【摘要】本文重点介绍了吉林60万吨/年燃料乙醇厂外取水泵站基坑开挖所采用的管井井点降水方案的设计与施工情况。实践证明在临江基坑及含水量丰富的基坑降水施工时，采用本降水技术具有一定的优势，在类似工程施工中具有一定的应用性。
【关键词】管井井点降水技术临江基坑施工应用
The construction and application of the pipe well points precipitation technology in the footing groove near rivers
Qi Zhifeng
【Abstract】In this article, the author has made an introduction about the design of the tube well point precipitation plan that is applied in excavating an annual 600,000 ton fuel, the ethanol, from the water-getting pumping station footing groove, outside the factory, in Jilin, as well as the construction situation. Practice proves that when constructing in the footing groove near rivers and the footing groove which is rich in water, adopting the precipitation technology mentioned above has a certain advantage and also has a certain application nature used in the similar engineering construction.
【Keywords】Pipe well pointsPrecipitation technologyFooting groove near riversConstruction and application
1．引言。修建泵站等构筑物时，多因地处江边，基坑开挖深度较大，在水层被切断时，由于压差的作用，江水必然会不断地渗流入基坑，如基坑降排水施工效果欠佳，势必会造成基坑浸水，使现场施工条件变差，地基承载力下降，在动水压力作用下极可能引起流砂、管涌和边坡失稳等现象，因此，为确保基坑施工安全，必须采取有效的降排水方案。一般情况下，在进行深基坑开挖施工时应具备如下条件：
①基坑在开挖期间保持干燥状态；
②保持基坑边坡的稳定和基坑底板的稳定；
③不影响邻近建筑物及地下管线的正常使用。
2．工程概况。吉林60万吨/年燃料乙醇厂外取水泵站工程由泵站、配电室两部分组成，其中泵站基坑平面尺寸为60×32，为半地下半地上结构，总高度为21.5m，其中泵站下部水池深度为14.4m，为钢筋混凝土结构。因本工程地基土层以砂性土及砾石土为主，地下水含量丰富，且基坑一侧5m处即为松花江。降水是该基坑工程施工成功与否的关键，若降水效果好，则能有效提高土层的内摩擦角，增强边坡的稳定性。若降水效果差，则会引起边坡失稳，坑内产生流砂、管涌等现象，从而影响基坑的整体稳定和后续泵站水池施工的正常进行。
地质报告表明：泵站范围内地层从上至下主要为：
①人工堆积层：黄褐～褐灰色，硬塑～坚硬，夹少量砂砾及填石，厚1.6～3.5m；
②砂性土：粘土及砂，褐黄、灰白、灰黑、深灰色，可塑～坚硬，厚1.5～3.2m；
③砾石土：灰褐色，含粘土，稍密，很湿，厚0.00～1.75m；砾砂，灰白～深灰色，稍密～中密，很湿，厚0.5～4.3m；
④砾质粘性土：灰黄、褐黄、棕黄、棕褐、棕红色、夹灰白色，可塑～坚硬，厚4.4m及大于14.5m；
⑤玄武岩：褐黄、黄褐色，岩芯呈土夹砂砾状。各土层的物理力学性质指标见表1。
由设计图纸查得水池基底标高为169.8m，经测定水池所处位置的松花江常水位标高为177.02m，原地面标高为180.28m。则水池基坑开挖深度为10.48m，水下开挖深度为7.22m，主要透水层为砂性土及砾石土层，主要补给来源为江水渗入。
3．基坑降排水方案设计。
3．1降深要求。本工程临江一侧5米处即为松花江，经观测松花江日水位变化幅度为0.2~0.3米。基坑施工前在临江侧修筑粘土夹心围堰，围堰顶宽为5m，堰顶标高设计为178.0m，粘土层间加设防渗膜，粘土外侧采用混江砂密实填筑，并在围堰迎水面及围堰底部采用石笼防护，以避免江水冲刷。泵站基坑范围内上部土在管井井点施工前予以清除，标高清除至178.0m。下部基坑开挖时降水务必保证基坑中心线处水位降深S应低于开挖基底0.5m。
3．2基坑涌水量计算和井点设计。基坑降水的涌水量与场地水文地质条件、基坑的形状大小及补给水边界条件等有关。本工程根据工程地质勘察报告所提供的工程水文地质条件，降水按无压完整井计算。
①最小要求降深S。S=7.8m
②影响半径R0
查《深基坑支护技术规范》取R=50m。渗透系数K取降水深度范围内各土层的渗透系数加权平均值，经计算取K=2.0m/d。
③确定井点管的埋置深度。H0=H1+iB/2+l0=12.6(m)
假定井点管间距12m。
④基坑涌水量。
采用大口井法来预测基坑涌水量。把基坑看作一个“大井”，其计算半径，基坑涌水量为：X0=L/4= 15.0(m)，Q=1.366K(2H-S)S/lgR/X0=2572(m3/d)。
⑤计算每根井点最大出水量。q=1.366K(2H-S)S/lgR/r0 =186(m3/d)。
⑥确定井点数：n=1.1Q/q=16(根)
⑦降深验算：
结论：满足降深要求。
以上各式中：
Q――基坑涌水量，m3/d；
K――含水层渗透系数，m/d；
L――基坑长度，m；
H――潜水含水层水头高度，m；
S――地下水位要求降深，m；
S′――地下水位降深，m；
R――影响半径，m；
H0――井点管的埋设深度，m；
H1――井点管的埋设面至基坑底的距离，m；
I――地下水降落坡度；
B――基坑宽度，m；
X0――基坑的假想半径，m；
q――单井出水量，m3/d；
l0――过滤器工作部分长度，m；
r0――井点管半径，m；
ri――各井点管至水位降深验算点之间的距离，m。
⑧抽水设备选择。
管井井点降水每一个管井单独用一台水泵进行抽水以降低地下水位。由于本工程降水深度较大，考虑到潜水泵安装简单、耗能少、效率高、成本低，可采用深井泵式潜水泵。根据管井井点的进水量，选用潜水泵号为：1500QJ20-39/6。
3．3排水方案设计。
①排水沟和集水井设置在围堰底部围护结构之外1m处。
②基坑中的明沟与集水井随基坑的不断开挖而逐步加深，明沟的断面采用梯形，其沟底宽度为0.3m。
③集水井设置在基坑四角及中间30m位置处，其直径为0.5m，深约1.0m。井壁可用挡土板作临时支护，井底铺0.3m厚的砾石，以防泥砂堵塞水泵。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 ④排水沟与集水井保持一定高差，集水井比排水沟应低0.5～1.0m，排水沟应比挖土面低0.3～0.5m。
⑤用抽水设备将集水井中的水排至基坑外部，严禁排出的水回流到基坑内。
⑥雨期施工前应检查现场的排水系统，保证水流畅通。
⑦降水以管井降水为主，辅以桩孔内污水泵明排抽水，边抽边挖。
3．4降水方案确定。
根据基坑涌水量的理论计算和降深验算的结果，结合本工程的特点，本工程基坑采用管井井点降水方案。同时结合明沟排水，以保证及时将基坑中和坑壁局部渗出的地下水及时排出。
管井井点沿基坑四周布置，按12m间距布置16根井点管，并在基坑中心布置观察井2个，以观测水位降深情况。
4．管井井点施工方法。
4．1工艺流程。准备工作→钻机进场→定位安装→开孔→下护口管→钻进→终孔后冲孔换浆→下进管→稀释泥浆→填砾→止水封孔→洗进→下泵试抽→合理安排排水管路及电缆电路→试验→正式抽水→记录。
4．2管井井点降水原理。本基坑外采用管井井点降水的方法，即在深井中集水，抽水，以达到基坑降水和土体排水固结，利于土方开挖，土建施工的目的，由于深水井的特殊结构，能使各土层中自由水充分排出，汇集于深井之中，由深井内水泵排出，降水效果好。同时，土体由于自由水充分排出，在重力作用下，土体孔隙比下降，提高了土体强度，对工程施工安全、围护结构安全和环境保护均十分有利。
4．3设备选型。本工程降水孔径为Φ800mm，设计井深约为12.6m，根据历年的施工经验，钻井设备选用SJ-150型打井机，成孔采用正循环，原浆护壁回转钻进成孔，钻头选用带保径圈的三翼钻头，钻头直径按设计及规范要求选用Φ800mm。根据施工经验，使用这些钻头施工稳定性好，能确保成孔质量，能有效控制成孔中的缩径现象，为确保工程质量奠定基础。
5．降水技术要求。
5．1降水试运行。在开始降水运行之前，准确测量各井口和地面标高，测定静止水位，安排好抽水设备、电缆及排水管道作试运行，以保证抽水系统完好。抽出来的水应及时排入下游松花江中，为避免影响降水效果，基坑内的积水应及时排出坑外，尽量减少大气降水和坑内积水的入渗。
5．2正式运行。
①根据基坑开挖的安排决定降水运行的先后和井位，确保基坑开挖前该处已有10天的降水正常运行，同时密切注意监测提供的开挖面附近的水位观测资料，确信该处水位已经达到开挖以下0.5m。如开挖工期较紧或有紧急情况，必要时可以采用增大泵量和多开井的方法，将水位降低。
②降水运行阶段应及时检修故障水泵并做相应调整。
③降水运行过程中应切实做好水量/水位记录，定时对2个观测井水位进行测量，及时分析整理资料。
④降水运行期间必须双路供电，不能断电而影响井点抽水。施工现场配备足够的备用发电机组，发电机随时可以启动使用。
6．结束语。本工程基坑管井井点降水方案，是根据土层的渗透系数，要求降水的深度和工程特点，经过技术、经济比较后确定的。经降水运行证实基坑内水位满足设计降深，基坑土方开挖符合坑底干燥的施工要求，达到了预期效果。由此可见，在临江基坑及含水量丰富的基坑降水施工时，采用管井井点降水与明沟排水相结合的降水方案具有一定的优势，节约了基础工程投资，综合效益明显。
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
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