淺談?shì)p型井點(diǎn)降水技術(shù)

吳利明

中圖分類(lèi)號(hào)：C35文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1引言

在沿海、大江、大河的中下游或湖泊附近地區(qū)，地表下理有深厚的第四紀(jì)覆蓋層，其地面淺層主要為松軟的粘土、淤泥、淤泥質(zhì)土、粉砂等或互夾層，這類(lèi)土的主要特性是凝聚力小，含水量高，顆粒與顆粒之間聯(lián)接強(qiáng)度小、透水性大，在地下水滲透力的作用下容易引起土的滲透變形—液化流動(dòng)，當(dāng)建筑物的基底高程低于地下水位時(shí)，基坑開(kāi)挖中流砂和管涌現(xiàn)象十分普遍，基底土方邊挖邊漲，挖不及漲，邊坡邊挖邊塌。因此基坑開(kāi)挖必須采取降水措施。

2輕型井點(diǎn)降水的方案選擇

基坑降水的方法很多，有輕型井點(diǎn)降水、噴射井點(diǎn)降水、電滲井點(diǎn)降水、管井降水及深井降水等。降水方案的選擇主要是根據(jù)土質(zhì)的滲透系數(shù)，一般滲透系數(shù)大于10m/d時(shí)采用管井降水方法；滲透系數(shù)在0.1～10m/d時(shí)宜采用輕型井點(diǎn)降水法；滲透系數(shù)小于0.1m/d時(shí)宜用電滲排水法。對(duì)于蘇州沿江地區(qū)來(lái)講，土質(zhì)的滲透系數(shù)比較適用輕型井點(diǎn)降水，用此方法降水是切實(shí)可行的好方法。從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上比較，采用輕型井點(diǎn)降水具有施工簡(jiǎn)便、操作易于掌握、設(shè)備簡(jiǎn)單、使用對(duì)經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。

輕型井點(diǎn)降水的施工設(shè)計(jì)與基坑大小、含水層的滲透系數(shù)以及基坑的安全和降水深度有關(guān)。影響滲水量的關(guān)鍵是土的滲透系數(shù)，滲透系數(shù)可按地質(zhì)報(bào)告提供數(shù)據(jù)，無(wú)地質(zhì)報(bào)告可參考經(jīng)驗(yàn)數(shù)值可從表1查用。

2輕型井點(diǎn)設(shè)備

輕型井點(diǎn)的設(shè)備主要有井點(diǎn)管、濾管、集水總管、抽水設(shè)備等。井點(diǎn)管為直徑38mm或51mm，長(zhǎng)為5－7m的無(wú)縫鋼管，上端用彎聯(lián)管與總管相聯(lián)，彎聯(lián)管用橡膠軟管或用透明塑料軟管?？偣転橹睆?00～127mm的無(wú)縫鋼管，每段長(zhǎng)4m，其上裝有與井點(diǎn)管聯(lián)接的短接頭，間距0.8或1.2m。井點(diǎn)管下端為濾管，通常采用長(zhǎng)1.0～1.2m，直徑38mm或51mm的無(wú)縫鋼管，管壁鉆有直徑為12～19mm的呈星棋狀排列的濾孔，濾孔面積為濾管表面積的20%～25%，濾管外包有有兩層孔徑不同濾網(wǎng)，濾管底部均用螺絲套管封閉，以防止泥砂吸入管內(nèi)。抽水設(shè)備由直空泵、離心泵、集水箱等結(jié)成。

表1土層滲透系K的經(jīng)驗(yàn)值

土質(zhì)名稱(chēng) K（m/d） 土質(zhì)名稱(chēng) K（m/d）

高液限粘土 ＜0.001 砂 細(xì) 1～5

粘土質(zhì)砂 0.001～0.05 中 5～20

含砂低液限粘土 0.05～0.1 粗 20～50

含砂低液限粉土 0.1～0.5 礫類(lèi)土 50～150

低液限粘土 0.25～0.05 卵石 100～500

粉質(zhì)砂土 0.5～1.00 漂石（無(wú)砂質(zhì)填充） 500～1000

3輕型井點(diǎn)布置及及計(jì)算

井點(diǎn)布置以有效地降低地下水、有利于施工運(yùn)行為前提。應(yīng)根據(jù)基坑大小與深度、土質(zhì)、地下水位高低與流向、降水深度要求等確定。

3.1平面布置

平面布置根據(jù)基坑形狀來(lái)確定，當(dāng)溝槽寬度小于6m，可采用單排線狀井點(diǎn)，布置于地下水流的上游一側(cè)；如寬度大于6m或土質(zhì)不良，則用雙排線狀井點(diǎn)；面積較大的基坑宜用環(huán)狀井點(diǎn)。井點(diǎn)管距基坑邊一般1m左右。

3.2高程布置

井點(diǎn)降水深度H

H≥H1＋△h＋iL＋l

式中H－井點(diǎn)管的埋置深度（m）；

H1－井點(diǎn)管埋設(shè)面至基坑底面的距離（m）；

△h－降水后地下水位至基坑底面的安全距離，一般取0.5～1m；

L－井點(diǎn)管中心至基坑中心的水平距離（m）；

i－降水曲線坡度，雙排或環(huán)狀井點(diǎn)為1/10，單排為1/4～1/5；

L－濾管長(zhǎng)度（m）

井點(diǎn)管標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度一般為6m，如計(jì)算出的H值大于6m，可降低井點(diǎn)的埋置面，將埋置面布置在接近地下水位線（事先挖槽）。使降水深度增加。當(dāng)一級(jí)降水達(dá)不到降水深度時(shí)，可采用二級(jí)井點(diǎn)。井點(diǎn)管露出地面長(zhǎng)度一般為0.2m。

3.3井點(diǎn)計(jì)算

計(jì)算涌水量Q：

Q=1.366K（2H0－S）S/lgR－lgX0

式中：Q－井點(diǎn)系統(tǒng)總涌水量（m3/d）；

K－滲透系數(shù)（m/d）；

H0－含水層有效帶深度（m）；

R－抽水影響半徑，R＝1.95S√H0K（m）；

S－水位降低值（m）；

X0－基坑假想半徑（m）；

單根井點(diǎn)管最大出水量q：

q＝65πdlK1/3

式中：q－井點(diǎn)管最大出水量（m3/d）；

d－濾管直徑（m）；

l－濾管長(zhǎng)度（m）；

井點(diǎn)管數(shù)量n：

n＝Q/0.8q

井點(diǎn)間距D（m）

D＝L/n

實(shí)際采用的井點(diǎn)管間距應(yīng)與總管上接頭尺寸相適應(yīng)。即采用0.8、1.2、1.6或2.0m。

4輕型井點(diǎn)輕型井點(diǎn)系統(tǒng)安裝與運(yùn)用

4.1井點(diǎn)系統(tǒng)安裝

井點(diǎn)系統(tǒng)的安裝程序是：先放總管，再埋設(shè)井點(diǎn)管，用彎聯(lián)管將井點(diǎn)管與總管接通，然后進(jìn)行抽水設(shè)備的安裝與調(diào)試。

井點(diǎn)管埋設(shè)采用水沖法，它分為沖孔與埋管兩個(gè)過(guò)程。沖孔時(shí)，先用起重設(shè)備將直徑70mm的沖管吊起并插在井點(diǎn)的位置上，然后開(kāi)動(dòng)高壓水泵，將土沖松，沖孔時(shí)將沖管垂直插入土中，并作上下左右擺動(dòng)，以加劇土體松動(dòng)，邊沖邊沉。沖孔深度大于井點(diǎn)管埋深0．5m，以防止沖管撥出后部分土砂粒沉于孔底而影響井點(diǎn)管的埋深。

井孔沖孔后，立即拔出沖管，插入井點(diǎn)管，并在井點(diǎn)管與孔壁之間迅速填灌砂濾層，以防孔壁坍塌，填砂至濾管頂1．5m以上，以保證水流暢通。井點(diǎn)填砂后，用粘土封口，以防漏氣。

4.2井點(diǎn)系統(tǒng)的使用與拆除

（1）井點(diǎn)系統(tǒng)安裝完畢后，進(jìn)氣試抽，以檢查系統(tǒng)有無(wú)漏氣，開(kāi)始抽水后一般不能停抽，因?yàn)闀r(shí)抽時(shí)停易引起井點(diǎn)管濾網(wǎng)堵塞。

（2）井點(diǎn)系統(tǒng)運(yùn)行后要求連續(xù)工作，施工電源為雙電源，且二者能互相切換。

（3）主體工程施工完成并進(jìn)行土方回填后，拆除井點(diǎn)系統(tǒng)，借助倒鏈，拔出井點(diǎn)管，所留孔洞用砂土填實(shí)。

5工程實(shí)例

太倉(cāng)新區(qū)婁江路污水管工程，原地面標(biāo)高▽2.5m，地質(zhì)情況為：高程▽1.0以上為粘土，▽1.0～▽-4.8為粉砂土，滲透系數(shù)K＝2.16m/d，▽-4.8以下為淤泥質(zhì)亞粘土，滲透系數(shù)K＝0.03m/d，因滲透很小，為不透水層。地下水位標(biāo)高為▽1.5m。溝槽底標(biāo)高▽-2.0～▽-3.0，平均開(kāi)挖深度為5.0m。溝槽底寬2.6m，開(kāi)挖放坡為1：0.5，上口寬7.6m，擬在兩溝槽邊1m外布置雙排線狀井點(diǎn)，井點(diǎn)管長(zhǎng)5m，濾水管長(zhǎng)1m，管徑3.8cm。根據(jù)污水管兩井之間距離為50m,兩井之間為一施工區(qū)域，取溝槽長(zhǎng)60m作為計(jì)算段進(jìn)行井點(diǎn)計(jì)算。

根據(jù)公式計(jì)算：

井點(diǎn)埋深：H＝5+0.5+0.1×4.8+1＝6.98m。

總滲水量：Q＝1.366×2.16×（2×6.3-4.5）×4.5/（lg32.4-lg18.93）＝461m3

單管流量：q＝65×3.14×0.038×1×2.161/3＝10.03 m3

井點(diǎn)最少數(shù)量：n＝461/（0.8×10.03）＝58根

井點(diǎn)最大間距：D＝120/58=2.06m

根據(jù)以上計(jì)算，井點(diǎn)埋深大于標(biāo)準(zhǔn)井點(diǎn)管長(zhǎng)度6m，根據(jù)地下水位標(biāo)高及上層1.5m為粘土，土質(zhì)較好，故在兩側(cè)先挖1.2m深的槽，再插井點(diǎn)管，這樣保證了管底埋深，管口露出地面22cm，滿足使用要求。井點(diǎn)最大間距為2.06m，考慮溝槽開(kāi)挖連續(xù)性，兩端頭不設(shè)井點(diǎn)管，加上井點(diǎn)管堵塞等不利因素及井點(diǎn)管標(biāo)準(zhǔn)間距，采用管距1.6m。溝槽開(kāi)挖及井點(diǎn)布置見(jiàn)附圖。

現(xiàn)場(chǎng)井點(diǎn)安裝使用后，井點(diǎn)降水效果很好，溝槽底有著明顯的排水后的“干燥”現(xiàn)象，小雨情況下槽底無(wú)積水。但在輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的工作過(guò)程中，存在著井點(diǎn)系統(tǒng)局部排水量低、井點(diǎn)出水間斷、不穩(wěn)定和因施工操作不當(dāng)而使井點(diǎn)不起作用等現(xiàn)象，現(xiàn)將其原因分析如下：

(1)由于工程全長(zhǎng)2km，沿線土層有變化，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，井點(diǎn)管根數(shù)與間距均按假設(shè)為均質(zhì)粉砂土層計(jì)算結(jié)果確定，而實(shí)際地質(zhì)較復(fù)雜，局部含水層為亞粘土或粉砂層與亞粘土互層，K值小于設(shè)計(jì)取定Ｋ值時(shí)，影響到井點(diǎn)系統(tǒng)的總排水量，因此，出現(xiàn)井點(diǎn)系統(tǒng)的出水量差異。

(2)在輕型井點(diǎn)施工中，因施工操作不當(dāng)而造成井點(diǎn)系統(tǒng)出水量間斷或失去排水作用的原因有以下三種：

①井點(diǎn)管沖孔內(nèi)濾料回填土不符合要求，有極個(gè)別的井點(diǎn)管甚至有不回填濾料的現(xiàn)象，因泥沙堵塞過(guò)濾器而使井點(diǎn)管不能吸水。

②沖孔封口不嚴(yán)，使井點(diǎn)系統(tǒng)真空度降低，主要填筑封口土料沒(méi)有用粘性土，封口土層厚度小于1m而造成。

③濾管外濾層綁扎不牢，在井點(diǎn)管沖沉中脫落，造成堵塞。

6結(jié)束語(yǔ)

基坑降水工作直接影響工程的安全及工期，若井點(diǎn)布置合理，運(yùn)行、管理措施得力，可以確保工程施工達(dá)到事半功倍的效果。實(shí)踐證明，在蘇州沿江地區(qū)，對(duì)于細(xì)砂、粉砂層的地層，采用輕型井點(diǎn)降水是一種好方法。