近水源深基坑開(kāi)挖輕型井點(diǎn)降水的簡(jiǎn)易施工應(yīng)用

路森

隨著中國(guó)“走出去”和“一帶一路”的戰(zhàn)略政策，中國(guó)對(duì)外承包工程近幾年獲得了快速發(fā)展，除公路鐵路之外，能源、地產(chǎn)開(kāi)發(fā)等的工程類型越來(lái)越多，項(xiàng)目收益也較公路鐵路輕軌工程多，此種類型的項(xiàng)目如電站、工業(yè)區(qū)、地產(chǎn)開(kāi)發(fā)等多有近水源深基坑開(kāi)挖的工程，此類區(qū)域土質(zhì)多屬于粉砂、輕亞粘土以及中粗砂，目前適合并相對(duì)成熟的施工方法多為輕型井點(diǎn)降水施工法，但施工時(shí)僅僅適用于粉砂、輕亞粘土中這類滲透系數(shù)較小的土質(zhì)，理論公式也相對(duì)成熟，但對(duì)于中砂層這種滲透系數(shù)比較大的土質(zhì)，理論公式在實(shí)際施工中存在一定偏差，并且在實(shí)際操作中設(shè)備材料要求較高，故根據(jù)實(shí)際近水源深基坑施工中降水處理成功的案例，拋磚引玉，供大家參考。

此例為白俄別列佐夫電站近河流的循環(huán)水泵房施工區(qū)域，地質(zhì)條件為湖泊型沖積平原，施工季節(jié)從雨量豐富的夏季持續(xù)到少雨的秋季，區(qū)域?yàn)榈屯菡訚傻?，表層約有3m厚的腐草淤泥，淤泥層以下至水位標(biāo)高主要為粉砂、中砂、細(xì)砂等，水位下大部分為中粗砂層，循環(huán)水泵房地面標(biāo)高145.00m，開(kāi)挖基礎(chǔ)標(biāo)高在134.20m，地下水位標(biāo)高為143.50m。并且在循環(huán)水泵房區(qū)域北側(cè)距開(kāi)挖邊35m設(shè)排水渠，水面高程為143.50m，西側(cè)距離開(kāi)挖邊20m為110kv升壓站，要求在不擾動(dòng)周圍建筑物和快速降水的情況下進(jìn)行深基坑開(kāi)挖施工作業(yè)，技術(shù)和施工難度都不小。

輕型井點(diǎn)降水施工：

①施工計(jì)算：其中，基坑深度約為10m，則按照土方開(kāi)挖基本規(guī)范，對(duì)于砂土邊坡值1：1.25～1：1.5，開(kāi)挖深度，對(duì)軟土不超過(guò)4m，對(duì)硬土不超過(guò)8m，由于對(duì)基坑預(yù)先進(jìn)行了降水工作，可適度放寬開(kāi)挖要求，故考慮深基坑降水范圍為70m×60m，分兩級(jí)輕型井點(diǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)挖。

②施工順序：測(cè)量放線→挖井點(diǎn)溝槽→清表→外圍修建排水渠并抽溝槽內(nèi)明水→沖一級(jí)孔下設(shè)吸水井點(diǎn)→鋪設(shè)一級(jí)集水管→連接一級(jí)集水管與井點(diǎn)管→安裝一級(jí)抽水設(shè)備→試抽→正式一級(jí)抽水→第一級(jí)基礎(chǔ)施工→井點(diǎn)降水并確定基坑穩(wěn)定性→開(kāi)挖二級(jí)臺(tái)階→沖二級(jí)孔下設(shè)吸水井點(diǎn)→鋪設(shè)二級(jí)集水管→連接二級(jí)集水管與井點(diǎn)管并與一級(jí)集水管及井點(diǎn)管連接→安裝二級(jí)抽水設(shè)備→試抽→正式二級(jí)抽水→第二級(jí)基礎(chǔ)施工→確定基坑穩(wěn)定性并進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工→逐級(jí)撤離井管

③先測(cè)量放線，控制好施工區(qū)域，根據(jù)確定的邊坡值沿外圍西面和南面在沼澤地里挖一條約2m寬、3m深的溝渠，去除腐草淤泥層，在溝內(nèi)布設(shè)兩臺(tái)3.5kw污水泵抽明水（溝內(nèi)明水約1.5m深），為布設(shè)一級(jí)井點(diǎn)管清理場(chǎng)地。同時(shí)沿溝外圍修筑一圈排水渠。期間耗時(shí)10夭，兩臺(tái)水泵抽水量約800m³/d。

④進(jìn)行一級(jí)降水沖孔施工，沿循環(huán)水泵房開(kāi)挖線外圍設(shè)置約260個(gè)井點(diǎn)。根據(jù)地質(zhì)條件和實(shí)際施工難度，將井點(diǎn)管設(shè)置為8m，每12個(gè)井點(diǎn)管一組，通過(guò)三通和集水管相連，與一臺(tái)7.5kw臥式真空水泵組成一個(gè)系統(tǒng)。用來(lái)沖孔時(shí)用水可從排水渠取水，并且沖孔的水也可以回流，節(jié)省人力，也解決取水的問(wèn)題，此布設(shè)耗時(shí)10天，實(shí)際實(shí)施可以通過(guò)人工安排等調(diào)節(jié)。

⑤8月8日開(kāi)始每天共21臺(tái)7.5kw臥式真空水泵降水，至8月27日一級(jí)開(kāi)挖結(jié)束，每天總抽水量約4500m³。8月28日開(kāi)始第二層砂土開(kāi)挖，測(cè)得第一級(jí)降水后水位線標(biāo)高約為138.50m，一級(jí)降水實(shí)際降水深度約5m。

⑥一般抽水工作3～5天后，水位降落基本趨于平衡穩(wěn)定。

⑦當(dāng)基礎(chǔ)開(kāi)挖到一級(jí)降水的水位線時(shí)，開(kāi)始環(huán)狀布置二級(jí)輕型降水點(diǎn)，同時(shí)預(yù)留馬道，在馬道內(nèi)側(cè)插井點(diǎn)管進(jìn)行降水，根據(jù)地質(zhì)和一級(jí)降水情況，二級(jí)降水井點(diǎn)管長(zhǎng)度也設(shè)置為8m，共約180個(gè)井點(diǎn)，每12個(gè)井點(diǎn)管一組，通過(guò)三通和集水管相連，與一臺(tái)7.5kw臥式真空水泵組成一個(gè)系統(tǒng)，共15臺(tái)臥式水泵降水，每天總抽水量約3240m³。在增加二級(jí)降水同時(shí)根據(jù)開(kāi)挖情況和地質(zhì)條件，適當(dāng)減少一級(jí)降水系統(tǒng)數(shù)量，8月29日至10月2日平均保持一二級(jí)降水共30臺(tái)7.5kw臥式真空水泵，降水每天總抽水量約6500m³。

⑧10月2日澆筑完基礎(chǔ)底板回填后，隨施工進(jìn)度適當(dāng)減少真空泵數(shù)量。至10月30日，一二級(jí)降水平均每日維持在23臺(tái)水泵抽水，每天總抽水量約5000m³。

預(yù)制簡(jiǎn)易設(shè)備或設(shè)施

①井點(diǎn)管直接采用32mm直徑的PVC管來(lái)制作，由于粘土量不是很大，在PVC管下端0.5～0.8m段鉆眼，梅花形布置，孔徑lcm左右即可，間隔3cm左右，然后用紗布包裹2層，并用扎絲固定，用此方法代替井點(diǎn)管+濾管的工藝，可以節(jié)省不少人力以及物力。

②橫向集水總管采用50mm塑料管，用塑料連接管連接，并用薄塑料布和膠布圍裹好。并應(yīng)及時(shí)檢查，做到無(wú)一遺漏，即可在理論數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上節(jié)省空壓表的安裝和使用。

③排水工作可以在基坑四周挖天溝，然后用雨布或者塑料布鋪設(shè)排水溝底，在雨布搭接的地方可以將土體稍微凸出，形成水壓而不會(huì)導(dǎo)致水從搭接處流出。

④在道路段，可以采用預(yù)埋粗鋼管的方式進(jìn)行排水的工作。

⑤在抽水泵到預(yù)埋鋼管的地方，應(yīng)建集水槽，防止水侵周圍土體或者流散其他地方。

⑥用高壓水泵一端接水池，一端用消防管或類似軟管相連，與較粗的鋼管綁扎固定，并且在鋼管末端用鋼筋綁扎固定，由兩名操作工人手持鋼管在集水管位置上下抽動(dòng)，直至成孔，此方法在深度小于6m的中粗砂層中，可以滿足沖孔要求。

⑦邊沖孔邊把井點(diǎn)管插入，且最后要用土把井點(diǎn)管周圍填實(shí)壓實(shí)。每根井點(diǎn)管埋設(shè)完成后應(yīng)檢查其滲水性能，檢查方法為，在正常情況下，井點(diǎn)口應(yīng)有地下水向外冒出；否則從井點(diǎn)管口向管內(nèi)灌清水，看管內(nèi)水下滲情況，如果下滲越快，說(shuō)明該管質(zhì)量?jī)?yōu)良。

⑧井點(diǎn)管安裝連接管，并且用集水管連接，接口處用薄膜包裹，集水管末端同樣要用薄膜封裹。

⑨安接離心泵，接上提前做好的水箱。離心泵的使用：要先向泵體與吸水管內(nèi)灌滿水，排除空氣，然后開(kāi)泵抽水。為了防止所灌的水漏掉。在底閥內(nèi)裝有單向閥門(mén)。離心泵在使用中要防止漏氣與臟物堵塞等，要特別注意吸水管接頭不漏氣及吸水至少應(yīng)在水面以下0.5m，以免吸入空氣，影響水泵正常進(jìn)行。

⑩引入排水渠，并隨時(shí)檢查接口處狀況以及管子的完整性，可通過(guò)用手觸摸、看包裹薄膜是否有水汽或者聽(tīng)聲的辦法檢查井點(diǎn)降水在使用時(shí)，要求不間斷的連續(xù)抽水，真空泵旁側(cè)必須配有備用發(fā)電機(jī)，一旦停電，立即要進(jìn)行恢復(fù)，否則可能造成基坑大面積坍塌，井點(diǎn)降水的正常規(guī)律是“先大后小，先混后清”原則應(yīng)立即檢查糾正，在降水過(guò)程中，要派專人觀測(cè)水的流量，對(duì)井點(diǎn)系統(tǒng)的維護(hù)觀察。

計(jì)算書(shū)

循環(huán)水泵房區(qū)域地表標(biāo)高為145.00m，水位線為143.50m，基礎(chǔ)底標(biāo)高為134.20m，中砂層標(biāo)高為-4.6m；基坑區(qū)域?yàn)槊娣e為半徑35m的圓，井點(diǎn)管布置離邊坡0.8m，井點(diǎn)管32rnm，濾管段長(zhǎng)度按0.8m計(jì)算，橫向管50mm。井點(diǎn)計(jì)算受水文地質(zhì)和井點(diǎn)設(shè)備等許多因素影響，算出的數(shù)值只是近似值：

①區(qū)域布置成環(huán)狀井點(diǎn)，要求降水深度達(dá)到5.6-3.7+0.5=2.4m，用一級(jí)輕型井點(diǎn)系統(tǒng)滿足；.

②降水管最小長(zhǎng)度：l=（56-2.2）m+（0.5～1.0）m+0.1*12m+0.3m=5.6m（0.5～1m可根據(jù)地勘和水量決定，定為lm）；若管長(zhǎng)超過(guò)6m，則需要減低地表標(biāo)高至6m以下；

③有效含水層厚度H=7m；含水中砂層厚度h=1m；降水深度s=2.4m；x0=12.8m；

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定結(jié)果，滲透系數(shù)的平均值為：粉砂0.75m/晝夜，細(xì)砂2.87m/晝夜，中砂和砂礫13.9m/晝夜。

現(xiàn)場(chǎng)K滲透系數(shù)值確定：

現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室測(cè)定兩種。對(duì)重大的工程，宜采用現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)，以獲得較為準(zhǔn)確的滲透系數(shù)值，其方法是在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置抽水孔，并距抽水孔為x1與x2處設(shè)兩個(gè)觀測(cè)井（三者在同一直線上），根據(jù)抽水穩(wěn)定后，觀測(cè)井的水深y1和y2及抽水孔相應(yīng)的抽水量Q，則得出K值。本項(xiàng)目K值已經(jīng)獲得，

含水層細(xì)砂占0.9m，中砂層占6.1m，簡(jiǎn)易計(jì)算K=12.5m/d；抽水影響半徑R=1.95×2.4×√7×12.5=43.7m根據(jù)降水施工規(guī)范，按無(wú)壓非完整井計(jì)算

總涌水量為Q=1.366K（2H-s）s/lgR-lgx0=891m³/d；④單井井點(diǎn)涌水量：

q=65πd13、√K=65×π×0.032×0.8×3√12.5=12.1m³/d；則井點(diǎn)管數(shù)量：n=1.2Q/q=1.2×891/12.1=89根；基坑在預(yù)留道路段隔開(kāi)3m，則加布3根每側(cè)，則共95根。

則井點(diǎn)管間距

D=2×π×R/89=0.90m，取0.9m

井點(diǎn)管布置時(shí)，實(shí)際數(shù)量應(yīng)為n=2×π×R/0.9+6=95根。

⑤水泵數(shù)量

水泵選用離心泵，功率為7.5kw，約45m³/d，則按功率計(jì)算，應(yīng)配置水泵理論考慮，水頭損失按1m計(jì)算，而水泵流量應(yīng)比基坑涌水量大10-20%則：

n=Qg×（1+1）/（45×10000×24）=891×10000×6.6/（45×10000×0.8）≈7臺(tái)

根據(jù)工程實(shí)際效果，在完成輕型井點(diǎn)管布置正式抽水后，按此數(shù)量配備以及方法處理后地下水在3天內(nèi)較好的降到了應(yīng)降水位，且沒(méi)有發(fā)生周圍土方基坑塌陷的問(wèn)題。如有不足之處，敬請(qǐng)指正。