浅谈基础工程中的井点降水问题

浅谈基础工程中的井点降水问题
摘要；针对基础工程人工挖孔桩及深基坑的井点降水问题，从管井的布局、管井成孔工艺、外环境的影响等方面进行探讨
关键词；基础工程；降水；管井；探讨
人工挖孔桩及深基坑的降水是现代高层建筑施工中较常见的问题。

关于基坑降水的施工技术和理论在很多书籍中都略有介绍。

本文笔者是根据在广州、廉江几年的工作实践中得到启示，结合提高施工中的经济效益出发，着重对广州、廉江等地人工挖孔桩及深基坑降水工程中较常用的管井及深井降水问题作一些简单的探讨。

一、施工技术准备
人工挖孔桩和深基坑管井降水的施工技术准备包括阅读地质勘探资料和建筑施工图，选择降水方案，进行降水井的合理布局,管井结构设计等工作。

（一）阅读地质资料和建筑施工图
详细阅读地质勘探资料和建筑施工图，了解工程范围的地质情况和施工概况，可以正确地选择降低地下水位的方法，降水井的类型。

不仅关系到工程的投资，而且关系到降水井建成后能否长期经济安全的运转，和避免产生各种不良的环境地质作用，是降水工程方式中必不可少的准备工作。

（二）选择降水方案
正确选择降水井类型，可以使工程以最少的投资,取得最佳的降水效果。

降水井的选择主要决定于挖孔桩及深基坑的地下埋设深度、厚度、位置、类型、富水性能、渗透性。

还取决于附近原有建筑物的基础类型和土质情况，预计拟建基坑及桩基以施工方法，选用抽水设备及成井设备类型，而选择采用管井，深井，大集水井明、排或桩孔自身降水等方法进行降水等，正确选用降水方法是基坑和桩基降水是否成功的关键之一，
（三）降水井的合理布局
降水井的合理布局是指拟建工程的人工挖孔桩和深基坑的排水量，排水方法，所处的水文地质条件确定后，如何以技术，经济上合理的降水井布置方案，才能最有效地和最少产生有害地质作用地降低地下水位。

一般所说的降水井布局主要包括降水井平面，剖面上布置形式，和井间距离与井数关系等方面的问题。

1、水井的颊布局
井的平面布置要尽可能使井点能包围基坑和靠近基坑边线，以便使基础中心水位降至最低。

根据基坑地下水补给情况，确定降水井的密度甚至排数。

若基坑所处的地下迳流条件良好，为充分拉载地下迳流，水井应尽量布置成垂直地下水流向的井排形式。

视基坑断面地下迳流的多少，可确定井数与井距。

如预计某种地表水体将构成基坑地下水的主要补给水源，如江、河、水塘、湖泊、大海等，则降水井主要应平行于这些水体的延长方向分布。

在地势较平坦地区，基坑降水井则主要治坑边线成环状平均地分布。

2、水井的垂向布局
降水井的垂向局是指降水井的垂直深度。

实质上是指用完整井或非完整井降低地下水位时，在技术、经济上的合理性。

水井的降水深度与基坑面积、降水效率、地质条件等有关。

考虑桩基及基坑中心水位，由于降水时水位降落漏斗的不同，应使降落曲线的顶比中心水位低0.5—1米。

确定井管的埋没深设H，可按下式计算。

H=H1+ h1+i*L1+L（m）
H1——井管埋设面至基坑底线，最大桩基埋深（N）
h1——基坑或桩基轴线上降低后的地下水位至基坑底或桩底的距离一般不少于0.5米。

i ——地下水降落坡度，环状井点为1/10，单排线状井为1/5。

L1——井管至基坑轴线的水平距离。

L——滤水管长度。

根据所算的H值与含水层的底板埋深进行比较，确定使用完整井或非完整井进行降水。

（四）井数和井间距离的确定
井数和井间距离是互有联系的两个问题，在降水井的垂向布局确定后，桩基基坑降水要解决的最后一个问题是在满足降低基坑地下水位的前提下，本着安全、经济的原则来确定降水井的数目和井间距离——降水井的密度。

降水井的密度一般要经过计算，计算的理论较多。

由于各地的地质条件不同，理论计算与工程实践常有一定的差距。

实际工作中通过现场抽水试验来确定含水层的水文地质参数。

根据现场的情况作适当的调整，计算出基坑的涌水量（Q）和单井抽水能力（q1）按公式n1=Q/q确立井管的数量，然后根据井管的平均间距b=2(1+B)n1确定井间距离(L、B分别为矩型井点系统的长度和宽度)。

实际工作中，一般在基坑的四角的井点应适当加密。

因此实际采用的井点数n较n1值大。

井管数量确定后，还要进行基坑地下水位降深深值的验算。

（五）管井的设计
1、用于人工挖孔桩及深基坑降水的管井深较少超过100米。

为节省管材和施工方便，在设计上，应尽量简化井身结构，一般采用“一径到底”的井身结构。

2、井径
井径的大小主要决定于管井的设计抽水能力，凿井设备的能力，所有井管：滤水管、口径和人工填砾的厚度，按设计要求，井径应比所适用的过滤器外径大150—200cm。

人工控孔桩工作降水大多使用深井潜水源，其井径不应少于40—50cm。

3、井管的材料要求和规格
井管包括井壁管和过滤管。

由于降水井多为临时性的抽水井，井深多为100米以内。

工程完工后大多自行报废。

井管材料强度要求不必太高，一般只考虑具
有一定的抗压，抗拉，抗弯曲强度、承受孔壁土层和填砾的侧向压力及自垂力。

作为滤水管的材料，要求既要有较大孔隙率，而又能保证满足强度上的要求。

管井口径如果仅以井径与水井出水量的关系来看，井管的口径大于8英寸就不至于影响管井的出水量了。

因此在设计时，主要根据所先用的抽水设备攻规格来确定井管的口径。

设计的要求井管的内径比抽水设备要求的井管公称内径大50毫米。

4、过滤器的选择
过滤器即装在井孔中含水层的一段带孔井管，它的基本作用是保证含水层的地下水顺利进入井管中，同时也起着防止井壁坍塌和防止含水层细粒物质进入中造成水井淤塞的作用，正确选择过滤器，亦是保证水井取得最大出水量，消除涌沙，确保水井使用的关键过滤器的材料可以是金属和非金属，在降水井中，一般采用钢筋焊接骨架，外包孔眼为1—2mm的滤网。

过滤器的长度与水井的出水量有显著的关系，在一定水位降深充分条件下,当过滤器长度不太大时,水井的出水量及出水量增加强度随着过滤长度的增加而急剧增加,而过滤器长度增加到一定值时，出水量和出水量增加幅度则随过滤器长度的增加而变得愈来愈少。

以到对管井出水量已无实际意义。

一般把总出水量90—95%的过滤器长度称为过滤的合理长度。

在进行过滤设计时，应考虑含水层浓度，渗透性，过滤器直径等。

过滤器长度可根据抽水试验建立的经验公式计算确定。

二、管井的成孔工艺
管井的成井工作，包括钻井开始直至下管，回填，洗井等道工序，其中的任何一道工序处理不当，都会影响水井的出水量，甚至水井报废。

管井的一般成井工艺流程包括：
1、冲洗介质的选择
冲洗介质的选择和泥浆的配制，根据地下岩土层的稳定性，含水层渗性，水头压力及岩土层的性质，选择相应冲洗介质和调制合理要求的泥浆。

可以保证钻
孔在安全和高效率地进行，保证孔壁的圆滑和平整，有利井管的安装和利于地下水向井内的渗透能力。

2、管井的沉没和填沙
管井的沉没可用高压泵喷水入法，冲管成孔法，和钻机施工法等沉没。

选择何种方法进行管井沉没，要视地下含水层的土层情况而定。

在研究地层的地质条件后，对不同地层采取不同的沉没措施，在层状土中，应考虑到容易坍孔的特点，喷射冲水的压力不宜过小。

而扩孔应较大，使周围的填料能充分通过粘性土层。

沉没过程中，应保证井轴线的垂直度，以免影响管井的安装，填沙和造成水井涌沙，淤塞等。

井管安装时应保证井告管垂直安装在水井中心线上，对泥浆和钻井的钻孔，下管前应洗孔壁和更换内泥浆等，以利用下管和填沙工作并提高洗井效果。

管井施工的效果取决于填砂和使尽量的地下水抽出，以便达到降水目的，填砂时最好用预先制好的送沙器或其它工具，以便填砂能均匀地围绕井管周围。

对于填砂设计和选用,不仅密切结合地层土颗粒情况,而且更应根据滤管长度、直径、滤网总面积进行设计。

3、洗井
井点的降水效果除在施工时的沉没是一关键问题外，另一重大的关键就是洗井，洗井的工作任务就是疏散含水层，增加水井出水量，洗井方法，总体包括机械洗井和化学洗井两种。

其原理都是疏通含水层。

增加水井出水量为目的。

4、井点施工要点
进行井点降水施工时，必须充分了解地层的水文地质，工程地质条件，以便保证工程的顺利进行或减少工程费用。

对于重要建筑物附近的建筑物，道路进行观测。

以免出现不良的地质作用。

三、人工挖孔及深基坑降水中常见的环境工程问题
在粘性土含量为主，且地下水位较高的土层中，进行人工挖孔桩和深基坑施工中，由于地下水位降低，土层含水量减少，使粘性土的孔隙水压力降低，土的有效应力相应增加，产生压缩，固结，土体产生不均沉降，影响附近建筑物的安全。

2003年广州市的一座办公大楼进行挖孔桩施工时，由于地下水位的降低，使附近宿舍区的宿舍楼（天然地基）的墙体都发生不同程度的沉降，且随着抽水降深的而增大，当停止抽水时，沉降又趋于稳定。

四、结束语
在人工挖孔桩和深基坑降水时，必须考虑降水时邻近建筑物的影响，及时采取措施，以避免或减少邻近建筑物的不均匀沉降。

管井和深井降水只是基坑降水方法之一，在广州、深圳等地使用较多，且效果较好。

在人工挖孔桩和深基坑施工中具有较广阔的前景。