大口井降水在市政工程综合管廊施工中的应用

张军磊

（中铁十四局集团有限公司市政工程分公司，山东 青岛 266071）

1 项目概况

随着我国城市化建设进程的加快，地下综合管廊工程得到越来越广泛的应用。但是在地下水位较高的砂性土地层中，如何采取有效的阻水措施，确保管廊基坑壁的稳定，是施工控制的关键。

青岛市西海岸新区灵山湾路隐珠河段道路呈东西走向，其红线宽度30m，人行道宽度9m。新建综合管廊位于该段道路下方，与道路红线边缘距离2.5m。管廊标准净断面为2.6m×2.2m，顶底板及侧壁厚度均为0.3m，垫层厚度20cm，每20m为一个施工单元并设置沉降缝，管廊顶覆土厚度2.5m，基坑开挖深度5.5m。根据设计图纸及勘察资料数据显示，该地段地势较低，富水性较大，土体渗透系数为6m/d，含水层厚度为15m，地下平均水位距管廊基底2.35m。此地层适合采用大口井降水法进行基础施工，此方法方便快捷、成本低廉。

2 降水井参数计算

2.1 降水井的布置

井壁管采用直径250mm混凝土管，滤管采用同直径的无砂混凝土管，长度为1.0m，降水井沿管廊基础开挖线两侧线性单排布置，距开挖线的距离为2m。基坑开挖坡度1∶0.5，每侧考虑50cm的工作面，基坑中心处水位降低值为开挖面下50cm。

2.2 降水井井管长度计算

井点管总长度可按下列公式计算：

式中：H为井点管总长度（含滤水管）（m）；△h为井点管露出地面的高度（m），一般0.2-0.3m；H1为井点管埋设面至基坑底面的距离 （基坑高度）（m）；△s为基坑底面至降低后的地下水位距离（m），一般不应小于0.5m；i为水力梯度，单排井点系统i取1/4～1/5；L为井点管至基坑中心的短边距离（m）；l为过滤管工作部分长度（m），取1m。

井点管总长度

图1 降水井布置断面示意

2.3 降水井间距计算

基坑总涌水量按下列公式计算：

式中：Q为基坑总涌水量（m3/d）；K为土的渗透系数，取K=12 m/d；H为含水层厚度（m），取15m；S为基坑开挖最大深度（m），取5.5m；R为抽水影响半径 （m），为基坑假想半径（m），r

基坑总涌水量Q=1.366×12× （2×15-5.5）×5.5/lg（1+147.58/2.77） =1273（m3/d）

单井极限降水量q按下列公式计算：

式中：rs为滤管半径（m），取0.125m；l为滤管进水部分长度（m）；K为含水层渗透系数（m/d），取K=12m/d。

经计算单井最大出水量q=108m3/d

降水井数量按下列公式计算：

n=1.1（Q/q） =1.1× （1273÷108）=13（口），基坑每侧考虑布置7口，间距d=21/6=3.5m。

3 降水井降水施工工艺

3.1 降水井的布置原则

降水井应沿基坑两侧线性布设，位于基坑开挖边缘线外侧2m处，单侧井间距3.5m，井深为原地面下8.3m。单井涌水量是108m3/d。降水至坑底0.5m。

3.2 降水井施工工艺

图2 降水井施工工艺流程

1）降水井放样、定位：由专业测量人员根据设计图纸完成放样、定位，并进行标识，为后续施工提供便捷。

2）井口开挖、护筒埋设：井口利用人工开挖，开挖孔径大于井管直径300mm，开挖到设计标高后埋设护筒。护筒顶端应高出地面0.3m，严格控制其埋设倾斜度，护筒四周利用粘土回填，并将其分层夯实，避免孔口发生塌方。

3）钻机就位、钻孔：护筒埋设完成之后，将场地进行平整安放钻机，成井采用SPS-600型钻机，利用泥浆护壁。

4）吊放井管、填滤料：井管应采取人工吊装，井管应垂直下放，过滤部分全部布设于含水层中，井管与土壁间填充粒径大于滤网孔径的填料。填料应一次持续性完成，待其全部填充完毕之后，应将其上部进行封口。

5）洗井：采用污水泵对境内浑浊的泥水进行反复清洗置换，清洗次数不得少于6次。洗井应在成井之后4h内完成，避免时间过长，护壁上存留的泥皮老化，对渗水效果造成影响。洗井之后进行单井试抽试验。

6）安装抽水设备以及控制电路：安设之前，检查井管内径、垂直度是否满足要求。安放深井泵时利用麻绳将其吊入滤水层中，并将其安放平稳，再接电机电缆及控制电路。检查确保电器装置合格之后进行正常抽水［1］。

3.3 降水及监测

1）降水试运行，试抽水之前，准确测定各井口和地面标高、静止水位，然后开启水泵抽水，以检查抽水设备、抽水与排水系统能否满足降水要求。

2）降水运行，①降水应与基坑开挖施工相适应，基坑开挖时地下水应降至开挖面以下，保证最终基底面不得有积水；②采用水浮子水位控制开关对水泵进行控制。当水位降至井底，水泵露出水面后，水泵自动关停，待水位上升后，水泵自动开启，从而确保降水的连续性；③降水过程中，要对水泵的运转情况随时进行检查，发现水泵损坏要及时更换；停电时，及时启用备用发电机；④井口周围设置醒目的标识，并做好维护，防止异物掉落井中，造成井管堵塞；⑤水泵运行过程中，需对观测井进行持续性观测，全面掌握场地内地下水位动态变化和降水效果，利用流量计定期检测单井出水量以及含砂率，在出水口建设沉淀池，待其完成沉淀之后再排入市政雨水管道［2］。

图3 水位监测点和水位计

3.4 封井

降水完成之后，应采取有效的措施对降水井井孔进行封堵。封井过程中，应遵循以下原则：

1）为减小降水井管停止降水对施工造成影响，待管廊底板施工完成并达到一定强度之后，根据施工季节地下水位变化情况，科学、合理开启降水井数量，对不使用的降水井进行封堵；2）降水井封堵宜采用先内后外、先深后浅的原则，封井之前应加大周边井的降水力度，确保井管内部水处于静止状态，且满足降水最低限值，再实施最终封堵工作；3）封井主要做法为：首先将水泵拔出，之后填入碎石或砂砾并将捣实，通过预留注浆管将纯水泥浆注入，自孔口溢出泥浆为准［3］。

图3 井管底部与止水钢板封井现场图

4 结语

青岛市西海岸新区灵山湾路4km管廊工程，采用大口井进行基坑开挖降水，取得了良好的效果，施工中未发生基坑渗水现象，大大改善了施工条件。