降水井施工工艺与技术要求探析

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论文摘要

  建设工程施工过程中,较大的地下构筑物或深基础在地下水位以下的含水层施工时,常会遇到大量地下水涌水或较严重流砂现象,不但使基坑无法挖深,还会造成大量水土流失,影响邻近建筑物的安全。

  人工降低地下水位,常用井点排水方法,是在基坑的四周或一侧埋入深于坑底的井点滤水管或管井,以总管连接抽水,使地下水位低于基坑底,保证在无水干燥的状态下挖土,不但可以避免基坑涌水、冒泥、翻浆现象及增加边坡稳定,而且便于施工。在基坑降水过程中,应对边坡及周围建筑物进行变形监测,做到信息化施工。

  在含水丰富的土层中开挖大面积、深度大的基坑时,不宜采用一般的明沟排水方法,而应采用人工降低地下水位的方法施工,选择既经济又符合实际要求降水效果好的方法,下面本人简单叙述一下轻型井点降水的施工过程中几点看法。

  本文以山西大同煤矿集团棚户区( 三期) 高层住宅楼工程为例,本工程由裙楼及地下车库组成。地下车库2 层,地上26 层,采用顺作法施工。裙房为地上 2 层,地下 2 层。裙房及纯地下室采用逆作法施工。逆作区域基坑开挖面积约为61 545 m2,基坑总延长米约 320 m,基坑开挖深度为 9 m 左右。本工程 ± 0. 000 =1 038. 5 m,自然地面相对标高均 - 1. 000 m,基础底板相对标高为- 8. 45,底板下垫层厚 200 mm。根据基坑开挖深度,按本工程操作顺序,裙楼及纯地下室基坑开挖前将进行轻型井点、深井管井降水。由于本工程为逆作法施工,工艺复杂,工期紧,降水时间较短,故轻型井点,深井管井施工要精心安排、精心管理、认真施工、保质保量地按期完成施工任务。

  场地内各地层的特征自上而下依次描述如下:

  ①粉土: 厚度标高 1 030.79 ~1 035.78,层厚 1.00 m ~6.20 m。

  ②中粗砂: 厚度标高1 027.45 ~1 030.79,层厚1.10 m ~7.10 m。

  ③粉质粘土: 厚度标高 1 018. 20 ~ 1 021. 15,层厚 7. 80 m ~11. 50 m。

  ④粘土: 厚度标高 1 010.69 ~1 016.14,层厚 2.70 m ~9.60 m。

  ⑤细中砂: 厚度标高1 005.35 ~1 014.84,层厚0.60 m ~10.70 m。

  ⑥粉质粘土: 厚度标高997.28 ~1 001.39,层厚6.10 m ~15.40 m。

  ⑦细中砂: 厚度标高 995.57 ~1 000.29,层厚 0.80 m ~4.00 m。

  勘察期间地下水混合稳定水位在 6. 10 m ~6. 80 m,稳定水位标高介于 1 029. 51 ~1 030. 57 之间。

  1 工程降水目的

  1) 疏干围护内的地层中的自由水,加固基坑外和坑底下的土体,提高坑外土体抗力,从而减少坑底隆起和围护结构的变形量,降低基坑外地下水对围护结构的压力。

  2) 最大限度减少因基坑开挖而对周边环境产生的影响。

  在降水井的成井施工阶段应施工与抽水同时进行,即完成一口降水井使其投入运行一口,最好在基坑开挖前,及时降低基坑中的地下水位,保证基坑在无水干燥的条件下开挖土方和进行基础施工。

  2 降水井施工工艺与技术要求

  2. 1 施工工艺流程
  定位→开沟→冲孔→下井点管→回填滤料→井点封口→安装总管→安装真空泵→调试→正式抽水→降水完毕拔井点支管。

  2. 2 轻型井点系统主要设备
  由井电管、连接集水总管以及抽水设备等组成。井点管用直径 38 mm ~55 mm 的钢管( 或镀锌钢管) ,长度 6 m ~9 m,管下端配有滤管或管尖,滤管直径与井点管相同,下端放一个锥形的铸铁头,井点管的上端用弯管与总管相连。连接管与连接集水总管用塑料透明管、胶皮管或者钢管制成,直径为 38 mm ~55 mm。抽水设备通常由真空泵一台、离心泵两台( 一台备用) 和气水分离器一台组成。

  2. 3 井点布置
  根据基坑平面形状与大小、土质和地下水的流向、降低地下水的深度等要求来确定降低地下水位井点位置的布置。本工程基坑面积较大,宜采用环状布置; 挖土运输设备出入道路处可不封闭。

  井点管距坑壁不应小于1.0 m ~1.5 m,间距一般为0.8 m ~1. 6 m。

  为充分利用泵的抽吸能力,集水总管标高宜尽量接近地下水位线并沿抽水水流方向有 0. 25% ~ 0. 5% 上抑坡度,水泵轴心与总管齐平。井点管的入土深度应根据降水深度及储水层所在位置决定,但必须将过滤管埋入储水层内,并且比开挖基坑或沟槽底深0. 9 m ~ 1. 2 m。

  2. 4 井点管埋设
  根据设备条件及土质情况井点管埋设有射水法、冲孔或钻孔法、套管法。所有井点管在地面以下 0. 5 m ~1. 0 m 的深度内,应用粘土填实以防止漏气。井点管埋设完毕,应接通总管与抽水设备进行试抽水,检查有无漏水、漏气、出水是否正常、有无淤泥等现象,如有异常情况,应检修好后方可使用。

  2. 5 井点管的使用
  井点管的使用,应保证连续不断的抽水,并准备双电源,正常出水规律是“先大后小、先混后清”。如不上水或水一直混有淤泥等情况,应立即检查纠正。地下构筑物竣工进行回填土完毕后,方可拆除井点系统,拔出时可借助于倒链、杠杆式起重机等设备,所留孔洞用砂或土填塞密实,对地基有防渗要求时,地面以下 2 m应用粘土填实。井点降水时,应对水位降低区的建筑物进行沉陷观测,发现沉陷或水平位移过大时,应及时采取保护措施,以免发生安全事故。

  2. 6 施工质量技术要求
  1) 施工中接受总包的监督检查。

  2) 冲孔时保持垂直度,确保支管、滤管安装正常,深度不得小于设计深度。

  3) 滤管下部要填 30 cm 以上的滤料,回填滤料四周要均匀,防止泥浆进入井管内。

  4) 总管与支管连接做到密封不漏气,随时检查,措施及时。

  5) 抽水过程中,专人 24 h 值班,认真检查巡视井点设备的正常运转,发现问题及时抢修,确保井点抽水运转正常。

  3 降水运行

  试运行之前,准确测定各井口和地面标高、静止水位,然后开始试运行,以检查抽水设备、抽水与排水系统能否满足降水要求。

  4 降水过程中的管理

  1) 基坑内的降水井应在基坑开挖前 20 天进行,做到能及时降低基坑中的地下水位。在降水过程中也要随时检查,措施及时。

  2) 坑内降水井抽水时,潜水泵的抽水间隔时间自短至长,每次抽水井内水抽干后,应立即停泵,对于出水量较大的井每天开泵的抽水的次数相应要增多。

  3) 降水运行期间,现场实行 24 h 值班制,值班人员应认真做好各项安全质量记录,每班做好观测记录,记录内容包括有真空表及压力表数值。地下水位下降的数值和设备运行状态,做到准确齐全。降水运行过程中对降水运行的记录,应及时分析整理,绘制各种必要图表,以合理指导降水工作,提高降水运行的效果。降水运行记录每天提交一份,对停抽的井应及时测量水位,每天1 次 ~ 2 次。当发现真空度下降则应检查工作水是否水量不够,射流器内是否有异物,喷嘴是否磨损等,并及时检修和更换。

  4) 降水过程中当发现个别井点管不能正常工作,经检查后发现井点管下部的滤管没有绑扎好,重新绑扎后该井点管恢复正常工作; 降水过程中当发现个别机组抽水量过小,经检查后发现是管路的密封性不好,有漏气现象,重新安装后该机组恢复正常工作。

  5 降水过程中的注意事项

  1) 首先探测需要降水的施工项目的基坑位置地下是否存在地下管线、电缆光缆等障碍物,及时进行调整。

  2) 夏季施工时,做好基坑内的明排水准备工作,用塑料薄膜在下雨前将边坡覆盖保护好,并配备足够的抽水设备及人员,遇降雨及时将基坑内的积水排出坑外。冬季施工时,在井点连接总管上覆盖保温材料防止管道冻裂。

  3) 过程中由于施工场地泥泞,所用的供电电缆不得有接头,三级配电箱及泵要可靠接地。在夜间进行降水施工工作,照明应满足夜间的施工需要,照明设施应用绝缘的支架架设在基坑边,线路不得敷设在基坑内,以免发生触电伤亡事故。

  4) 降水运行阶段应保证电源供给,需要时可配备发电设备,如遇电网停电,有关单位须提前两个小时通知降水施工人员,以便及时采取措施,保证降水效果。

  5) 加强降水施工中的各项维修和管理工作,当发现地下水位降低过缓、水量减少时,应检查井管是否堵塞。发现堵塞的井管可将连接在连通管端的胶管拆下,并用木塞将连通管的管口临时堵住( 目的是不影响降水工作) 。采用空压机进行吹洗,将井管内的泥沙吹出后再恢复其工作。

  6 结语

  井点降水工程施工,应充分考虑工程项目的实际情况,掌握工程所在地的水文地质情况,在施工过程中选择最合理、最有效、最经济的施工方案,这样才能更好的保证施工质量,保障建设工程的顺利进行。

  参考文献:

  [1] 张玉新. 深基坑井点降水探讨[J]. 山西建筑,2012,38( 8) :65-66.

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