关键词：高地下水；不稳定地层；降水
1适用工程地质条件
轻型井点降水是利用降水漏斗原理，采用集中降水井位，将一定范围内的地下水排出，从而保证基坑开挖和基础施工的条件。因此，轻型井点降水地质条件要求是地下水位高，渗透系数较大，地质条件差即杂填土或流沙状细沙及粉细砂地质，采用钢板桩无法施工或满足不了基底上拱、管涌等现象，在降水范围内地表植被不受施工期间降水影响的环境中采用。由于降水施工需要一定的时间，在工期条件许可，通过经济技术比选，可以作为一种备选施工方案。在条带状工程施工中，采用循环顺序施工，其优势更明显。
本文以黄河中下游地区河漫滩一级阶地施工公路墩台基础为例。工程地质资料为：自地表下0～0.5m为耕殖土，承台持力层为粉细砂层及细砂层，为透水性地层，砂层厚度4～13m，下卧层为亚粘土～粘土，富含钙质胶结物，干密度大，自然状态为软塑～硬塑饱和状态，具有较高承载力，为非渗水地层。本地区地下水发育，加之承台施工适逢雨季，承台基础开挖地下水丰富，施工中采用一级轻型井点法降水。
根据三阶段施工设计图提供的地质柱状图及芯样分析报告，查含水层渗透系数K=0.5～1.0m/d，取K=0.85m/d。地下水位－2.0m，基础开挖深度最大3.5m，为保证承台处于干场施工，拟降水位4.5m，井点降水设计按照含水层平均厚度10m无压非完全井考虑。
2井点布置
井点降水计算图示如图1所示
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图2井点管布置示意图
3轻型井点设计计算
3.1井点管埋置深度HA
井点管埋置在透水层内，埋深HA按照下式计算：
HA=h1+h2+Δh+L+r/m ①
式中：HA——井点的水泵轴至井点滤管底的深度（m）
h1——井点的水泵轴至原地下水位的高度（m），取2.5
h2——原地下水位至基坑底的高度（m），取1.5
r ——基坑底中心至井点管中心的距离（m），取11.6
m ——井点抽水后的水力坡降线的坡比,对环形井点群或双排轻型井点,m可用10～15,本工程计算中取10
Δh——抽水后地下水位距基坑底面的安全深度，一般为0.5m～1.0m；
L ——滤管长度（m），取1.5
将所有参数代入①式得：
HA=2.5+1.5+1.0+1.5+11.6/10=7.66m
3.2基坑总涌水量计算Q
降水井点根据不同地质情况,分为完全井和不完全井。井底达到不透水层的为完全井,井底未达到不透水层的未非完全井,地下水有压力的是承压井,地下水无压力的是无压井。本工程地下水为静态无压潜水,根据计算,井点管未深入不透水层,因此基坑涌水按照无压非完全井计算：
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②
式中：Q——总涌水量（m3/d）
H0——有效含水层厚度（m），取10.0
S——水位降低值（m），取2.5
K——渗透系数,在计算中查表确定（m/d），查表内插得出，并在施工中做抽水试验验证，取K=0.85
R ——影响半径(m)，即抽水稳定时从井群中心到潜水面开始下降处的距离(m)，计算时查表得出，并按照经验公式.png)
复核，降水开始时通过抽水试验验证。取R=12.396
r——基坑假想半径(m),井群布置为矩形时,r=η(A+B)/4，其中A与B分别为矩形的长和宽,η通过查表求得：η=1.17，A=22.6，B=17.6
r=η(A+B)/4=1.17（22.6+17.6）/4=11.76
或者 .png)
取r=11.76
将所有参数代入②式得：
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3.3单根井点管出水量q
根据实际地质资料，采用下式计算：
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③
式中：q——单根井点管出水量，m3/d
d——滤管外径（m），取0.09
l——滤管长度（m），取1.50
K——渗透系数（m/d），取0.85
将相关参数分别代入③式中计算,得：
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3.4确定井点管数量n与间距a
井点管的数量n与间距a分别按照下式计算:
n=1.1Q/q ④
a=L/n ⑤
式中：L——集水总管长度(m),根据图1，L=80.4m
经计算：n=94根，a=0.85m
考虑到井点管过于密集，影响抽水效果，按照a≥15d即a≥1.35m及集水总管接头间距不小于160cm的要求，取a=1.6m
3.5基坑内任意点动态水位复核
井点管数与间距确定后,根据下列公式复核滤管外壁处和基坑底部任意一点的动态水位高度h是否满足降水要求，如不能满足,再及时调整降水参数。
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⑥
式中：h——滤管外壁或基坑底任意点的动态水位高度(m)，对非完全井计算至有限含水层，详见图1。
r1、r2、……rn——所核算的滤管外壁或基底任意点至井点管的水平距离(m)
n——井点管数
其余符号意义同前。代入式中得h=5.5m，满足承台开挖要求。
3.6抽水设备选型
轻型井点管设备包括真空泵、水泵和动力机械。真空泵的性能和工作范围通过查表确定，水泵型号选择按照所需流量扬程和真空度允许吸上的高度而定。其流量可根据前述计算的井群流量而得，扬程包括实际扬程和各管路摩擦损失扬程，计算从略，按照经验确定（较便于保守）。常用轻型井点的总扬程约20～40m。因此，本工程采用下表所列机械设备配置。
每一套井点的主要设备配置表
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4施工效果分析
4.1降水计算系经验—理论公式，不同资料中采用的公式不尽相同，施工中根据工程实际，合理选用，对照选取。降水参数在设计计算中采用较为保守的数据，需经施工过程进行验证并做调整；
4.2降水前做好检桩、复测等准备工作，降水开始后在观测管内观察地下水位，满足施工要求后即进行开挖，后续工序加强衔接，节约降水时间及费用；
4.3基坑开挖时，保证四周降水范围以外部分不得承载，防止坑壁失稳。基坑外设置土埝，防止地表水倒灌；同时在基底四周设集水沟和集水坑，对基坑内出现的积水及时抽排，确保承台处于干场施工。
参考文献：
[1]国家标准.GB 50666-2011 混凝土结构工程施工规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2011.
[2]行业标准.JGJ-120 建筑基坑支护技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社,2003.
[3]周水兴.路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社，2001.
论文作者:刘建超
论文发表刊物:《城镇建设》2019年17期
论文发表时间:2020/4/13
标签：基坑论文; 扬程论文; 地下水论文; 含水层论文; 地质论文; 地下水位论文; 水层论文; 《城镇建设》2019年17期论文;