是否有滲水析水現(xiàn)象。一般要求基坑在開挖前應提前兩周降水。若坑底仍有滲水現(xiàn)象，一是可能預抽水時間不夠，二是可能降水方案本身有問題，不能降到坑底以下0.5m。若是抽水時間不夠，可以停挖幾天后再挖。若降水方案有問題，應組織設計及施工人員開會商量處理方案。另外，應在坑內(nèi)外設置幾口觀測井，可通過測量觀測井水位來判定降水效果。

d.對周圍環(huán)境影響進行監(jiān)控。輕型井點在降水運行期間，會因地下水的被抽吸而引起地基固結(jié)沉降。沉降范圍是在輕型井點降水漏斗曲線所包絡之上的地基土。

在受影響的范圍內(nèi)若有各類地下管線及建(構(gòu))筑物，都會隨著地基沉降而跟著降，從而出現(xiàn)管線斷裂和建(構(gòu))筑物的歪斜或墻體裂縫等現(xiàn)象，影響其使用功能，甚至會出現(xiàn)安全隱患(如：煤氣管漏氣引發(fā)火災，自來水管漏水噴射水柱及建(構(gòu))筑物坍塌等)。因此在降水期間應沉降觀測點和水位觀測井進行監(jiān)測，并且值班巡視，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

5 輕型井點降水計算案例

某工程地下室基坑平面尺寸如圖8所示。基坑底寬10m，長19m，深4.1m，挖土邊坡為1∶0.5.根據(jù)地質(zhì)勘查資料，該處地面下0.6m為雜填土，該層下面有6.7m的細砂層，再往下為不透水的黏土層。

現(xiàn)用輕型井點設備人工降低地下水位，然后機械開挖土方。對該輕型井點系統(tǒng)進行計算。

圖8 某工程地下室基坑布置

5.1 井點系統(tǒng)的布置

該基坑平面尺寸為14m×23m，布置成環(huán)狀井點，井點管離邊坡0.8m。要求降水深度s=4.50-1.00+0.50=4.00m，故用一級輕型井點系統(tǒng)即可滿足要求，總管和井點布置在同一水平面上。

由井點系統(tǒng)布置處至下面一層不透水黏土層的深度為2.2+5.1=7.3m，現(xiàn)有井點管長度為7.2m(井管長6m，濾管長1.2m)，故濾管底距離不透水黏土層只差0.1m，可按無壓完整井進行設計和計算。

5.2 基坑總涌水量計算

含水層厚度：H=4.5+2.2=6.7m；

降水深度：s=4.5-1.0+0.5=4.0m；

土的滲透系數(shù)：根據(jù)地質(zhì)勘查資料，該細砂層滲透系數(shù)K=5m/d；

基坑總涌水量計算：

=419m3/d

5.3 計算井點管數(shù)量和間距

在基坑四角處井點管應加密，如考慮每個角加2根井管，則采用的井點管數(shù)量為22+8=30根?；悠矫婢c管周長為2(24.6+15.6)。井點管平均間距為：

布置時，為了機械挖土開行路線，宜布置成端部開口(即留3根井點管距離)，因此實際需要井點管數(shù)量為：

6 結(jié) 語

對施工單位報送的輕型井點降水方案應由總監(jiān)理工程師按以上幾個主要內(nèi)容進行審查，審查通過后須嚴格執(zhí)行。在輕型井點施工過程中，監(jiān)理人員應到現(xiàn)場監(jiān)控施工質(zhì)量，確保每根井點管都能正常出水。在井點降水運行期間，監(jiān)理人員應加強巡視檢查，一旦發(fā)現(xiàn)井點不出水或真空泵真空度明顯降低，應立即告知施工單位處理。同時，監(jiān)理人員在現(xiàn)場巡視時，還應觀注降水對周圍環(huán)境的影響情況。

Light Well Dewatering Plan Review and Construction Operation Monitoring

LU Gang, LIANG Jie

(ShanghaiHongboEngineeringConsultingManagementCo.,Ltd.,Shanghai200232,China)

Light well dewatering technology is widely applied in hydraulic engineering, municipal engineering and shallow pit engineering. In the paper, how to review light well dewatering special plan and how to effective control light well construction and operation are discussed. Light well dewatering calculation examples are cited as example, thereby providing reference for similar projects.

light well; dewatering plan; review; construction quality control

TV52

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1005-4774(2014)09-0000-03