黄文华
上海铁路轨道交通开发有限公司 200000
【摘 要】本文通过对海安县站货场改扩建工程的实例剖析，介绍了管井群降水在粉砂土地基中的成功应用，总结了管井降水设计计算与施工的方法，实践证明效果较好，保证了工程质量，以供读者在以后的施工当中参考。
【关键词】降水；管井；粉砂土
1 概述
管井降水适用于渗透系数较大，地下水丰富的土层、砂层。能疏干基土中的水分、促使土体固结，提高地基强度，同时可以减少土坡土体侧向位移与沉降，稳定边坡，消除流砂，减少基底土的隆起，使位于天然地下水以下的地基与基础工程施工能避免地下水的影响，提供比较干的施工条件，还可以减少土方量、缩短工期、提高工程质量和保证施工安全。下文将以一个工程实例论述管井群降水在粉砂土地基中的应用情况。
2 工程概况
海安县站货场改扩建工程位于南通市海安县城东镇界墩村，工程场地范围地下水总体丰富，主要含水层为：表层填充带有少量上层滞水；场地粉砂层均与四周地表水体存在密切水力联系且地下水埋深较浅。承台在开挖前若不采取措施降低该层的含水量，将造成开挖面大量积水，影响开挖面的正常施工；同时在动荷载的作用下土体产生液化和突涌现象，自立性差。施工机械难以对场地进行压密操作。因而直接影响堆场和路基承载力。根据本工程拟建场地周边环境情况、工程地质条件、水文地质条件及拟建建筑物的特征，结合地区降水经验，采取管井群降水经济合理，便于施工和质量控制。
3 设计计算及方案布置
3.1设计依据
地质勘测报告显示，工程所在区域地层上部均为第四系松散沉积物且沟渠较多，气候湿润，雨量充沛，地表水与地下水的水力联系较好，对区域地下水的形成的补给起重要作用。根据含水层的岩性，埋藏条件为松散岩类孔隙潜水。含水介质为杂填及粉细沙土。渗透系数为16.0—25.0m/d，地下水位埋深为0.60m-0.90m，水位标高为3.37m。货场降水面积为750*75=52500m2，设计降水深度3.6m。
3.2设计计算
1）含水层厚度（H）及降水深度（S）：
根据地质勘察报告提供的资料和基础埋深，按近3-5年的最高水位考虑确定，H=16m，设计降水深度S=3.6m。
2）综合渗透系数（k）：
根据本地区降水经验，降水影响深度内的地层的综合渗透系数K值宜为20m/d。
3）环形降水范围的等效半径（r0）：
根据基坑范围尺寸按公式（1）计算：
3.3方案布置
根据设计计算结果，结合现场勘探实验，综合分析制定此方法：为了现场降水效果达到最优且不妨碍主体施工，将井点管沿现场边界外2.5m布置100井眼，周边井点钻深15m，按15米间距排列；中间井点布置25个深12m，按25m间距排列。
4 降水施工工艺
4.1管井的结构组成
一座完整的管井由井孔、滤料、井管、水泵组成。
4.2管井的施工工艺及要求
4.2.1冲孔换浆
成孔的方法分人工成孔法、机械成孔法和水冲法。这三种方法中机械成孔法应用比较广泛。施工中常使用的钻孔设备有回转钻机、冲击钻机、潜水电钻及人力钻。
本工程采用红星-400正循环回转钻机成孔，成孔直径340mm，成井直径250mm，周边孔深15m，中间孔深12m。成孔后加清水换浆，直至浆液黏度≮18s为止。
4.2.2井管安装
井管一般分为井壁管、滤水管和沉砂管。井壁管起护壁和输水的作用；滤水管起过滤和疏导含水层中水的作用；沉砂管起沉淀水中泥砂的作用，以防堵塞过滤管，保证水畅通和清洁。
本工程全部下滤水管选取?250mm波纹管，每米波纹管打孔80/150个，用过滤网包裹两层，外用透明胶带及包装绳捆扎，待冲孔换浆完成后，将加工好的井管下放至孔内。
4.2.3填滤料
井管外填筑粗黄沙作为滤料，不宜采用棱角状石渣料、风化料或其它粘质岩石。严格控制填开始向井管四周填砾时速度不宜太快，填筑一定要均匀，防止将波纹管挤向一边或挤破。填料厚度与滤管的长度相同。
4.2.4孔口封闭
填砾后，应进行孔口封闭止水。止水的目的是使降水井形成真空以防止抽水漏气，另外还可以防止地表水和泥土进入井内。止水采用黏土或黏土球均匀地投入井管和井壁之间并分层捣实。
4.2.5抽水设备安装和试抽
管井降水常用的水泵有离心泵、深井泵和潜水泵。离心泵主要用于降水深度小于7m的降水工程。潜水泵可置于井下，随着生产品种与扬程的增加，已逐步代替了深井泵，它具有结构简单，使用方便、耗能少、效率高、成本低等特点。安装时，用尼龙绳悬挂在井口，并用塑料布密封井口。为安全起见，用木板遮盖井口，设警示标志，防止人员误踩。
本工程根据涌水量，管井选择安装10m3/h潜水泵进行抽水，扬程不小于30m，井中抽水管采用50mmPE管与泵连接，井外排水管采用Φ50mmPE管。
水泵通电后进行试抽。试抽的目的，一是检查已完成的降水井出水量，并根据抽水情况检查抽水设备是否正常；二是在试抽过程中对降水井进行洗井，增加出水量；三是根据试抽的结果，检查降水效果，必要时应调整降水方案。
4.3注意事项
1）在正式开工前，由电工及时办理用电手续，保证在抽水期间不停电。抽水应连续进行，特别是开始抽水阶段，时停时抽，会导致井点管的滤网阻塞。同时由于中途长时间停止抽水，造成地下水位上升，会引起土方边坡塌方等事故。
2）应保证水井的施工质量，钻进时尽量采用清水和稀泥浆，保证水井的出水量。成井后应立即进行冼井，可用水泵自下而上冼至水清、井底不存在泥砂为止，冼井后安装水泵并进行单井试抽，并做好工作压力、水位、抽水量的记录。
3）水泵应置于设计深度，水泵吸水口应始终保持在动水位以下。在抽水过程中，特别是开始抽水时，应检查有无井点管淤塞的死井，可通过管内水流声、管子表面是否潮湿等方法进行检查。如“死井”数量超过10%，则严重影响降水效果，应及时采取措施，采用高压水反复冲洗处理。
4）出水量是井点降水能否顺利进行降水的主要技术指数，在抽水过程中，应经常检查和调节离心泵的出水阀门以控制流水量，若抽水量不足，应立即检查整个抽水系统有无漏气堵塞环节，并应及时排除。当地下水位降到所要求的水位后，要减少出水阀门的出水量，尽量使抽吸与排水保持均匀，达到细水长流。
5）降水单位在基坑开挖期间应每天测报抽水量及坑内地下水位。其出水规律应“先大后小，先浑后清”。每日观测水位的变化，如发现水位变化>500mm/d的迹象，应及时分析原因，查找渗漏点。
6）现场安排8个2级电箱，按照均匀布置的原则布置，以减少现场电缆使用量。
7）其他部位如果降不到设计水位，可增设轻型井点进行降水。
5 运行效果及结论分析
通过每日对观测井的监测记录，分析得出以下结论：
1）开始运行时，水量较大，水位下降较快，之后，水量逐渐减小，水位降落逐渐缓慢，7天后，水位降落基本稳定在设计水位，经测定，稳定时，井点排水量为600t/h----630 t/h。
2）开挖后实际情况表明：抽水从9月11日至10月26日，共抽水46天，降水效果良好，达到了预期的效果。
3）根据水位观测，后期调整井的运转数目，平均每天运转94眼管井即可满足开挖要求，布井时，考虑了工期，地下水位上涨等因素，因而结合理论计算布井125眼。
得益于管井群降水在本工程粉砂土地基中的成功应用，后期的土方开挖、桩基施工及土方回填过程，水位始终保持在设计降水水位以下，满足了施工的干槽作业要求，从而加快了施工速度，缩短了工期，为工程的顺利施工创造了条件。
作者简介：黄文华，男，1962年9月生，大专，助理工程师，上海铁路轨道交通开发有限公司。
论文作者:黄文华
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第12期
论文发表时间:2016/8/15
标签：管井论文; 水位论文; 工程论文; 地下水论文; 砂土论文; 水泵论文; 含水层论文; 《低碳地产》2015年第12期论文;