管井降水在高地下水位基坑工程中的应用

管井降水在高地下水位基坑工程中的应用

摘要：针对沿海高地下水位地区基坑工程，双林前特大桥承台开挖过程中流砂现象严重基坑难以成型，对比分析了多种基坑降水方案的优缺点及适用范围，选用了管井降水的方案，最终解决了流砂问题，取得了良好效果。

关键词：高地下水位基坑管井降水

中图分类号：tv551.4文献标识码： a 文章编号：

1、工程概况

青荣城际铁路双林前特大桥位于胶东半岛,地貌主要为冲洪积平原、剥蚀平原、滨海平原、丘陵低山区等。桥址区表覆第四系全新统冲洪积层（q4al+pl ）粉质粘土、粉、细、中、粗砂，下伏基岩为晚元古代晋宁期片麻状含斑二长花岗岩（ηγ23）。地下水类型主要为第四系孔隙潜水，一般不具承压性，砂层为主要含水层，受大气降水补给。地下水位埋深0.6～6m，水位季节性变幅1.0～3.0m。本桥共有22个承台，承台开挖深度3.5～4.0m。本桥地下水位较高、水量较大，承台开挖流砂现象严重开挖难度大，需采取井点降水等辅助施工措施。

2、降水方案选择

人工降低地下水，常用的方法有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点等。根据本桥段土层性质、渗透系数、工程特点等，对各种方法进行综合对比分析后确定选用管井降水的方案。

管井井点适用于渗透系数大的砂砾层，地下水丰富的地层，以及

轻型井点不易解决的场合。每口管井出水流量可达到到50m3/h～100m3/h，土的渗透系数在20m/d～200m/d范围内。降低地下水位深度约3.0～5.0m。这种方法一般用于潜水层降水。

3、管井降水设计

以双林前特大桥12#承台为例，承台尺寸10.4×4.8×2.2m，承台底埋深3.0m，现场试挖地下水埋深0.6m。根据地质资料显示自上而下依次为：①细砂厚3.0m；②粉质粘土厚2.0m；③细砂厚6.6m；

④片麻状花岗岩。

（1）降水井深度h：

h≥h1+h+il+l1+l2

式中：h——管井的埋置深度,m;

h1——井点管埋设面距至坑底面距离，取h1=3.0m;

h——基坑中央最深挖掘面至降水曲线最高点的安全距离，

h=0.5m;

l——井点管中心至基坑中心的短边距离，取6.2m;

i——降水曲线坡度，取0.1；

l1——滤管有效长度，取1.0m；

l2——井托高度，取0.2m；

计算得出：h=5.32m，取6.0m。

（2）基坑涌水量计算

式中：k——土的渗透系数（m/d），根据附近工地经验k=8m/d；h——含水层厚度（m）取11m；

s——基坑中心水位降低值（m），取3.4m；

r——抽水影响半径（m），=63.8m；

r0 ——基坑等效半径（m），=5.0m。

计算得到基坑涌水量q=607.0m³。

（3）降水井点数量

n=1.1q/q

式中：（m³/d），其中为虑管半径取0.16m；

计算井点管最大出水量q=120.6m³/d，n=5.1，根据实际情况布设6眼。

4）降水平面布置

抽水管井位于基坑东西两侧，每侧布置3根，井间距4.0m。

5）根据以上计算，双林前特大桥10#承台基坑管井降水设计如下：

①井深：6.0m；

②井径：600mm；

③井数：6眼；

④井管：ф320mm pvc管，井壁管每40cm设置一道过滤孔；

⑤滤料：砾料(米石)；

⑥水泵：采用扬程＞10m，3″潜水泵抽水，水泵下入深度为5m。

4、管井降水施工方案

管井降水工序流程：确定井位→钻机安装就位→钻进成孔→清孔换浆→安装井管→充填滤料→下入水泵抽排降水。

（1）测放井位。根据井位平面布置示意图测放井位，当布设的

井点受地面障碍物或施工条件的影响时，现场可作适当调整。（2）埋设护口管。护口管底口应插入原状土层中，管外应用粘性土和草辫子填实封严，防止施工时管外返浆，护口管上部应高出地面0.5m。

（3）安装钻机。根据双林前特大桥地质状况采用循环钻机成孔。机台安装稳固水平，对准孔中心。

（4）钻进成孔。降水井开孔孔径经反复计算确定，一径到底。钻进开孔时钻机慢转，以保证开孔钻进的垂直度，成孔施工采用泥浆护壁，当提升钻具或停工时，孔内必须压满泥浆，防止孔壁坍塌。（5）清孔换浆。钻孔钻进至设计标高后，在提钻前将钻杆提至离孔底0.5m，进行冲孔清除孔内杂物，同时调整孔内的泥浆密度，孔底沉淤小于30cm，返出的泥浆内不含泥块为止。

（6）下井管。下管前必须测量孔深，孔深符合设计要求后，开始下井管，下管时在滤水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，下到设计深度后，井口固定居中。

（7）填砾料。填砾料前在井管内下入钻杆至离孔底0.3m～0.5m，井管上口加闷头密封后，按设计要求填入砾料，并随填随测填砾料的高度，直至砾料下入预定位置为止。

（8）安泵试抽。在降水井内及时下入潜水泵试抽水。

（9）降水井运行排水系统。从降水井抽出来的水由分管汇集到主管到达沉淀池，经沉淀后再排放。

（10）设置坑外水位观测井。根据设计要求及现场需要，环绕基坑设置坑外水位观测井。水位观测井施工工艺同降水井。

5、管井降水实施效果

对双林前特大桥12#～14#承台基坑采用管井降水试验，连续抽水3天后进行基坑开挖，开挖出的土体基本处于干燥状态，说明管井降水对本地区砂土类基坑疏干的效果较好，且滤水管采用了耐压pvc管，可重复利用，降低了成本。

管井降水措施适合本工程沿海高地下水位砂土地层基坑的开挖。该方案操作简单，对设备、场地等要求较低，施工安全、简便、可靠。在施工过程中针对每个基坑进行验算并结合实际情况，对管井数量、布置方式、计算参数取值等进行不断完善修正，目前通过此方法已完成了20个类似基坑施工，取得了良好效果。

6、结束语

高地下水位的基坑降水工程设计，根据土层的渗透系数，要求降水的深度和工程特点，经过技术、经济和可行性等比较后并结合一定的施工经验确定。降水实践中要采用信息化施工，通过试验验证降水效果，以便进一步优化降水设计的施工方案。

参考文献：

[1]gb 50021-94，岩土工程勘察规范

[2]jgj 120-99，建筑基坑支护技术规程