井点降水在基坑施工中的应用

井点降水在基坑施工中的应用

深基坑施工中常遇到地下水，为防止基坑失稳、坍塌，需要对基坑周边进行降水施工，本文结合工程实例，对井点降水的施工方法、工艺、技术要点及施工注意事项进行了总结与探讨。

标签：基坑井点降水；井位布设；降水计算；施工流程

1、工程概况及地质情况

1.1工程概况

石景山水厂输水管线工程采取顶管施工，竖井施工中发现部分竖井地质情况与地勘报告不符，经现场补充勘测，发现部分竖井设计埋深位于地下水位以下，需进行降水施工。

1.2地质情况

根据工程勘查报告，竖井周边地下各土层如下：表层为人工堆积（房渣土、碎石填土等），厚度2.30～4.60m；人工堆积层以下为新近沉积之卵石、粉质粘土、粘质粉土、细砂；新近沉积层以下为第四纪冲积之卵石、中砂、细砂、粉质粘土、粘质粉土。

1.3地下水位情况

地表以下20m深度范围内存在的地下水类型为单一的上层滞水，地下水位稳定标高为62.35～63.80m（埋深9.50～11.30m）。

2、基坑降水方案

根据分析地下水类型为上层滞水，主要含水层为粉质粘土，稳定水位埋深9.5～11.3m。

2.1降水方案的选择原则及要求

（1）明确竖井施工对地下水位的要求；

（2）确保邻近建筑及地下管线安全，防止因降水引起邻建基础的不均匀沉降；

2.2降水方案的选择

根据地下水位分布状况、结合竖井平面尺寸、深度和现场条件，经计算和分

析，采用封闭式深井井点降水方法。

2.3降水井主要参数的确定

（1）降水井的布置方式。根据降水深度要求，降水井布置在工作井以外约3.5m处，形成封闭降水体系。

（2）降水井成孔直径的确定。由于现场地下水位较高、土体渗透性差，为提高降水速度和效果，拟缩小降水井间距、增加单井的渗透面积。降水井成孔直径600 mm，成井直径400mm。

（3）降水井深度的确定

H≥H1+H2+H3+H4+H5+H6 （1）

式中：H—井深（m）；H1—基坑深度取17.666m；H2—基坑最深挖掘面至降水曲线最高点的安全距离（m），取0.50m；H3—为i与ro的乘积，i为水力坡度，本工程取1/10，ro为基坑引用半径；H4—降水期间地下水位变幅，取3.0m；H5—沉砂管长度，取2.0m；H6—过滤器长度，取2.0m。

先计算基坑引用半径（ro）

ro =[A/π] （2）

式中：ro——基坑引用半径（m）；

A——基坑面积取112.64㎡；

求得ro=5.99m。

将对应参数代入（1）式可求得降水井深度H≥25.766m，施工时取26.0m。

（4）降水井其它主要参数的确定

4.1确定影响半径（R）

[R=2SH×K] （3）

将对应参数代入（3）式可求得影响半径R=7.21m。

4.2基坑涌水量计算

Q=1.366K×（2H-S）S/lg（（R+r0）/ r0）（4）

将对应参数代入（4）式求得Q=105.8m3/d

4.3降水井单井涌水量计算（q）

q =[120πrl3k] （5）

将对应参数代入（5）式求得q=10.3m3/d

4.4降水井数量的确定（N）

N = 1.1·Q/q （6）

将对应参数代入（6）式求得N=11.3，取12口

4.5降水井间距的确定

[l]= L/n-1 （7）

式中：L—布井轴线长度，取68m；n—井数，12个，求得本工程井距理论值为6.2m。

由于现场土体渗透性低，井点间距适当加密，取5.5m。

3、降水井的施工方案及技术要求

3.1降水井施工工艺

测量放线→定井位→钻机就位→钻机成孔→下井管→填滤料→成井及井口保护。

3.2降水井的施工

（1）场地准备。护筒内泥浆高出地面或施工水位至少0.5m，防止钻孔中坍孔。

（2）安装钻机。钻机起落钢丝绳中心对准井位中心，钻机定位后，底座须平整、稳固，确保钻进中不发生倾斜和位移。

（3）埋设护筒。护筒钢板厚10mm、长200cm，护筒顶高出地面不小于30cm，护筒内径大于钻孔直径20cm，护筒顶面位置偏差不大于5cm，倾斜度不大于1%。

（4）泥浆的制备及循環净化。泥浆指标如下：相对密度1.03～1.1、粘度（s）：18～22、含砂率（%）：98、失水率（ml/30min）：14～20。制浆时选用优质粘土和膨润土，掺入适量CMC羧基纤维素或Na2CO3纯碱等外加剂，保证泥浆性能

稳定。

（5）钻孔施工。开钻时先在孔内灌注泥浆，如孔中有水，可直接投入粘土，用冲击锥反复冲击造浆。待钻进深度超过钻头全长加冲程后，再正常冲击。在开孔阶段4～5m，为使钻渣挤入孔壁，减少掏渣次数，正常钻进后应及时掏渣，确保有效冲击孔底。

钻进中注意土层变化，不同土层采用不同的钻进速度，应均匀松放钢丝绳，松软土层每次可松绳5cm～8cm，密实坚硬土层每次可松绳3～5cm，避免松绳过少或过多，可在钢丝绳上做好长度标志。

钻孔中密实坚硬土层每小时钻进尺小于5cm～10cm，松软地层每小时钻进尺小于15cm～30cm时，应进行取渣。或每进尺0.5m～1.0m时取渣一次，每次取4～5筒，或取至泥浆内含渣显著减少，无粗颗粒，相对密度恢复正常为止。取渣后应及时向孔内添加泥浆或清水以维护水头高度。

每钻进1m，掏渣要检查、保存土层渣样并记录，遇地质与设计发生差异，及时请设计、监理单位，研究处理措施。

钻孔作业应连续，因故停钻时，须将钻头提离孔底5m以上，防止坍孔埋钻。取渣后或因其他原因停钻后再次开钻，应由低冲程逐渐加大到正常冲程以免卡钻。

钻进过程中，应始终保持孔内水位高出地下水位（或施工水位）至少0.5m，并低于护筒顶面0.3m 以防溢出。

3.3降水井的防砂措施

在滤管四周均匀填滤料，滤管接头外侧用双层过滤网对进入降水井的水进行过滤。

3.4排水设施的布置

井周围设排水干管（Φ108mm和Φ150mm钢管），干管上分布Φ40支管，抽出的水先导入沉淀池，沉淀后用做现场降尘洒水。

4、水位观测及竖井施工前的处理

4.1水位观测

沿竖井四周布设降水观测孔，利用钢尺水位计进行水位量测。

（1）降水前，所有降水井、观测井统一联测静止水位；施工中每天观测竖井外地下水位的变化。