王德霞，熊 別

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司第五分局，四川 雙流，610225)

井點(diǎn)降排水在輸水管道施工中的應(yīng)用

王德霞，熊 別

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司第五分局，四川 雙流，610225)

在工程建設(shè)中地下高水位對(duì)地下結(jié)構(gòu)施工影響非常大，一般明挖法無(wú)法保障干場(chǎng)作業(yè)，更會(huì)造成基坑失穩(wěn)，易產(chǎn)生安全隱患。南水北調(diào)配套工程輸水管道施工中，高地下水嚴(yán)重影響到管道安裝進(jìn)度及質(zhì)量，項(xiàng)目部通過方案對(duì)比、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，最終采用井點(diǎn)降排水措施中的管井法，經(jīng)過降水計(jì)算、井點(diǎn)布置、降排水實(shí)施，有效控制了地下水位，保證了施工質(zhì)量。

輸水管道 降水計(jì)算 井點(diǎn)布置 管井法 井點(diǎn)降排水措施

1 工程概述

1.1 工程概況

滄州市南水北調(diào)配套工程水廠以上輸水管道工程第一設(shè)計(jì)單元第一標(biāo)段，主要承擔(dān)向市、鎮(zhèn)的輸水任務(wù)，輸水管道主要由2大部分組成，包括泊頭市段和交河鎮(zhèn)段，全部由石津干渠設(shè)置的2個(gè)分水口門引水至泊頭市水廠和東辛閣水廠，管道全長(zhǎng)4.397km，管道的結(jié)構(gòu)形式主要采用單排DN500和DN800球墨鑄鐵管(DIP)，在與泵站和水廠交接處采用鋼管連接。

1.2 水文地質(zhì)條件

本工程區(qū)勘察揭露地層均為第四系全新統(tǒng)松散沉積物，近地表為以沖積為主的地層，巖性為淺黃、棕黃色、灰黃色粉粒含量較高的砂壤土、壤土，局部為粘土或粉砂。其下為以沖積、湖沼沉積為主的地層，巖性為褐灰和灰黃壤土、粘土、砂壤土，局部為灰色～灰黃色粉砂。

本工程區(qū)勘察期間淺層地下水屬第四系孔隙潛水，水位埋深1.8m～3.6m，水位標(biāo)高10.0m左右，主要受大氣降水及五號(hào)干溝溝水變化影響。地下水位動(dòng)態(tài)年變化幅度2.0m左右。

2 井點(diǎn)降水方案比選

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，管道底部距地面4m左右，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況地下水位在地面以下2m左右，結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行了三種排水方案對(duì)比，一是明排法，將開挖斷面加大，在基礎(chǔ)面底部一側(cè)開挖排水明溝，每間隔20m開挖集水坑集中抽排，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，排水效果差，無(wú)法保障管道安裝建基面干場(chǎng)作業(yè)，而且增加了開挖回填工程量，此方案不行；第二種方案是輕型井點(diǎn)降水法的插管法，先開挖一層至出水?dāng)嗝娓叱?，然后每間隔2m造孔，孔徑5cm，孔深至建基面以下2m，本次試驗(yàn)造孔深度為4m，選擇直徑為4cm的PVC管，將伸入地下最端頭2m范圍開花孔，并用無(wú)紡?fù)凉げ及苯硬迦朐斐傻目字?，?根管道引出地面后接入直徑10cm的主管再接入抽水泵抽排，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)該方法降水速度慢，效果不佳，而且容易在管的端部堵死發(fā)揮不了作用；最后選用輕型管井法實(shí)施，從涌水計(jì)算，管井布置到設(shè)備選型逐步進(jìn)行確定，后期實(shí)施效果明顯。

3 降水井點(diǎn)參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1 涌水量計(jì)算

輸水管道基本按直線型布置，在進(jìn)行排水計(jì)算時(shí)可將其視為矩形基坑，長(zhǎng)度取100m，寬度取12m，降水井的數(shù)量較多，井與井之間相互影響，為了使數(shù)據(jù)更加精確采用群井法計(jì)算。

3.1.1 影響半徑(R)計(jì)算

式中：R——降水影響半徑(m)；

S——基坑水位降深(m)，地下水位較淺，埋藏深度1.8m～3.6m，基坑開挖4m，地下水降低到基坑底板0.5m以下，計(jì)算時(shí)取5m；

K——滲透系數(shù)(m/d)，根據(jù)招標(biāo)文件取0.0164m/d；

H——含水層厚度(m)，根據(jù)地質(zhì)剖面取20m。

計(jì)算得R=5.7m。

3.1.2 基坑總涌水量計(jì)算

基坑遠(yuǎn)離邊界：

式中：Q——基坑總涌水量(m3/d)；

K——滲透系數(shù)(m/d)，根據(jù)招標(biāo)文件取0.0164m/d；

R——滲透影響半徑(m)，取5.7m；

L——降水長(zhǎng)度(m)，取100m；

H——潛水含水層厚度(m)，取20m；

h——降水后剩余含水層厚度(m)，取15m；

計(jì)算得Q=50.3m3/d。

3.1.3 單井涌水量計(jì)算

式中：q——單井涌水量(m3/d)；

K——滲透系數(shù)(m/d)，K取0.0164m/d；

d——為濾管直徑(m)，計(jì)算時(shí)取0.3m；

l——為濾管長(zhǎng)度(m)，計(jì)算時(shí)取0.5m。

計(jì)算得q=9.15m3/d。

設(shè)計(jì)在管開挖開口線1m處布置降水井，單排布置，降水井間距10m，井徑(外)0.4m，內(nèi)徑0.3m，濾料厚度呈環(huán)狀厚度5cm以上，設(shè)計(jì)井深為12m。

3.2 降水井的構(gòu)造與設(shè)計(jì)

(1)井深：地面以下12m；

(2)井徑：管井外徑400mm，內(nèi)徑300mm；

(3)濾水管材管內(nèi)徑及規(guī)格：選用多孔無(wú)砂混凝土管，管內(nèi)徑300mm，外徑400mm，每節(jié)管長(zhǎng)1m；

(4)填礫厚度：環(huán)繞井管外壁50mm以上；

(5)濾料規(guī)格：采用顆粒磨圓度較好的3mm～5mm的豆石圍填；

(6)含砂量：降水井抽水期間，水質(zhì)清澈，不出現(xiàn)泥沙排出現(xiàn)象；

(7)管井內(nèi)水位深度控制在地面下10m。

3.3 降水井布置

根據(jù)降水的目的，水文地質(zhì)條件與渠道開挖的深度等因素進(jìn)行管井的具體布置：沿管道布置方向單側(cè)布置，降水井的深度取12m(可根據(jù)具體地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整)，降水井的井距10m，井徑(外)0.4m，降水井布置見圖1。

圖1 降水井布置(單位：m)

3.4 水泵選擇及配備

管井降水水泵選用潛水泵：125QJ20-20/2，流量20m3/h,揚(yáng)程20m，功率2.2kW。管井內(nèi)抽出的水抽入基坑北側(cè)排澇溝。

4 降水井施工

降水井施工工藝流程：定井位→挖泥漿池→鉆機(jī)就位→鉆井→換漿→下管→回填濾料→洗井→下泵→鋪設(shè)排水管線→試抽、驗(yàn)收→降水維護(hù)管理。

4.1 井孔施工

降水井采用HG-1500型車載泵吸反循環(huán)鉆機(jī)鉆孔。測(cè)量放線確定井位，鉆機(jī)就位后挖泥漿池，加水開始鉆進(jìn)，鉆進(jìn)時(shí)比設(shè)計(jì)深度多鉆0.5m以上，鉆進(jìn)過程中注意泥漿濃度，必要時(shí)加水稀釋。鉆孔完成后，立即按下述成井工藝進(jìn)行施工。

4.2 成井工藝

安裝管井裝置的工作稱為成井工藝，它包括安裝井管(井壁管、過濾管和沉淀管)、填礫、洗井、試抽等工作。

4.2.1 安裝井管

洗井結(jié)束后，安裝井管。濾水管為內(nèi)徑300mm的混凝土濾水管。

井管安裝前的工作：檢查井的尺寸和深度是否滿足設(shè)計(jì)要求；清理井底沉淀物，并適當(dāng)稀釋泥漿；檢查井管的質(zhì)量；反濾料及封閉用的粘土運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)。

4.2.2 下管方法

采用托盤法下管。將預(yù)置的井底用鋼絲繩托吊放入孔口，然后將預(yù)置的水泥井管安裝在井底上，并逐節(jié)下入孔內(nèi)，直到全部井管下到預(yù)定深度。各井管之間采用竹桿或竹皮并用鐵絲綁扎連接，為防止井內(nèi)出現(xiàn)涌砂，各井管接頭之間采用塑料薄膜進(jìn)行封閉。

4.2.3 填礫

將篩選好的礫料均勻地投入井管與井壁之間的環(huán)狀間隙中，填礫的目的是在過濾器與井壁之間形成人工過濾層，此過濾層可以增大過濾器四周的孔隙率和透水性，減小進(jìn)水時(shí)的水頭損失，以增大單井出水量，還可以起到濾水擋砂的作用，防止含水層中的細(xì)小砂粒涌進(jìn)過濾器內(nèi)。井管安裝完畢后，必須立即進(jìn)行填礫。填礫須沿井管四周均勻地連續(xù)填入礫料，速度不宜過快。

4.2.4 洗井及試抽

洗井須在下管、填礫之后立即進(jìn)行。洗井的目的在于清除井內(nèi)的泥漿和巖屑，疏通含水層，增強(qiáng)井孔周圍含水層的滲透性，使過濾器周圍形成一層良好的濾水層，使降水井達(dá)到正常的出水量。洗井時(shí)間須延續(xù)到水清砂凈為止。方法為采用污水泵或潛水泵直接抽水，洗井結(jié)束后進(jìn)行試抽。

5 注意事項(xiàng)及質(zhì)量控制

(1)在施工前認(rèn)真做好技術(shù)準(zhǔn)備，在降水施工過程中嚴(yán)格按照方案施工，測(cè)量人員做好放線定位；

(2)施工前對(duì)機(jī)械設(shè)備狀況進(jìn)行檢查，保證設(shè)備處于良好的使用狀態(tài)，施工使用的機(jī)械設(shè)備性能必須滿足有關(guān)要求；

(3)成孔后立即清孔并安裝井管，井管的濾管部分必須放置在含水層范圍內(nèi)；

(4)安裝水泵前，洗井到位直到井管內(nèi)排出的水由渾變清，達(dá)到正常出水量為止。水泵安裝后進(jìn)行試抽水，待其滿足要求后轉(zhuǎn)入正常抽水工作；

(5)降水過程中做好渠道基坑內(nèi)的明排水準(zhǔn)備工作，若開挖時(shí)遇降雨，能及時(shí)將基坑內(nèi)的積水抽干；

(6)降水運(yùn)行階段要經(jīng)常檢查泵的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)不正常應(yīng)及時(shí)更換水泵并修復(fù)；

(7)保證電源供給，如遇電網(wǎng)停電，必須提前2h通知降水施工人員，以便及時(shí)采取措施，保證降水效果；

(8)在開挖過程中，必須派人看守，以防挖機(jī)碰壞井管影響降水效果；

(9)不間斷觀測(cè)井中地下水位變化，做好詳細(xì)記錄。

6 結(jié)語(yǔ)

本文以滄州市南水北調(diào)配套工程水廠以上輸水管道工程第一設(shè)計(jì)單元第一標(biāo)段井點(diǎn)降水為例，結(jié)合相關(guān)規(guī)范以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，通過對(duì)井點(diǎn)降水參數(shù)計(jì)算以及現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制，使得降水效果滿足干地施工要求，取得了較高的工作效率，以供類似工程借鑒。

熊 別(1982-)，男，湖北人，從事施工技術(shù)管理工作。

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TU463

B

2095-1809(2017)02-0027-03

王德霞(1983-)，女，甘肅白銀人，從事施工技術(shù)管理工作；