上海市水利工程集团有限公司 上海 201612
摘要：通过实践分析了深型管井降水在泵闸类基坑工程降水中既经济又实用，并总结了深型管井降水的施工控制要点及带来的效益
关键词：深型管井降水；工艺原理；控制要点；效益分析
上海地区泵闸主要沿江、沿海、沿大流域布置，其地质特点为：地下水位高、砂性土质为主、开挖深度较深等，在基坑开挖施工前，降水必不可省，并且关乎基坑工程的成败。
以浦东新区北侧长江口某泵闸项目为例，施工场地较为宽阔，基坑采用直接放坡开挖的形式，且开挖深度较深，坑中坑最大开挖深度约达到10.25m，基坑设计采用两级放坡的大开挖方式，坡度为1：2，在0.00m高程处设置宽3m的马道平台，在马道平台继续以1：2的坡度放坡开挖至基坑坑底标高，基坑边坡采用使用80mm厚C20网片混凝土护坡结构。分析该泵闸基坑的特点如下：
1、临近长江，地下水丰富，且受潮位影响；
2、基坑开挖深度较深，最大超过10m；
3、基坑采用放坡开挖，开挖面积大，达到4936m2；
4、基坑四周没有进行止水帷幕封闭，地下水补给大；
5、基坑开挖土层主要分布在②3砂质粉土层，透水系数大；
6、需分层开挖，基坑暴露周期长。
根据上述基坑特点，降水方式有两种选择，轻型井点和深型管井，施工前进行了比选如下：
1、轻型井点
优点：施工简便、快捷、真空降水速度快；
缺点：（1）降水深度有限小于6m，针对该基坑两次开挖需要二次实施轻型井点并双排井点降水；
（2）运行维护成本高，每台真空泵为7.5KW电机，耗电大，同时每天需要专人24小时负责不停对管口进行检查包扎；
（3）降水周期长后，井管容易堵塞失效，影响降水效率。
2、深型管井
优点：（1）降水深度可大于15m，针对该基坑两次开挖仅需一次性降水；
（2）、该土质均为砂质粉土，透水性强，自流效果好；
（3）单口井降水面积可达200~300m2，该工程仅需布置20口15~20m深井；
（4）用电量小、运行维护成本低，每台井仅需0.8~1.2KW潜水泵即可，潜水泵可设置水位计自动启动抽水；
（5）使用寿命长，实用于周期长的基坑降水，该工程降水周期大于12个月；
（6）井管回收利用率高，钢管可回收率80%
缺点：单井施工时间长，用材多，需要大量过滤材料。
结合该项目工况特点及成本测算，深型管井降水经济实用。
深型管井工艺原理：井壁由Φ273mm×2mm钢管组成，为使得地下水在重力作用下充分滤出，应最大程度地增加滤水管段长度，在钢管上开塞孔为18mm，间距100mm保证钢管管井的刚度，不至于坍塌。钢管单节长度4m，一套钢管分三类：顶节钢管，中间筛孔钢管及底节钢管，考虑地下水埋深及潜水泵的运行期一定淤积，在管井的钢管最顶上2m及最底部钢管1m范围不开孔，两节钢管间用焊条焊接，在上中下均加焊接扶正器，保证管井的垂直度。钢管结构如下图所示：
图1 钢管横断面图
图4 深型管井自流式降水工法施工工艺流程图
深型管井施工 操作要点如下
1、测量定位
在基坑设计降水井位置一定距离的河岸陆地上设置控制测量点。用全站仪测放出管井位置；在钢管吊装过程中，用两台经纬仪前方交汇法控制锁口钢管的垂直度。
2、钻井成孔
地层自然造浆护壁，根据第一口井成孔情况，确定局部钻进到地层时，是否采用膨润土护壁成孔。孔径不小于650mm，钻孔应保持圆正垂直，孔深不小于设计深度，正偏差≯200 mm。
3、钢管制作加工
在平整的场地上制作钢管加工胎架，然后在胎架上先将钢管按设计长度切割，然后将Φ273mm，在吊运至管井位置后逐段用坡口焊进行焊接，待冷却后再将焊接好的钢管沉入有泥浆护壁的钻井中，焊接时保证焊缝的宽度和厚度。
4、吊放管井
在钻机完成钻井工序后，井管安放前进行清孔，人工将半成品管井抬至井点位置后利用钻机的卷扬机将尼龙纱网缠绕完毕的钢管吊起后沉入钻井中。第一根钢管沉入后的垂直度影响到整个管井其它钢管的垂直度，其打入时要缓慢些。
5、填滤料
井管下入后立即在钢管外部与土壁之间填入砂滤料。滤料沿井孔四周均匀填入，宜保持连续，将泥浆挤出井孔。
6、洗井
为防止泥皮硬化，回填滤砂后立即进行洗井，清除下管以后井壁残留泥皮，抽拉出滤水管周围含水层渗入的稠泥浆和部分杂质，增大含水层的渗透率，并使管外的砾料逐渐排列落实，形成一个稳定的过滤层。
7、水泵安装
将潜水泵用配好长度的缆绳系紧固定好，电源线做好绝缘包裹，安装潜水泵时，电缆线要架空，电源线不要太长。潜水泵下水或提出时切勿使电缆受力，以免引起电源线断裂。潜水泵工作时不要沉入泥中，否则会导致电机散热不良而烧坏电机绕组。安装时，电机的绝缘电阻不应低于0.5兆欧。
8、降水抽排
各管路、线路连接完毕后开启潜水泵电源，进行降水抽水，期初观察水位下降情况，根据基坑级别确定期初每日降水深度，谨防基坑降水过快周边建筑物破坏。
该项目深型管井材料设备选择如下：
表1 主要材料
3.深型管井施工的质量控制
1、钻井施工
做好测量定位工作，中心点误差±20mm；成孔孔径650mm，误差＋50mm，井深根据开挖深度和设计说明确定，将地下水位降至最终开挖面以下0.5~1m，井深正误差≯200mm；钻进过程中为防止井壁塌孔，采用泥浆护壁钻进成孔，钻井过程中保持泥浆密度1.10~1.15g/cm3，泥浆采用地层自然造浆。护孔管中心、磨盘中心、大钩成一条垂线，钻孔孔斜不超过1％，终孔清孔后，返回泥浆内不含泥块。
2、钢管加工
制作专门的胎架提供给钢管加工。保证钢管焊接时定位准确，钢管成型后轴线顺直，以有利于钢管顺利沉入和垂直度控制，焊接完成需静至8min进行冷却。
3、钢管沉入及扶正
插入前在底部焊接扶正器，扶正器在管井钢管壁外侧，扶正器尺寸为钻井半径与钢管半径之差，在完成中间节钢管沉入后检查钢管的垂直度是否在0.5％L以内。钢管的插入成井后，旋转其角度，使底部扶正器恰好卡在土壁上，并利用两台全站仪交汇，调整好钢管垂直度后开始释放卷扬机进行沉入钢管。
4、填砂
填滤料时，应随填随测滤料填入高度，当填入量与理论计算量不一致时，及时查找原因。不得用装载机直接填料，应用铁锹下料，以防不均匀或冲击井壁。洗井后，如滤料下沉量过大，应补填至井口下1.0m 处，其上用粘土封填。滤料必须符合级配要求，合格率要大于90%，杂质含量不大于3%。
该工程深型管井降水的效益分析：
1、基坑分层分阶段开挖，仅需一次降水施工，降水效果佳，缩短了工期；
2、深型管井自流式降水施工能充分利用地下水自身重力，将水汇集到管井内，使用小型潜水泵功率为真空泵的1/6，同时日常运行成本低，深型管井综合成本远低于其他降水设备，节约了该工程措施费使用成本；
3、钢管材料采购方便、加工简单，材料可回收利用周转3次，提高了利用与，达到了节能环保；
4、深型管井汇水量大，该工程结合管井降水开发了中水利用系统，成功将管井水用于该项目的扬尘控制、绿化灌溉、大体积砼循环冷却水降温等，达到了节能降耗。
结束语
泵闸类工程的成败基坑是首位，基坑的成败降水是关键，选择深型管井降水方式，严格控制管井选材和施工质量，为泵闸类基坑担当安全卫士。
作者简介：
叶澍华，男，汉族，1985年12月生，本科学历，工程师，主要从事水利工程施工技术与管理。现供职于上海市水利工程集团有限公司。
论文作者:叶澍华
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/26
标签：管井论文; 基坑论文; 钢管论文; 泥浆论文; 深度论文; 沉入论文; 潜水泵论文; 《防护工程》2018年第34期论文;