摘要：准东石油基地沙漠地区某变电站工程建设期间对降水方法的选择和优化，清晰地分析了选择真空点井降水止水法的原由，描述了方案优化的结果，希望有幸能为同行或相关行业作为参考。
关键词：真空点井；降水；沙漠；砂性土
一、背景
新疆准东石油基地沙漠地区某变电站工程，站区场地地下水类型为孔隙型潜水，同时存在局部的上层滞水。含水层岩性为细砂、粗砂与粉砂，地下水埋深2.1～4.0m。该工程工期较紧，需降水的独立基础较多，且施工当时为当地雨季，地下水位不断上升，土内含水接近饱和状态，这种施工条件给基础施工带来很大的困难。如何正确选择降水方法并对之加以优化是该工程降水施工首要解决的问题。
二、技术方法的选择
（一）降水技术方法分析
1.明排井（坑）排水
明排井（坑）是指基坑内设置明排井和排水管沟，利用水泵将水抽出基坑外的降水方法。适用于地层渗透系数小于0.5m/d，不易产生流砂、流土、管涌、潜蚀、掏空、塌陷等现象的砂土、粘性土、碎石土地层，降水深度小于2m的降水工程。一般来说，明排井（坑）排水比暗式排水的费用低、操作简单，在条件允许的情况下，优先选用明排井（坑）排水。
2.点井降水
点井降水分为真空点井、喷射点井、电渗点井三种。
真空点井是由真空泵、射流泵、往复泵运行时造成真空后抽吸地下水的井。适用于地层渗透系数0.1~20m/d，基坑（槽）边坡不稳，易产生流土、流砂、管涌等现象的粘性土、粉质粘土、砂土地层，单级降水深度小于6m，多级小于20m的降水工程。该方法费用较低、操作较为简单，适用范围广。
喷射点井是通过井管内外管间隙把高压水输送到井底后，由射流喷嘴高速上喷，造成负压，抽吸地下水与空气，并与工作水混合形成具有上涌势能的汽水溶液排至地表，达到降低地下水的目的。适用于地层渗透系数0.1~20m/d，粘性土、粉质粘土、砂土地层，降水深度小于20m的降水工程。该方法可以在细颗粒地层中达到比较大的水位降深，但成井工艺高，工作效率低，承压设备复杂，降水耗费大。
电渗点井是应用电场作用，金属棒插入地中做阳极，使弱含水层中带正电荷的水分子（自由水及结合水）向做阴极的点井管运动，由泵排出。适用于地层渗透系数小于0.1m/d的粘性土或淤泥中的降水工程，一般常与真空点井或喷射点井结合使用。
3.引渗井降水
引渗井是重力水通过无管裸井或无泵管井自行或抽水下渗至下部含水层的井。一般用于基坑底标高以上部分分布着多个含水层（包括潜水含水层）或滞水层而基坑下部有不含水的透水层或比较稳定的含水层的降水工程。该方法在滞水分布较普遍的地区应用。
4.管井降水
管点井利用钻孔成井，多采用单井单泵抽取地下水的降水方法。适用于地层渗透系数亦大于1m/d，砂土、碎石土地层，降水深度大于5m的降水工程。管井降水设备较为简单，排水量大，降水较深。
5.大口井降水
大口井为大口径的井，一般适用于浅基坑降水，或作为其它降水方法的辅助措施布置于基坑底部，适用于地下水补给丰富，渗透性强的土层。由于其成本较高、降水效果较差，近年应用已逐渐减少。
6.辐射井降水
辐射井降水是近年来用于基坑降水的新方法，它是由一口大口径的竖井和自竖井向周围含水层任一方向、高程打进的数条水平集水管所组成。适用于地层渗透系数0.1~20m/d，粘性土、砂土、砾砂地层，降水深度小于20m，降水范围较大或地面施工困难的降水工程。
7.潜埋井降水
潜埋井是在降水施工中，基坑或涵洞底部残留一定高度地下水，把抽水井埋到设计降水深度以下进行抽水，使地下水位降低满足设计降水深度要求的井。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆适用于地层渗透系数0.1~20m/d，粘性土、砂土、砾砂地层，降水深度小于2m的降水工程。是近年来基坑施工中发展起来的新技术，对涵洞或基坑底部残存水的排降十分有效，在实施中需要与其它降水技术配合使用。
（二）技术方法选择
1.施工组织因素
考虑该工程需降水的独立基础较多，且布局分散，不宜采用大开挖施工，故需要逐基降水，多基基础流水作业，每基基础的降水周期为降水开始至基础回填完毕，因此设备材料的投入量较大。宜采用操作简单、费用较低的降水方案。
2.地质条件及环境因素
查阅该工程地质勘察报告，基础层土质为细砂和粉质粘土，渗透系数0.26m/d。地下水埋深1.55~4.3m，类型为孔隙潜水，同时存在局部的上层滞水，总体流向由东南向西北，水利坡降0.5~1‰，以垂直蒸发排泄为主，降水较少。施工现场周边为沙漠，无永久性的建、构筑物。施工前施工单位在现场做了勘察，开挖至水位线以下0.5m时，出现流砂、管涌现象。
3.施工图设计要求
施工的基础垫层底标高-4.1m，施工图设计要求基础施工时应人工降低地下水位至施工面以下0.5m，即降水深度为4.6m。
4.方法的确定
综合考虑以上因素，真空点井降水中单级点井降水适合该工程水文地质、降水深度要求，且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，消除流砂和管涌现象，减少基底土的隆起，使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。真空点井降水方案为最佳选择。
三、方案优化
（一）材料机具优化
点井管采用32×1.6MPa点井降水专用管（长度6m）。由于降水深度为4.6m，点井管下部1.2m钻直径5mm圆孔4排（梅花形布置），包2层60~80目尼龙网，外缠20号铁丝、间距40mm作为虑管，不单独安装虑管。积水总管用直径50mmPVC水管制成，配50-32异径三通。弯连管用PU钢丝波纹管。点井泵采用7.5kW降水专用真空泵，每个泵带动15~20个真空点井。
（二）工艺流程优化
定位放线→开挖浆池、浆沟→高压水枪冲井→管路安装→抽水→观测→开挖基坑。
1、测量放线确定基坑位置，基坑外扩1m为点井位置，点井间距2m。
2、在点井外1m处开挖浆沟，浆沟连接到30m以外的浆池，冲井用水循环利用。
3、将0.2m长DN80钢管一端切割成锯齿状，再将高压水枪出水端固定到该钢管内部，另一端连接7m长DN32钢管作为操作杆，开始冲孔。冲孔直径约0.2m，深度应比滤管设计安置深度低0.5m以上，以防止冲击套管提升拔出时部分土塌落。
4、井孔冲击成型后，应拔出冲击管，将点井管及时插入点井，并在点井管与孔壁之间填灌滤料（滤料采用粒径0.5-3.0cm石子，含泥量小于1%。）。井口需压实，防止漏气而降低降水效果。
5、首先沿点井管线外侧铺设集水总管，在点井管处安装异径三通，主干管连接水泵，用弯连管与主管上的三通连接好，再用喉箍卡好，防止管路不严漏气而降低整个管路的真空度。检查管路的各个接头在试抽水时是否有漏气现象，发现这种情况应重新连接或用胶带密封，重新拧紧喉箍，直至不漏气为止。在水泵进水管上安装一个真空表，真空度达到73.33kPa以上方可投入抽水。
6、点井设备正常运转后开始观测出水量并做好记录。当出水量明显减小时开挖观测坑，如开挖至基地标高的土无明显含水时可大面积开挖。分析前边的记录，可作为后续降水施工开挖时间的参考依据。
结论
通过对该工程为期50天的降水施工的分析，对于地处沙漠地区、独立基础较多、不适宜大开挖的基础降水工程，选择真空点井降水止水方法较为经济、实用。同时该工程对真空点井降水止水方案的优化，简化了工艺，降低了成本，缩短了工期，可在类似条件下的工程中推广应用。
论文作者:李国祥
论文发表刊物:《电力设备》2018年第36期
论文发表时间:2019/6/10
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