浅谈管井降水井设计

浅谈管井降水井设计

马学彬

天津滨海新城建设发展有限公司天津300451

摘要：目前，我国的基础建设在不断的完善,管井降水在中小型水利工程土方开挖、基础处理等施工中广泛应用。本文结合工程处于杨庄水库下游和唐寨水库库区内，基坑开挖深度大的特点,简要介绍黄土状粉质壤土及粘土中的土层渗透系数、降水管井施工参数的确定及施工工艺，施工中应注意的事项和处理措施。在此只对沂水河倒虹吸的降水工程谈一些粗浅的看法。

关键词：施工降水设计；渗透系数；管井；施工

引言

原降水井打设工艺的工效低，并且会产生大量废弃泥浆，不符合环境保护的要求。根据港珠澳大桥岛隧工程东人工岛岛内降水井施工的经验，介绍改进的降水井打设工艺，该工艺主要改进了降水井成孔的方法，不同于传统的泥浆护壁成孔法，该工艺通过合理选用设备，达到无浆成孔的效果，同时大大提高了打设工效，成井时间有效缩短至１～１．５ｈ。在此基础上，提出了关于进一步提高打设工效的设备改进方向，可供类似工程参考。

1某河渠道倒虹吸地质条件

工程区位于某前冲洪积倾斜平原区，场区地层上部为第四系冲积、冲洪积及坡洪积成因的松散土层，下部为上第三系软岩，自上而下依次为:①alQ4黄土状轻粉质壤土，层厚1.7～4.8m，底部有砂砾石透镜体；②alplQ3黄土状中粉质壤土，层厚2.9～10.1m；③alplQ3黄土状中粉质壤土，层厚5.9~12.9m，土质不均，含钙质结核及壤土砾石透镜体；④alplQ3黄土状轻粉质壤土，层厚7.4～12.9m，土质不均；⑤dlplQ2重粉质壤土，揭露厚度3.2~8.3m；⑥dlplQ2粉质粘土，层厚2.95～7.35m；工程场区地下水主要为第四系孔隙水及上第三系孔隙裂隙水。第四系孔隙水赋存于黄土状中、轻粉质壤土及砂卵石透镜体中，勘探期间实测河水位117.00m，潜水位116.82m～117.42m；河水与地下水对混凝土均无腐蚀性。

2地下水控制方案的确定

根据本工程的地层特点及基坑周边环境条件，通过方案比较，能满足地下水控制要求的方案有管井井点降水、帷幕止水及管井井点降水和帷幕止水相结合的地下水控制方案。管井井点降水因其降水效果好，施工简便，操作技术易于掌握，各种形状的基坑都能应用，已成为基坑降水的主要手段之一，适用于水文地质条件是土层渗透系数较大，地下水丰富，降水深度较深的砂土层。由于管井强排水时产生一个大降深漏斗，使周围相当大区域内地下水水位下降，有可能导致基坑边坡失稳、地面变形、建筑物差异沉降等问题，同时，对周边的民用饮水、灌溉等也有影响。因此，在纯井点降水方案设计时，必须合理计算井流量、深度及间距，既保证降水漏斗不过深，又保证长期运行时有一定的排水能力储备;另外，还需结合场区水文地质情况及基坑围护形式，确定是否设置回灌井、地下截渗墙、隔水帷幕等措施，以保证地基安全;同时要加强对地下水位、边坡稳定、差异沉降等的监测工作。帷幕止水主要由地下连续墙形成止水帷幕，配合开挖时明排。常见的止水帷幕类型主要包括高压喷射注浆截渗墙、深层搅拌水泥土截渗墙、振动切槽法施工的水泥砂浆截渗墙等。综合比较这几种工艺类型对本工程场地的适应性，高压喷射注浆截渗墙止水帷幕具有稳妥可靠、闭气好、排水量小等特点，几乎不会因地下水位变动以及土体固结引起的地基变形而对环境产生影响，有利于基坑边坡及周围建筑物的稳定。

3降水管井设计

3.1水文地质参数的选取

根据工程地质勘察报告资料，本地区渗透系数为0.8～8.6cm／d，为进一步求证水文地质参数，优化方案设计，更有利于降水施工，于2011年8月12日至8月15日在河道左岸河滩高程117m附近进行了降水试验，并进行了水位恢复观测，水位稳定时间大于6h，满足规范要求。降水试验布设了3眼降水井，观测管井布置在抽水主井一侧，3#抽水主井与2#观测井间距均为28m，与1#观测井间距为56m，以此观测单井抽水对观测井的叠加影响；管井，采用外径500mm、内径440mm的无砂混凝土过滤器，外缠土工布，管井深26m。根据土的渗透系数计算公式进行水文地质参数计算，计算结果为：K=1.92m/d，与地质勘察报告建议的渗透系数K=0.8～8.6cm／d相差较大，因此渗透系数取试验值K=1.92m/d。

3.2单井涌水量的确定

井管的埋深主要取决于基坑深度、降水区内地下水的水力坡度、降水后水面距离基坑底的深度、降水期间地下水位的变化幅度、过滤器工作长度和沉砂管长度，埋深H可按照下式确定：H>H1+h+i?L+Z+Y+T⑷式中，H1——基坑深度；基坑顶面高程约114m，基坑底最低高程为97.6m，二者差值即H1，为16.4m。h——降水后水面距离基坑底的深度；取0.5m。i——降水区内水力坡度；取经验值0.06。L——井管至基坑中心的距离；基坑宽64.7m，井管距基坑边缘安全距离2m，故L取值为34.35m.Z——工作期间的地下水位变幅；暂忽略不计。Y——过滤器工作部分长度；按照5～6m考虑。T——沉砂管长度。按照经验长度1m考虑。将确定的上述参数代入公式⑷中，即可计算出井管深度，即井管埋深为26m。

3.3基坑中心水位降低深度验算

S=[0.366*Q总/(K*M)]*[lgR0-1/n*lg(r1*r2*…rn)]⑺S-基坑中心处地下水位降低深度r1r2…rn-各降水点距基坑中心点处距离按降水井之间的距离算，故r取34.35m。M—承压含水层厚度，(m)根据招标文件水文地质资料显示承压水位为114.88m，不透水层高程约为86m，故承压含水层厚度为28.88m。R0-基坑假想等效半径与降水影响半径之和R0=r0+R=59.5+254.2=313.7mS=[0.366*Q总/(K*M)]*[lgR0-1/n*lg(r1*r2*…rn)]=[0.366*3188.2/(1.92*28.88)]*[lg313.7-1/14*lg(34.3514)]=20.2m>16.9m根据以上计算，降水井的布置和深度完全满足现场施工要求。

4施工中应注意的几个问题

⑴是严格控制降水井的成井质量。对于深大基坑降水及时间跨度较大的降水施工，降水成井尤为重要，否则可能导致降水井报废，影响降水效果，因此，在施工中，要严格按照技术规范控制降水井质量，满足方案及降水施工要求。⑵是观测井的布置及保护。观测井是降水施工的眼睛，直观的反映降水的效果，应给予很好的保护。本工程采用建筑物两侧布设观测井的方法，实践证明可行，但应事前弄清其与中间水位的关系，确保能够准确确定基坑中心降水效果。⑶是对观测记录及时整理，分析水位变化，并根据实际情况，及时提出调整措施。⑷是对抽水设备定期保养，保证设备正常运行，降水期间不得随意停泵。现场必须备有足量潜水泵，安排降水人员随时检查水泵的工作情况，及时更换运转不良的水泵。⑸是降水井长时间抽水后可能出现淤井、死井现象，应采用洗井设备重新洗井至抽水正常。⑹是保证降水施工期间连续供电，在发生供电障碍时应立即启用现场发电设施供电，避免因停电造成井内水位上升，影响施工。

结语

降水施工是基坑开挖前期准备的一个必要工作，本施工方法是一个较为有效的降水方法，同时，在施工过程中，从管理层到作业层，始终严格坚持自检、分检制度，真正做到把好施工第一岗的要求。并且对类似深基坑开挖过程也可以起到一定的参考效果。

参考文献:

[1]《建筑施工计算手册》第二版.

[2]《建筑与市政降水工程技术规范》JGJ/T111-98.

[3]《水文地质手册》.