中国水利水电第五工程局有限公司 四川成都 610000
摘要：为保证基坑能在干燥条件下施工，防止边坡失稳、基础流砂、基坑隆起、坑底管涌及地基承载力下降等，需进行降水处理。民权砂土（黏土）含水率较高，保水性好，降水困难。采用管井降水与轻型井点降水配合使用方式，可以有效的创造干燥施工的条件。
关键词：黏土质；深基坑降水；保水性；管井降水；轻型井点
1概述
1.1工程概况
中共民权县委党校新校区建设工程位于河南省商丘市民权县，总建筑面积32050.65m2，地上面积22163.51 m2，地下面积9887.14㎡。新建项目包括教学楼、行政综合楼、报告厅、连廊、宿舍楼、餐厅、室内体育馆、门卫共计8个单体工程。
1.2水文、地质条件
1.2.1工程地质条件
该场地地形为黄河冲积平原，其地貌单元为黄河早期冲积一级阶地，呈低平原地形，地表岩性为第四系全新统河流相沉积，地形平坦而开阔。
勘探深度范围内其地层岩性主要由黏性土、粉土及砂性土组成，为第四系全新统河流相沉积（Q4al）沉积，据其工程地质性质，场地可划分为4个工程地质单元层，现自上而下分述如下：
（1）层：粉土
上部黄褐色，下部浅灰色，湿，中密，无明显层理特征，局部近粉砂状，含云母片及褐色铁锈斑点，无光泽反应，振摇反应迅速，韧性及干强度低。该层层厚3.2—7.6m，平均厚度5.71m，层底标高-4.68—-9.75m。
（1’）层：黏土
浅灰、灰褐色，软塑至可塑状，无明显层理特征值，夹褐色铁锈条纹，无振摇反应，韧性及干强度中等。该层层厚1.0—2.1m，平均厚度1.7m，层底标高-6.45—-7.53m。
（2）层：粉质黏土
浅灰、青灰色，软塑至可塑状，无明显层理特征值，夹褐色铁锈斑点，偶见白色螺壳碎片，无振摇反应，韧性及干强度中等。该层层厚1.0—6.3m，平均厚度3.19m，层底标高-9.40—-11.85m。
（3）层：黏土
浅灰、灰黄色，可塑状，无明显层理特征，夹灰色泥质网纹及褐色氧化铁斑点，无振摇反应，韧性及干强度中等。该层层厚9.5—13.0m，平均厚度10.42m，层底高程-20.71—-23.99m。
（3’）层：粉土
灰黄色，湿，中密，层状结构，层理清晰，含云母片及褐色铁锈斑点，179.4无光泽反应，振摇反应迅速，韧性及干强度低。该层层厚0.4—1.7m，平均厚度0.9m，层底标高-11.68—-19.77m。
（4）层：细砂
黄褐色，饱和，中密至密实，分选性一般，砂颗粒呈次棱角状，主要矿物成分石英、长石，暗色矿物次之。该层最大揭示厚度7.05m。
1.2.2水文条件
根据勘察报告提供，实测稳定地下水位埋深2.7—3.5m，水位标高-4.95—-5.05m。地下水补给来源主要为大气降水入渗补给，排泄方式主要为蒸发和人工开采。本区浅层地下水的水位埋深受大气降水明显。一般情况下区内浅层地下水低水位期出现在5~6月份，7月份受大气降水的影响水位迅速上升，但降水渗入补给地下水的时间会出现滞后，高水位期出现在7月下旬至9月份。水位年变幅1.0～2.0m。
据访问及附近场区地下水长观资料，近3年本场区附近最高地下水位高程-3.64m，历史最高水位高程-2.87m。其抗浮设计水位按-8.2m计。
1.3基坑支护及降水形式
本基坑位于地下车库施工部位，基坑平面大致呈凹型。基坑深度约7.0m左右，地下水位位于基坑底部以上，基坑边坡土的抗剪强度低，基坑工程侧壁安全等级为二级，重要性系数为1.00，基坑支护采用土钉墙、钻孔压浆桩、预应力锚杆复合土钉墙等多种支护形式。
据勘测报告显示，民权黏土含水率较高，保水性好，降水困难。降水部分采用管井结合轻型井点降水形式。
2深基坑降水工程的设计
2.1管井降水布置
管井降水布置形式：管井均靠基坑放坡线外侧1.5m左右布置，井间距约15m，共设置降水井55口（集水井20口），管井平面布置详见图1；降水井、渗水井、观察井井径600㎜，井深25m，下入直径300㎜无沙砼管。排水管采用内径300mm波纹管，根据现场地势采用地埋与砖砌垛结合处理，柔性接头；排水管路共设置20座砖砌集水井，水池长1.0m，宽0.7m，高0.7m，用240mm砖砌，内外用C10素混凝土抹面，厚度为20mm；总排水沿基坑上口一周布置管出口，经三级沉淀后，排入市政排水口。
图1 管井降水布置示意图
抽水设备的选择：本项目选用流量为80M³/h，扬程为40m的深井电潜泵，待降深达到设计要求或出水与泵量不匹配时，在不影响降水效果的情况下，根据实降量可更换为流量20~40M³/h、扬程不小于40m的200QJ型深井电潜泵，降水泵下入深度13m左右井段。
2.2轻型井点降水
由于基坑开挖范围内粉土层较多，渗透系数较小，只依靠管井降水法不能将水降低至开挖标高以下，因此在主楼基坑周边、电梯井和集水坑（标高较低部位）增设轻型井点辅助降水。
轻型井点布置：根据设计深度进行分层开挖，每层土方开挖前，沿基坑四周设置一圈轻型井点降水，基坑内分片区划分，每片区根据土层特点设置轻型井点，分组管理，井点管间距≤1.5m，插入深度为2m。井点管埋设完毕接通总管。一组井点管部件连接完毕后，与抽水设备连通，形成轻型井点降水系统。
（1）管：井点管采用直径 32mm PPR，带管箍，下端为长 2m 的同直径钻有 Ф10mm梅花形孔（6排）的吸水管，外缠8号铁丝、间距25mm，外包尼龙窗纱三层，缠20号铁丝、间距40mm。
（2）连接管： 塑料透明管、胶皮管，直径 38-55cm，顶部装铸铁头，与井点管和总管连接，采用8号铅丝绑扎，应扎紧以防漏气。
（3）总管：集水总管用直径50mmPPR带接头，壁厚为4.0mm，用法兰盘加橡胶垫圈连接，防止漏气、漏水。
（4）抽水设备： 100TSW-7高压离心泵，配备压力表。
（5）凿孔冲击管：φ219×8的钢管，其长度为10m。
（6）水枪：φ50×5无缝钢管，下端焊接一个φ16的枪头喷嘴，上端弯成大约直角，且伸出冲击管外，与高压胶管连接。
（7）蛇形高压胶管：压力应达到1.50MPa以上。
3主要施工方案
3.1管井降水施工方案
（1）管井施工工艺流程
开挖钻孔、泥浆坑、排泥沟→注入清水→安装钻机就位→安装泥浆泵、潜水泵→成孔→井管安装→填滤石→填土→洗井架设电缆→下电盘→安装水泵电缆→抽水→观测→抽水
（2）管井成井要求
管井的成孔直径为Φ600，井管直径为Φ300。25m滤管组成的水泥砾石管。井管与钻孔孔壁之间的环状间隙，回填为1-3mm砾料，厚度不小于100mm。管井顶部3m用优质粘土球封堵。应注意：①用天然砾石作回填砾料；②成井后立即下泵洗井；③换浆时应防止泥浆随意洒放，污染场地。
（3）降水施工期间流量观测和地下水位监测
流量监测：降水开始正常运行后，用流量计对降水井出水量进行监测，依据流量与水位降低的关系，对潜水泵进行适当调整。
地下水位监测： 将水位监测仪安装至观测井内，仪器会对地下水位标高进行24小时监测记录，专业监测人员对监测结果进行分析并适当调整抽水水泵功率及台数。
（4）质量保证措施
①钻孔、清洗、下井管、填料应连续进行，不可中断。
②钻孔和下管应保持钻井深度到位。
③安装水泵施工过程中必须保证各连接部位密封可靠不漏气。
④围填砾料要四周均匀，不能过快，防止局部脱空。
⑤洗井要充分，尽量减少泥砂沉淀。
（5）排水措施：基坑内使用塑料管排水，地面使用直径300㎜波纹管排水，基坑边2米外设置排水管，壁面喷射混凝土，坑壁顶部用水泥砂浆或喷射混凝土散落料封闭，避免地表水进入坑壁，影响坑壁的稳定性。冠梁外边设置排水沟汇集地表雨水，地面浇筑50mm素混凝土，地表水通过排水沟排入沉淀池，排水管地表坡率3%~5%，使地表水向排水沟汇集。
（7）在基坑边设置沉砂池，6m*6m，深3.5米，三级沉淀，240mm厚灰砂砖砌筑，内外壁抹灰，中间隔墙留300mm*300mm空洞，沉淀后经过排水管排入指定市政管网。
3.2轻型井点降水施工方案
（1）施工工艺流程：放线定位 →铺设总管→冲孔→安装井点管、填砂砾滤料、上部填粘土密封→用弯联管将井点管与总管接通→安装集水箱和排水箱→开动真空泵排气，再开动离心水泵抽水→测量观测井中地下水位变化。
（2）井点管埋设：成孔用冲击式或回转式钻机成孔，孔径为 150mm，井深比井点设计深50cm；洗井用0.6m3空压机或水泵将井内泥浆抽出；井点用机架吊起徐徐插入井孔中央，使露出地面200mm，然后倒入粒径5-30mm石子或砂子，使管底有500mm高，再沿井点管四周均匀投放2-4mm粒径粗砂，上部1.0m深度内用粘土填实以防漏气。
（3）冲洗井管：将φ15～30mm的胶管插入井点管底部进行注水清洗，直到流出清水为止。应逐根进行清洗，避免出现“死井”。
（4）管路安装：首先沿井点管线外侧，铺设集水毛管，并用胶垫螺栓把干管连接起来，主干管连接水箱水泵，然后拔掉井点管上端的木塞，用胶管与主管连接好，再用10#铅丝绑好，防止管路不严漏气而降低整个管路的真空度。主管路的流水坡度按向泵房5‰的坡度，并用砖将主干管垫好。
（5）检查管路：在正式抽水之前必须进行试抽，以检查抽水设备运转是否正常，管路是否存在漏气现象。试抽时，应检查整个管网的真空度，重点检查集水管与井点管连接的胶管接头是否有漏气现象，发现漏气情况应重新连接或用油腻子堵塞，重新拧紧法兰盘螺栓和胶管的铅丝，直至不漏气为止。在水泵进水管上安装一个真空表，在水泵的出水管上安装一个压力表。为了观测降水深度，是否达到设计要求，在基坑中心设置一个观测井，以便通过观测井点测量水位，并描绘出降水曲线。
（6）总管接通：井点管埋设完毕应接通总管。总管设在井点管外侧 50cm处，铺前先挖沟槽，并将槽底整平，将配好的管子逐根放入沟内，在端头法兰穿上螺栓，垫上橡胶密封圈，然后拧紧法兰螺栓，总管端部，用法兰封牢。一旦干管铺好后，用吸水胶管将井点管与干管连接，并用8号铁丝绑牢。一组井点管部件连接完毕后，与抽水设备连通，接通电源，即可进行试抽水，检查有无漏气、淤塞情况，出水是否正常。如有异常情况，应检修后方可使用。压力表读数在0.15-0.20MPa，真空度在93.3kPa以上，表明各连接系统满足要求，即可投入正常使用。
（7） 抽水：轻型井点管网全部安装完毕后进行试抽。当抽水设备运转正常后，整个抽水管路无漏气现象，可投入正常抽水作业。开机7d后将形成地下降水漏斗，井趋向稳定，土方工程可在降水10d后开挖。
4总结语
采用管井降水使基坑内地下水位浸润线低于开挖基底标高0.5m以下；采用轻型井点降水有效解决了粉土、黏土、粉质粘土等保水性强的土层降水问题，创造了基坑开挖干地施工条件。采用管井降水与轻型井点降水配合使用方式，有效解决了民权黏土质深基坑降水困难的问题，提高了降水速率，防止边坡失稳、基础流砂、基坑隆起、坑底管涌及地基承载力下降等问题，为后续施工的有序推进，创造了有利的条件，保证了项目建设工期。
参考文献：
[1]杨卫兵（1990-），男，山西晋中人，大学本科，助理工程师，从事建筑工程施工技术与管理工作；
[2]尹彦君（1986-），男，甘肃文县人，大学专科，助理工程师，从事建筑工程施工技术与管理工作。
论文作者:杨卫兵,尹彦君
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/4
标签：基坑论文; 管井论文; 标高论文; 水位论文; 黏土论文; 总管论文; 管路论文; 《防护工程》2018年第22期论文;