湛江市粤西建筑工程公司
摘要：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；施工；
一、管井设计
包括井深、开孔和终孔直径、井管及过滤器的种类、规格、安装的位置及止水管井、封井等。井深决定于开采含水层的埋藏深度和所用抽水设备的要求。开孔和终孔直径，根据安装抽水设备部位的井管直径、设计安装过滤器的直径及人工填料的厚度而定。井管和过滤器的种类、规格、安装的位置，沉淀管的长度和井底类型，主要根据当地水文地质条件，并按照设计的出水量、水质等要求决定。井管直径须根据选用的抽水设备类型、规格而定。常用的井管有无缝钢管，钢板卷焊管，铸铁管，石棉水泥管，聚氯乙烯、聚丙烯塑料管，水泥管，玻璃钢管等。止水、封井取决于对水质的要求，不良水源的位置和渗透、污染的可能性。设计中须规定止水、封井的位置和方法及其所用材料的质量。
在高压含水层、粗砂以上的取水层，以及某些极破碎的基岩层水井中，可采用缠丝过滤器或包网过滤器。中砂、细砂、粉砂层，可采用由金属或非金属的管状骨架缠金属丝或非金属丝，外填砾石组成的缠丝填砾过滤器，以防止含水层中的细小颗粒涌进井内，保证井的使用寿命，还可增大过滤器周围的孔隙率和透水性，从而减少进水时的水头损失，增加单井出水量。填砾厚度，根据含水层的颗粒大小决定，一般为75~150毫米。沉淀管长度，一般为2~10米，其下端要安装在井底。
基岩中取水管井设计：如全部岩层为坚硬的稳定性岩石时，不需要安装井管，以孔壁当井管使用。当上部为覆盖层或破碎不稳定岩石，下部也有破碎不稳定岩石时，应自孔口起安装井管，直到稳定岩石为止。其中含水层处如有破碎带、裂隙、溶洞等，应根据含水岩层破碎情况安装缠丝、包网过滤器或圆孔或条孔过滤器。
二、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1000mm，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。
三、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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆填滤料时，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。
四、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。
五、综合考虑现场地质水文条件与工程经济等方面，降水方法采用管井降水
5.1施工方案的确定
降水计算
涌水量计算
分摊到12口井，每口井抽水228 m3/s。井数：n=1.1X2739.3/440=6.85个，取12口，由于施工时，雨期将近，故多预留井数。
平均间距D=2X（52+75）/12-1=20m
单井出水量：
满足要求，12口井采用动态降水。
5.2方案设计
根据以上理论计算初步确定的设计参数为基础，以主体地下结构施工范围内的槽底任意点处水位降深大于设计降深为约束条件，利用井群抽水计算模型，经计算比较，降水方案。
降水方法采用基坑采用管井封闭降水方法（坑外降水方案），采用管井群井降水，选择反循环方式成井，管井结构为井径0.6 m，井深12 m。基坑采用明挖法施工，基坑开挖深度为8.5m，采用25 m3/h潜水泵抽排水，铺设排水管道，为保证基坑正常施工，采用连续不间断抽水方式，经沉砂池后排入指定的下水管网。水泵安置深度距孔底1.0~2.0 m。在整体抽水前，进行单井的简易抽水试验，验证所选水泵的适宜性及验证降水井的数量是否满足降水需求，根据实际情况进行适当调整。
5.3施工要点
管井主要工序有：普通钻机成孔、清孔、安放井管与填料、洗井、试抽水和正常运行的降水井，施工中以上的关键工序至关重要。其设计的合理与否直接影响到降水井降水效果好坏。另外，考虑到雨季降水，在降水井数量计算中已多预留了5口，并采用动态降水。
5.3.1管材、滤网、滤料的选用
为达到降水井施工效果，我们从材料进场人手，保证管材符合强度要求， 不仅有规范要求的渗透性.而且要求管材必须有自身强度报告和透水件试验报告。
5.3.2钻孔机械的选用以及成孔要求
钻孔机械选用旋挖钻机（意马AF-220），成孔孔径必须大于等于管材外径每边20 cm，并按设计要求检查成孔质量。质量合格方可安放井管，管井井径误差士20 mm，垂直度误差≤1%，管井对中安置，安置深度符合设计要求。管井距保护桩外轮廓线1.5m。现场井位布置时可根据现场实际需要进行微调。
5.3.3试抽水与降水要点
采用跟踪降水方式，即随着开挖深度的增加而逐步降低工作井内的地下水位。降水过程中控制出水量，并随时观测水位变化情况，使基坑分段分层开挖时，保证基坑内水位始终低于基坑开挖底面标高0.5 m以下。
5.3.4排水设计与降水监测
为了保证基坑稳定，便于基坑开挖和主体结构的浇筑，给施工提供良好的作业环境，确保施工质量，在基坑周围，沿平行基坑边线铺设排水管线，根据现场实际情况确定排水口的位置及排水管线的长度。施工中地下水降至坑底下0.5~1.0m。施工中随时监测地下水情况，出现异常应及时分析、处理。
结束语
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。
参考文献：
[1]赵航.浅析管井降水在深基坑施工中的应用2016.3
[2]裴强.深基坑支护工程中的管井降水2017.4
论文作者:杨士福
论文发表刊物:《建筑细部》2018年2月上
论文发表时间:2018/9/6
标签：管井论文; 基坑论文; 过滤器论文; 含水层论文; 井位论文; 深度论文; 滤料论文; 《建筑细部》2018年2月上论文;