管井降水施工技术应用

前言

基坑降水是工程施工的先行工作，由于地下水位较浅和地下水的毛细上升作用，地基土中的空隙几乎为水所饱和，地基土的粘度很大，造成开挖和放坡困难，为了确保土方开挖和主体结构施工的顺利进行，必须在开挖前10天以上进行降水。

人工降水的方法有多种，包括轻型井点、喷射井点、电渗井点和管井井点等，施工中应结合工程地质水文条件，选择经济合理的降水方式。

工程概况

1.1工程建设概况

沧州博物馆工程，拟建场地位于沧州市区西部。拟建场馆南北长121.1m，东西宽110.8m，主体结构外轮廓为88m×88m正方形，框架结构，地上四层，高约24m，地下一层，基础为钢筋混凝土筏板，筏板厚度为500mm，筏板顶标高为-5.3m，预计基础垫层及地下防水做法厚度共计160mm，因此估计槽底标高为-5.96m，相当于绝对高程4.94m。根据地质勘查报告，自然地坪标高为绝对高程7.88m，地下水位埋深1.5m。基槽挖深为2.94m。地下水位绝对高程为6.38m。

1.2工程环境概况

场地南侧和西侧为村庄，但与工程基坑边距离均在9m以外，据此确认，基坑开挖不会对周围建筑物产生影响。场地南侧有一条东西走向的排水干渠，可作为降水排水通道。

1.3降水方式选择

结合本工程实际地质水文条件，对各种降水方法施工可行性和工程造价进行综合比较，认为管井井点降水是本工程较理想的施工方法。其优点在于：降水效果好、作业条件简单、运行管理方便、操作维修简便、运行成本低、可塑性大。

降水井泵供电线路直接从电源总箱引出，严禁与其他用电设备共用电源线，保证供电连续稳定。

二、工程地质及水文情况

2.1工程地质情况

根据地质勘查报告显示结果，除上部地表土外，其它均为第四系全新统冲积、河湖相沉积物和上更新统冲积、河湖相沉积物。主要分为：粉土、粉质粘土和粘土。其渗透系数为：

层号 1 2 3 4

垂直渗透系数（cm/s） 1.9×10-8 3.3×10-6 2.1×10-6 2.5×10-5

水平渗透系数（cm/s） 1.8×10-8 1.9×10-6 1.9×10-6 3.0×10-5

2.2工程水文情况

地表下有一层地下水，属潜水，主要受大气降水的补给，蒸发为主要排泄途径。施工期间稳定地下水位埋深1.5-2m，稳定地下水位平均标高6.38m。地下水位年变化幅度1-2m。

根据水质分析结果，地下水对混凝土结构具弱腐蚀性，在长期浸水条件下对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性，在干湿交替条件下对钢筋混凝土结构中钢筋具中等腐蚀性。由于场地土未受外来物质污染，地下水可直接排放。

井点设计

3.1依据

地质勘查报告，工程施工图纸，《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ111-98）,附近工程降水成功案例。

3.2管井降水计算（按潜水非完整井）

3.2.1基坑涌水量

Q=1.366K(2H-s)×s/log(1+R/r0)

Q――基坑涌水量

K――土壤的渗透系数，根据地质勘查报告取K=0.0216m/d

H――潜水含水层的厚度

根据地质勘查报告，自然地坪标高取7.88m，地下水位标高为6.38m，降水井深度取30m，则：

H=h-（7.88-6.38）=30-1.5=28.5m

S――基坑水位降深

S=6.38-2.64+0.5=4.24m

R――降水影响半径

根据经验和地质勘查报告，对降水影响半径按下式计算

R=2S(KH)1/2

R=2×4.24×(0.0216×28.5) 1/2=6.65m

r0――基坑等效半径

r0=（A/3.14）1/2=（A/3.14）1/2=51 m

其中A为基坑面积

Q=1.366K(2H-s)×s/log(1+R/r0)

=132m3/d

3.2.2单井出水量

q=65∏rsLK1/3=11.37 m3/d

q――单井出水量

rs――过滤器半径，现场采用直径400mm的管井，故rs=0.2m

L――过滤器进水部分长度，按L=1m计算

3.2.3管井数量

n=1.1 Q /q=13

由于管井降水时，群井同时作业互相形成干扰,单井实际出水量会减少，故考虑适当增加管井数量。

3.3方案设计

3.3.1管井布置

根据施工经验，每个管井的降水影响半径一般为15米左右，在基坑周边按30米的井距布置管井，共布置12口井，由于基坑为90m×90m的面状基坑，且面积较大，故为增强降水效果，在基坑中部按30m间距再布置4口井，该四口井随着挖槽进度，逐步将上部井管拔除。管井总数量为16口。此外，由于工程工期紧张，桩基施工完毕即开始进行挖土施工，因此，降水时间较短，为保证降水效果，沿基坑四边每边增加一口降水井，总井数达到20口。

基坑中四口井保持三口井工作状态，另外一口井观察静水位标高，确定是否达到开槽条件。待基础筏板施工完毕，用抗渗混凝土作封口处理。具体做法为在筏板高度范围内做DN400的防水钢套管，并加设防水翼环，筏板钢筋遇套管断开并和套管焊接，同时附加双层同筏板主筋同规格的钢筋，钢筋长度2.4m，双层共16根。

降水井井深30m，采用反循环泥浆护壁钻孔成孔施工，钻孔孔径600mm，井管采用DN400的混凝土滤水管，管井位置另附平面布置图。

水泵采用可自动启停的潜污泵，扬程达80m，管径100mm，塑料管，每小时出水量为8m3。

3.3.2不可预见情况预防

地下室电梯井、集水坑等部位基坑较深，如降水井降水不能达到所需水位降深，可配合采用集水明排的方法。

3.3.3地表排水

在基坑周边距坡顶1m位置沿基坑防护栏杆布置排水总管，排水总管采用DN300HDPE管。分两个出水口向南排入排水沟。排水总管过路部分埋地并采取保护措施。

施工工艺

4.1工艺流程

设备进场井点定位管井施工试抽水开始降水结构施工、回填管井封闭设备退场

4.2管井定位

根据总平面布置图用经纬仪、钢卷尺进行定位。

4.3成井

采用泥浆护壁反循环钻机钻进成孔，成孔后要洗井，冲净孔底沉渣，并连续下入井管和滤料。

4.4安装井管

井管采用DN400的混凝土滤水管，长度为2m，管与管连接口附箍竹片，用铅丝绑牢。井管外填滤料，滤料采用粗砂夹碎石，灌至地面。井管要扶正，确保井管整体垂直。

4.5洗井

井管安装后，及时安装水泵抽水洗井，水泵安放于地下28m处，采用可自动启停的水泵。防止闲置时间过长，滤管堵塞。

4.6抽水

洗井12-24小时后，流出清水，即可连续抽水。如出现出水浑浊并大量含有泥沙，要调细滤料。

4.7施工控制

降水过程中要注意地下水位观测。在基坑开挖前及开挖过程中，管井全部启动降水，并根据水位观测情况和天气状况适当调整降水井数。抽水过程中，专人对出水量和水质进行观测，如出现水量不足或泥沙夹带过多等异常（尤其基坑中四口井），及时通知项目部技术人员妥善处理，防止过量抽吸影响桩基承载力。

4.7管井处理

降水井自洗井完成后，保持连续抽水，待基槽回填完成，降水井退出工作，将上部井管拔除，所留孔洞用砂砾填实，上部500mm用粘性土填充夯实。基坑中四口井利用刚性防水套管加焊盲板封堵并灌注微膨胀混凝土。

质量保证措施

1、原材料均由合格供应商供应，进场材料做好复检工作，复检合格方可投入使用。

2、安装管井质量是降水效果能否达到要求的前提条件，管井施工选用具有丰富施工经验的施工队伍，施工过程中严格质量控制，重视成孔直径、安管及投入滤料等关键环节。

3、降水过程中，专人巡视检查设备运行情况，发现问题及时处理。

4、降水工作应连续进行，昼夜不停，以加快施工进度，缩短降水周期，避免长期降水造成对环境的影响。

5、抽水泵供电线路采用专用线路，现场配备发电机，防备停电。

安全环保措施

1、钻井施工过程中现场设沉淀池，排除泥浆经沉淀后再排放污水。

2、钻机由专人操作，并进行必要的安全教育，防止意外事故发生。

3、降水过程中，值班人员轮流值守，24小时不间断，进行必要的巡视检查，防止水泵干抽发生事故。

4、降水施工中，各管井尽量保持同一水位，防止水位差过大造成桩基倾斜或土体开裂。

5、专业电工接拆线缆，实行一机一箱一闸一漏制度，并经常检查线缆破损情况，发现问题及时处理。

6、降水井井口应高出地面300mm，并设置警示标志，基坑中四口井，井口加盖竹胶板并临时固定，防止掉物或人员坠落。

7、加强安全监控，在基坑周边设置观测点进行基坑土体水平位移监测，确保边坡安全，监测点间距50m左右，日常安全检查中，需观察土体开裂情况，每周用经纬仪对监测点观测一次，观测报警值6mm/d。