河道附近施工的地下水降水方式综述

田亚楠

(山西省水利水电工程建设监理有限公司，太原 030002)

河道附近施工的地下水降水方式综述

田亚楠

(山西省水利水电工程建设监理有限公司，太原 030002)

近年来，随着我国建筑技术的不断提高，建筑物施工的降水技术也在提高，河道附近的工程环境有着多样化、复杂化、不稳定等特点，河道附近不正常的施工降水对建筑物有着潜在的威胁，文章通过分析河道附近的施工现状，综合评定河道附近地下水的降水方式，以及施工程序中的注意事项和施工措施，全面提高地下水降水的质量，使地下水达到预定的降水深度和降水效果。

河道附近；施工措施；地下水；降水

0 前 言

工程降水关系到建筑物的施工质量，受到工程环境的限制，河道附近地下水的降水方式十分重要，尤其是在工程降水的设计和施工中。结合河道环境的影响，在河道附近降水选择管井降水法是十分经济、合理。本文主要讨论管井井点降水法的施工降水。

1 河道附近施工环境

在我国大部分地区，河道附近的环境有着以下特点：

1)河道附近土质多为流沙、流土，较为松散，受外力作用时，容易塌陷、掏空或地裂，严重时将会下沉。

2)河道附近建筑物、构筑物以及管线等易开裂、沉降、位移等。

3)河道边坡易失稳、从而产生流沙、管渗等。

2 河道附近降水方式

河道附近环境复杂多变，在选取降水方式时要综合考虑多方面因素：要对环境进行保护；要先明确降水井井位和河道周边环境之间的关系，采用增加滤料填塞厚度来降低含沙量，在降水时，要增加降水井深度，以便完成较深层次的降水，减少河道降水对建筑物的影响和地下管网的影响；减小单井抽水的强度，也能降低其影响范围。

在我国当前建筑物的排水施工中，常用的降水方式有：

1)明沟加集水井降水。

2)轻型井点降水。

3)喷射井点降水。

4)电渗井点降水。

5)管井井点降水。

6)深井井点降水。

2.1 明沟加集水井降水

不同降水方式适用的环境不同；明沟加集水井降水通常适用于地下潜水，施工用水以及雨水，是一种人工降排法，在河道附近地下水较大，渗水较多，若仅采用这种方法，会加大喷锚网支护难度，且不安全。

2.2 轻型井点降水

轻型井点降水，适用于水位不深的施工场所，其水位深度一般保持在3～6m左右，当深度超过6m时，采用多级井点降水会加大放坡及挖槽的难度。

2.3 喷射井点降水

喷射井点降水适用于降水深度大、水位深的场所，其降水深度可达到8～20m，但其抽水系统和喷射井管结构复杂，易发生故障，且耗能较大，降水费用比其他降水方式高[1]。

2.4 电渗井点降水

电渗井点降水多适用于渗透系数<0.1m/d的沙土、黏土、亚黏土以及淤泥等，通常和轻型井点降水结合使用，其降水深度取决于结合的降水方式[2]。

2.5 管井井点降水

管井井点降水多用于渗透系数大的土层，地下水源较丰富的区域以及轻型井点难以解决的浅水层地层，其排水流量可达50～100m3/h，其工作范围的渗透系数可达20～200m/d。

2.6 深井井点降水

深井井点降水，是基坑支护中常用的降水方式，其优点在于排水量大，降水深度大，以及降水范围广泛等，当遇到砂砾土层以及渗透系数较大，轻型井点降水及喷射井点降水等方式不能解决时，也可采用深井井点降水方式。

结合经济、技术、施工环境等条件考虑，管井井点降水方法是较为经济科学且安全的降水方式，适用于河道附近施工地下水降水。

3 河道附近地下水降水施工

3.1 工程概况

某河道附近一在建工程，是为了保证河道通过小洪水时不影响已形成的水面和绿地的生态景观效果，同时又可集中排泄新城的雨洪，在河道治理工程的基础上又增加的分洪工程[3]。

分洪工程在橡胶坝上游修建引洪口，沿拟建某大道南侧由西而东布设分洪(排雨)暗涵，主要施工内容包括拦河滚水坝1座、进水闸1处和1.55km C25钢筋混凝土分洪暗涵。

该工程开挖深度7.5～8.5m，土质依次为杂填土层、粉质黏土层、砂砾黏土层、粉砂层。

采用管井井点降水方式，施工工序为：成孔—下井管—砾料围填—空口封闭—洗井—抽水。

3.2 降水工艺

降水工艺主要有以下4条：管井井点成孔、井管安装、填砾和封闭和洗井。

3.2.1 管井井点成孔

3.2.1.1 下护孔管

1)清理地表障碍物，探明孔位实际情况，清理障碍物直到见到老土为止，可降低钻孔施工难度。

2)埋入护孔管，其长度多保持在1200mm左右，必要时可增加护孔管长度，直径要比钻孔大60～100mm左右，以提高透水性。

3.2.1.2 成孔

在施工中，需要采用泥浆来护壁，若地层泥浆无法完成护壁时，需要采用红黏土或人工造浆，其泥浆密度和黏度都有要求，相对密度越大，其压力也越大，可以确保孔壁不塌陷。在黏度和相对密度要求上，要注意洗井的难易度。

不同的土层密度和黏性都不同，通常黏土层的相对密度为1.08～1.10，黏度为15～16；细砂层的相对密度为1.10～1.15，黏度为16～18；中砂层的相对密度为1.15～1.25，黏度为18～20；粗砂砾石层的相对密度为1.25～1.35，黏度为20～24。

3.2.2 井管安装

常用的井管有钢制井管、混凝土井管和塑料制的井管，钢制井管在抗压、抗拉、抗剪以及抗弯等方面有着良好的性能，是当前降水工程中采用较多的材料[4]。

本文主要采用无砂管，是混凝土管的一种，该管渗透性强，抗压性好，其主要工艺特点是在水位以下的沟槽外侧设置泥浆护壁冲击式钻机成孔，以潜水泵完成排水。

在井管的安装中，主要分为准备工作、检查工作、以及技术要求几个环节。

3.2.2.1 准备工作

在准备过程中，首先要检查安装的相关设备(如滤水井管、潜水泵、夹具等)，然后对孔深进行校对，按照上设计完成井管丈量工作，并排号，制作扶正器，最后完成清孔、换浆等工作。

3.2.2.2 检查工作

在井管以及过滤器的检查工作中，要注意过滤器是否有松动以及位移等情况出现，检查过滤器桥高是否受到冲压破坏等。检查管材的厚度是否符合要求。检查砂管孔底部的完整性，辨别井管质量的好坏。

3.2.2.3 技术要求

在技术管理控制中，要保证井管在钻孔中的准确性以及偏移量并保证自沉淀管在每15m处埋设无砂混凝土管井。

要保证井管安装时的垂直度和偏差，按要求，其偏差不可超过1%。要求下管时孔内泥浆要高于地面200～500mm，保证土层水流畅通，超出时，应及时填充，放防止管孔塌陷。

3.2.3 填砾和封闭

受到河道附近环境作用，可以采用砾料围填来改变地下土层周围的孔隙率，减少进水时的水土流失，降低塌陷的危险性，同时还可以增大出水量，有效控制井水中的含沙量。通常采用填砾和封闭来完成。

3.2.3.1 填砾

在填砾过程中，要对填砾方法严格控制，合理的填砾方法关系到管井的出水量、含沙量以及管井的使用寿命。

填砾的正确方法是：在管井安装完成后，将带有喷头的活塞塞入井内，要求距井底0.5m，再用井口板将井口的剩余空间封住，然后通过泥浆泵向井内注水稀释泥浆，保证泥浆的相对密度和黏性，当相对密度达到要求时，要开始填充砾石。

在填充过程中，要保证砾石的填充速度在5～6t/h，主要避免蓬堵搭桥，可以通过标准绳来测定，对于填砾高度要严格遵守设计要求。

填砾的规格和过滤器的规格要求见表1。

对于填砾数量，可以按照式1进行计算。

M=π/4(D2-d2)γk

(1)

式中：m为管控填高1m所用砾石质量,kg；D为管井孔径，m；d为管井直径(外径)，m;γ为砾石的相对密度(控制在1.7)；k为超径系数(取值1.05%)。

表1 填砾规格及过滤器规格

3.2.3.2 管外黏土止水封闭控制

采用管外黏土止水控制主要目的是分层止水以及防止地表水下渗。

其具体的顺序为砾石围填之后，通过测量达到设计要求标高时，采用优质黏土围填，为避免堵塞，多采用小块黏土进行封闭。

通常，黏土围填在泥浆泵停止工作30min之后方可进行，且保证井口部位要夯实。

3.2.4 洗井

洗井的主要目的是清理井内泥浆。通常，在钻井中管井中含有泥土、细砂及泥浆，在管壁中形成泥壁，从而降低排水量。

管壁的清洗方法有喷水活塞法、压缩空气法以及拉活塞真空法。

喷水活塞洗井法是完成井管安装、填砾和封闭工作后，将喷水活塞沿着过滤器不断拉塞冲洗，过滤器中的泥浆以及砂砾将会沿着循环水流出孔外。

拉活塞真空洗井法是通过有活门的活塞用钢丝绳活加重杆向下压和向上提活塞，使井管中形成真空环境，井外的水流高速冲洗井壁内泥浆，达到清理效果。

空气压缩机洗井法是采用空气压缩机来完成洗井，是一种洗净设备，对控制含沙量有很大好处。

在洗井施工中，不同的洗井方法都有不同的注意事项，要严格控制洗井施工中的注意事项，可以提高降水施工的质量。

4 结 语

本文通过对河道附近的施工环境进行分析，完成地下水降水方式的选取，同时针对河道附近降水的具体施工工序以及注意要素进行讨论，综合分析了河道附近地下水降水施工。

河道附近的环境较为复杂，在实际施工中，有许多细节需要严格控制，提高施工质量和施工安全系数。

河道附近地下水的降水方式有多种，除了用管井法降水之外，还可采用多种降水方式结合的方法，但需要结合实际情况，考虑降水效果和经济条件。

[1]曹卫,王美可.基坑井点降水施工技术探析[J].科技创业家,2014(07)：40-41.

[2]唐业茂，肖燕.河道施工降水对临近建筑物的影响[J].廊坊师范学院学报：自然科学版，2010,10(01)：83-85.

[3]唐业茂，文其云.河道施工降水引起的临近建筑物沉降分析[J].力学与实践，2010,32(05)：41-44.

[4]韩传梅，陈喜，武永霞.深基坑降水工程试验及降水方案设计[J].地下水，2007,29(06)：40-42.

1007-7596(2014)10-0132-03

2014-04-28

田亚楠(1985-)，男，山西高平人，助理工程师。

TU463

B