管井降水的构造与施工

浅谈管井降水的构造与施工

摘要本文从管井降水的作用和特点,水力参数的取定与基坑涌水量计算,管井的构造与布置,管井的施工以及降水施工时应考虑的因素等几方面对管井降水的构造与施工进行了论述。

关键词管井降水;构造;施工

中图分类号tu753 文献标识码a 文章编号 1674-6708 (2010)25-0157-02

1 管井降水的作用和特点

管井降水是目前应用较多的降水方法之一。所谓管井降水是指在拟建工程的基坑周围每隔一定距离布设一个管井,每个管井内安装一台水泵,当每个管井同时抽取地下水时,使基坑范围内的地下水降低到基底开挖基础面以下要求深度,并始终保持地下水位低于基础底面一定距离,以达到在干燥状态下进行基础施工的目的,直到基础施工回填完毕。管井降水因其具有井距大、多井点相互独立、降水设备和操作工艺简单,工程费用低等特点,广泛应用于各种深基坑工程中。

2 水力参数的取定与基坑涌水量计算

1)基坑降水需要依据工程地质和水文地质条件、降水要求及降水对周围环境影响,确定管井的构造、数量、井距平面布置及滤管、滤料的规格;进行水泵选型,水位观测孔布置。

2)土的渗透系数是降水设计的主要依据。重要的工程要进行野外现场抽水试验分析确定。若降水深度通过多种含水土层时,土层渗

透系数可取加权平均值。

影响半径也是计算基坑涌水量的主要参数,通常按r0=2s进行计算。

基坑总涌水量和管井出水量的估算是确定管井的数量和井距的

依据,每天流入基坑多少地下水,一般采用经典的裘布依理论推导

的计算公式分类计算。管井的出水能力取决于水文地质条件和抽水设备。

3 管井的构造与布置

管井结构包括井口、井管、过滤管、沉淀管,工程降水常采用无砂混凝土管作为过滤器,过滤器外包滤布和滤料,这样可增大过滤

器及周围有效孔隙率,减少地下水流入过滤器的阴力,增大井孔出

水量,防止涌砂。地下水以下为滤水管,使地下水能顺利流入滤水管内,加快抽水效果。

管井井管直径根据含水层的富水性及水泵性能选取,井管内径应大于水泵外径100mm,一般为300mm~400mm。

井壁管一般是混凝土管,滤水管是无砂混凝土管,要求外形圆直,薄厚均匀,表面无残缺,无水泥浆糊孔,井管每节长1 000mm,厚度

50mm,井管端头为企口榫。滤水管要有足够的强度和进水面积,其孔隙率≥25%,渗透系数≥40m/d,滤料填充于过滤管与井壁的环状间

隙中,作用是渗水、阻砂、阻土,滤料厚度与含水岩性质有关,一般为75mm~150mm,滤料为磨圆度好的硅质砂砾,不应当使用碎石代替。过滤网规格与含水层土的颗粒直径有关,滤网眼过密则影响地下

水流入,过稀则土中细颗粒容易被抽走,一般为80~100目,可使用钢网,尼龙网,也可使用土工布。

管井深度取决于降水深度、降水区水力坡度、降水井过滤器工作长度等,水力坡度规范建议为1/10~1/15,降水深度规范规定建筑基面以下0.5mm~1.5mm,以阻止土层毛细管水的上升。降水井过滤器工作长度是管井出水能力的重要参数,一般取值3m~4m,另需考虑降水期间地下水位变幅1.0m和沉砂管长度1m~2m。

降水管井布置根据基坑的平面形状及所需降水深度,一般沿基坑外围四周呈环形布置或沿基坑两侧或单侧呈直线布置,距边坡上缘2m左右,对降水面积大的基坑,降水漏斗曲线不能满足基坑中心降水要求时,可在基坑中部增设临时降水管井,随土方开挖逐渐失效。井点应深入透水层6m~9m,通常应比所需降水的深度深6m~8m,井距一般为10m~15m。

4 管井的施工

管井施工工艺流程:测放井位→挖井口→安装护筒钻机就位→钻孔→回填井底砂垫层→吊放井管→回填井管与孔壁间的砾石过滤层→洗井→井管内下设井泵→安装抽水控制电路→试抽水→抽水。

1)测放井位:按降水井井位平面布置图测放井位,当布设的井点受地面障碍物或施工条件影响时,可作适当调整。

2)埋设护口管:护口管底口应插入原状土层中,管外应用粘性土封严,防止施工时管外返浆,护口管上部应高出地面0.1~0.3m。

3)钻机就位:机台应安装稳固水平,大钩对准孔中心,大钩转盘与

孔的中心三点成一线。

4)成孔:采取泥浆护壁冲击钻成孔或泥浆护壁钻孔方法成孔,孔

径应比井管直径大300mm,钻孔应保持圆正垂直,孔深不小于设计深度,偏差不小于200mm。

5)清孔换浆:钻孔钻进至设计标高后,应进行冲孔清除孔内杂物,同时将孔内的泥浆密度保持在1.15g/cm3~1.25g/cm3。

6)吊放井管:井管采用无砂混凝土管,在预制混凝土井托上放置

井管,在底部中间设导中器,四周栓8号铁丝,缓缓下放,当管口与井口相差200mm时,接上节井管,接头处用玻璃丝布粘接,以免挤入泥砂淤塞井管,竖向用2~4条3mm宽竹条绑扎井管管身,固定井管,底端井管作为沉砂管,以上3.0m井管外包一层尼龙网作为过滤段,避免堵塞井壁。吊放井管要垂直,为防止雨水、泥砂或异物进入井口,井管要高出地面300mm,井口加盖。

7)填滤料:井管下入后立即填入滤料。滤料沿井孔四周均匀填入,宜保持连续,将泥浆挤出井孔。填滤料时,应随填随测滤料填入高度,不得用装载机直接填料,以防不均匀或冲击井壁。

8)洗井:成井后,借助空压机清除孔内泥浆,至井内完全出清水为止,再用污水泵反复进行恢复性抽洗,抽洗次数不得少于6次。

洗井应在成井4小时内进行,以免时间过长护壁泥皮逐渐老化难以破坏,影响渗水效果。

9)水泵安放:成井施工结束后,及时下入潜水泵,泵的端部至井底距离不小于0.5m。安装并接通电源,每井附近设置电闸箱,预埋电缆,

做到单井单控电源。

10)排水:洗井及降水运行时用管道将水排至场外。

5 降水施工时应考虑的因素

1)布井时,周边多布,中间少布,在地下水补给的方向多布,另一方少布;

2)布井时,应根据地质报告把井的滤水器部分放置在比较厚的砂、卵石中,避免使之处于泥砂的透镜井中,从而影响出水能力;

3)降水期间,应对抽水设备和运行状态进行维护检查,每天检查不应少于3次,并应观测记录水泵出水等情况,发现问题及时处理,使抽水设备始终处于正常状态,同时应有一定量的备用设备;

4)抽水设备应进行定期保养,降水期间不得随意停抽;

5)降水期间应对周围建筑物进行观测并进行记录。

6 结论

管井降水以其排水量大、排水效果好、设备简单、易于维护而被广泛应用。在河南省济源市污水处理二期氧化沟、二沉池的基坑开挖工程中即采用了此降水方案,取得了显著效果。在氧化沟、二沉池基坑开挖前沿基坑周围呈环形布置管井,井距15m,井深22m,并保持不间断抽水,确保了基坑在干燥状态下施工,可见降水方案是可行的。