排水下沉法沉井施工中的深井降水

浅谈“排水下沉法”沉井施工中的深井降水一、工况简介锡澄运河西侧污水截流工程Ⅱ标段位于江阴市通江北路，根据地质勘察报告，W32~W46沉井位置都有流砂地层，渗透系数大，地质条件差。

为了保证沉井的顺利下沉和顶管进出洞口的安全，必须采取有效的降水措施，降低沉井附近区域的地下水位。

根据施工现场情况和地质资料，综合降水效果、施工方便程度、降水工期、成本等因素，本工程采用深井降水。

二、深井井点降水的特点深井井点降水是在沉井四周埋置深于刃脚底的井管，通过设置在井管内的潜水电泵将地下水抽出，使地下水位低于刃脚底。

本法具有排水量大，降水深（>15m），不受吸程限制，排水效果好；井距大，对平面布置的干扰小；可用于各种情况，不受土层限制；成孔（打井）用人工或机械均可，较易于解决；井点制作、降水设备及操作工艺、维护均较简单，施工速度快；如果井点管采用钢管、塑料管，可以整根拔出重复使用；单位降水费用较轻型井点低等优点；但一次性投资大，成孔质量要求严格；降水完毕，井管拔出较困难。

适于渗透系数较大（10～250m/d），土质为砂类土，地下水丰富，降水深，面积大，时间长的情况，降水深可达50m以内，对于有流砂的地区和重复挖填土方的地区使用，效果尤佳。

三、深井降水有关计算1、计算思路第一步确定沉井基坑总的涌水量，第二步确定单井出水量，第三步确定井的数量。

2、参数的确定与计算1）、设计水位降深水位降深在满足施工要求的时候，应尽量选择较小水位的降深，一般降到操作面下0.5m即可（有特殊要求的除外），这样可最大程度上避免降水对地层的影响，不至于造成地基承力的下降。

2）、井深及井径的选择要想使水位降低至操作面下，可以有两种途径，一种是加大井的直径和井的深度，即增大单井的落差，从而达到使最高水位降至操作面下0.5m.另一种通过均匀布井，控制单井的落差，使水位均匀降至设计要求。

前一种布井少，对地层扰动大，在距离周围的建筑物较近时，此方法不可采用，此方法对周围的建筑物会带来较大的不利影响；后一种方法可能布井较多，但对地层扰动小，对周围建筑物的危害也较小，因此条件允许时应优先选用后一种方法。

另外井深还要考虑单井的出水量与自已现有的水泵配套。

井深主要是根据水位降深、所需要的单井出水能力、水泵的进水口的位置、含水层的厚度、及泥浆淤积深度等因素进行选择。

井径的选择要综合考虑以下几种因素：A、单井要求的出水量；B、水泵的直径；C、当地施工机械，及井管的规格，如选用市场常用的规格，价格可能会便宜对控制成本有益。

3）、渗透系数的选择渗透系数是降水计算中重要的参数，此参数可以从地质报告中选取，但在大面积布井前，须重新验证，或者搜集附近的实际数据作为参考。

4）、含水层的厚度的取值含水层的厚度也是一个重要的参数，但地质报告中一般不给出，如果没有地区经验，只能通过综合考虑以往施工经验和降水井的深度及地层的规律来确定。

也可事先假定一个数值，按完整井模型，采用使含水层厚度按每1米的间隔递增，计算总的涌水量，然后按非完整井的模型，以同的方法计算总涌水量，最终会发现，它们会有一个重合点，这样就可以利用这一重合点，并结合以往经验综合确定含水层厚度。

5）、深井降水计算深井单井计算较为简单，计算结果一般与实际较为吻合。

但群井计算结果就千差万别（群井中单井的出水量）。

由于降水时，一般要采用一个以上的井，降水井同时抽水时，互相形成干扰，无法以单井的计算来判断水位的降深，实际上这些井形成了干扰群井。

群井总的涌水量计算公式，一般采用近似拟合得出，总涌量各个规范或者计算手册上所列公式的计算结果一般相差无几，且物理意义明确，很容易理解，具体施工时可以参看《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）、《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ／T111－98）或者江正荣的《建筑施工计算手册》。

降水施工中最重要的一环是确定单井的出水量。

（1）、等效半径计算矩形基坑：式中：a、b——分别为基坑的长短边边长；不规则块状基坑等效半径：式中：ro——基坑的等效半径；A——基坑的面积（2）、降水影响半径式中：R——降水影响半径； K——渗透系数； H——含水层的厚度；（3）、群井总涌水量A、均质含水层潜水完整井计算公式B、均质含水层潜水非完整井计算公式式中：Q——基坑总的涌水量；S——设计水位降深l——过滤器长度；（4）、单井出水量前面已经说明，总涌量各个公式计算结果基本相同，且在实际施工中吻合较好，但单井出水量就难以确定。

根据以往几个工程的分析，主要是单井出水计算误差太大。

第二对干扰井的概念理解不清，当为群井时每个井的出水量就会大为减少，也许在施工时个别井出水量很大，但这只能代表一点，不能以此作为计算井数的单井的出水量。

实际的单井出水量只能用所有井的平均值来代表。

但在施工前无法知道平均值的情况怎么计算，方法有两个：第一在计算的基础上乘以一个小于1的系数；第二统计以往工程的数值对计算结果进行修正。

（5）、管井数量确定用总的涌水量除以单井出水量，再加以一定的富余系数即可确定，且此富余系数一般不小于1.1.（6）、布井原则深井一般沿基坑周围离沉井外壁2米左右环形布置，井点应深入透水层6-9米，通常应比所需降水的深度深6-8米，井距一般为8-10米，井距太大时降水效果不好，如果计算出的数据使井间距大于10米，一般要进行修正。

这其中还要考虑到有些水泵坏时，维修的间隔不能给附近水位造成过大的提升，也就是说要有一定的富余度。

四、施工组织1、施工管理机构设置为保证工程顺利进行，加强现场管理，施工中必须有一套完整和行之有效的管理体系，为此我公司针对此工程成立了施工组织管理体系（见下图）。

2、管理人员配置及劳动力组织深井降水主要管理、施工人员见下表五、施工方法1、施工工艺深井施工采用回转钻机钻进、自然造浆护壁成孔、活塞法洗井、潜水泵汲水的成井工艺，该施工工艺主要流程如下图所示：2、施工方法1）、定井位井距按8-10米离沉井外壁2米左右环形布置，如果在放样时遇到地下障碍物，应予以清除，如果井位与原有地下构筑物、管线等有冲突时，应根据现场情况做适当调整。

2）、护筒埋设在井位处预先埋设Ø600钢制孔口护筒，护筒必须周正、垂直，护筒底部进入老土不少于200mm，护筒与周边土体之间的环状间隙必须用粘土分层回填并夯实，以防孔口坍方，并在一侧设溢浆口与泥浆槽相连通。

3）、钻机就位钻机安装应稳固、周正、水平，天车中心与钻机转盘中心、井位中心三点在同一铅垂线上。

4）、成孔采用回转钻钻孔，自然造浆护壁，泥浆循环排渣的施工工艺，开孔孔径为φ500mm，一径到底，成孔时应控制泥浆的比重在1.15～1.25之间，对易塌、易缩径地层，应灵活掌握泥浆比重，以防塌孔、缩径现象发生。

要确保成孔的垂直度，开钻前应检查钻杆的垂直度，确保安装井管和成孔同心。

5）、清孔换浆钻孔深度达到要求后，立即将钻头稍提离孔底约200mm，逐渐调整泥浆性能，并用低速回转进行正循环清孔，当孔内杂物和沉淤逐渐被置换出孔外，泥浆比重达到小于1.05时，可结束清孔。

清孔工序是成井质量好坏的关健工序，因此必须认真对待，质量不合格不得进入正道工序。

6）、安装井管清孔后应立即安装井管（φ140铁管），以防坍孔；下管时在井管上下两端各设一套直径小于孔径5cm的扶正器（找正器），以保证滤水管能居中。

用卷扬机分段下设，分段焊接牢固、密封，直下到距井底以上1.0m处。

井管安放时上下节对接同心，保持垂直并位于井孔中间；井管顶部比自然地面高500mm左右。

下井管过程应连续进行，不得中途停止，如因机械故障等原因造成孔内坍塌或沉淀过厚，应将井管重新拔出，扫孔、清孔后重新下入，严禁将井管强行插入坍塌孔底。

7）、填滤料深井井管沉放完成后，及时在井管与土壁间填充中粗砂滤料，砂砾滤料必须符合级配要求，将设计砂砾规格上、下限以外的颗粒筛除，合格率要大于90%，杂质含量不大于3%；填砾时不得用装载机直接填料，应用铁锹人工在孔口象限点对称下料，以防分层不均匀和冲击井管，填滤料要一次连续完成，从底填到井口下1.5m。

为确保出水畅通，井管四周滤料必须均匀，最终投入滤料量不应少于计算量的95％。

8）、井口封闭在采用粘性土封孔时，为防止围填时产生“架桥”现象，围填前需将粘土捣碎（粒径小于3cm为宜）后填入。

围填时应控制下入速度及数量，沿着井管周围按少放慢下的原则围填。

然后在井口管外做好封闭工作。

9）、洗井采用“泵放入井底抽水法”洗井，即成井完毕后立即下入高扬程底吸式潜水泵至井底抽水，如井内有沉淀，可在水泵抽水的同时人力上下串动水泵，扰动井内沉淀让水泵带出，直至水泵能下到井底。

井内水抽干后拔出水泵，以防井外细颗粒进入井内造成埋泵，待井内水位上升至井管上口时重复上述操作，直至井内没有新的沉淀并且出水常清。

在成井质量良好的情况下上述操作基本不会超过5次。

洗井应在下完井管、填好滤料、封口后8h内进行，一气呵成，以免时间过长，井壁泥皮逐渐老化，难以破坏，影响渗水效果。

10）、抽水设备安装、试抽水水泵安装完毕应进行试抽水，满足要求后始转入正常降水工作。

11）、排水洗井及降水运行时应用管道将水排至场地附近的排水管道中，场地附近的排水管道应定时清理，确保排水系统的畅通。

六、降水运行管理1、深井的安装每完成一口，即投入运行，以便及时形成滤水层和地下水渗流，确保深井的出水量；2、降水运行期间，安排2人专职进行降水管理，巡查降水井的运行情况、出水水量、地下水位等，发现机械或电路故障及时排除，出水不正常时及时查明原因，采取相应的措施。

防止由于管理不善导致“死井”，影响降水效果。

3、每只沉井4~5口深井设置一个集水箱，将各井出水集中到集水箱，再由集水箱用水泵排放到沉淀池沉淀后汇入市政排水系统。

4、管理人员要及时和总包单位及其他施工单位积极协作，充分地掌握工程施工动态，了解降水与其他施工单位的协作事项，及时安排和处理场地、排水、电路、降水运行等配合事项。

5、降水时，应根据开挖深度合理掌握潜水泵的位置，一般在开挖面以下3m左右，并随开挖深度的增加面适时调整其抽水深度。

6、每天对水位观测孔进行一次地下水位测量，并以水位观测记录上报有关各方。

七、降水注意事项1、井点使用时，基坑周围井点应对称、同时抽水，使水位差控制在要求限度内。

2、靠近建筑物的深井，应使建筑物下的水位与附近水位之差保持不大于1m，以免造成建筑物的不均匀沉降而出现裂缝。

为此，要加强水位观测，当水位差过大时，应立即采取减缓降水速度、或补打回灌井点等措施以保持周边建筑物的地下水位。

3、井点供电系统应采用双线路，防止中途停电或发生其他故障，影响排水。

必要时设置能满足施工要求的备用发电机组，以防止突然停电，造成水淹基坑。

4、潜水泵在运行时应经常观测水位变化情况，检查电缆线是否和井壁相碰，以防磨损后水沿电缆芯掺入电动机内，同时，还须定期检查密封的可靠性，以保证正常运转。