1、管井井点降水施工工艺工法
管井井点降水施工工艺工法1前言1.1工艺工法概况当深基坑工程处于地下水位以下时，为保证基坑土方开挖施工（无水作业条件）的顺进行、确保土方边坡的稳定，需将地下水位降到基坑基底以下，这项工作就称为降水。降低地下水位的方法，一般可分为集水坑降水和井点降水两大类。井点降水包括：真空井点、轻型井点、喷射井点、引渗井点、大口井井点、辐射井点、电渗井点、水平井点、潜埋井点、管井井点等降水方法。深基坑工程根据围护结构形式和地质状况的不同，可以选择基坑内降水、基坑外降水及基坑内外相结合降水等不同的降水形式，城市地铁工程中常采用基坑内降水方式。1.2工艺原理管井降水主要是将井点管埋设到一定深度的含水地层里，利用管井内外水位差，使土层里的地下水通过碎石滤层、滤网渗流入井管内，再通过井管内的抽水泵排出地面。另外，也可利用地面上安装的真空泵，通过管路连接，使井管内产生负压，利用井管内外压差，加速地下水的渗流，从而迫使降水区域内的地下水位快速下降，达到降低地下水之目的。降水原理如图1所示。图1 管井降水示意图2工法特点该工法具有井位易于布置，排水量大，降水深，降水设备和操作工艺简单，降水可靠的特点。3适用范围适用于各种地层降水施工，特别适用于渗透系数大，土质为砂类土，地下水丰富，降水深，面积大、时间长的降水工程。4主要引用标准4.1工程地质手册第三版 中国建筑工业出版社4.2建筑与市政降水工程技术规范（JGJ/T111）4.3建筑施工计算手册(第二版）4.4地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范（GB50307）4.5地下工程防水技术规范（GB50108）4.6地下铁道工程施工及验收规范（GB50299）2003年版4.7地下水非稳定流计算和地下水资源评价 科学出版社4.8城市地下水动态观测规程（CJJ/T76）4.9地下铁道设计规范（GB50157）4.10岩土工程勘察规范（GB50021）4.11水文地质钻探规程（DJ/T0148)4.12供水管井技术规范（GB50296）4.13建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202）5施工方法基坑开挖之前充分研究地质水文勘查资料，并根据地质勘查资料的详细程度和施工的实际需要进行必要的补充勘测，力求全面详实掌握地质水文情况。结合基坑止水帷幕形式、周边建筑物基础结构等资料进行降水设计，明确降水井深度、间距、降水量、水泵配置及水位降深等参数。根据降水井设计平面位置测量放样，采用钻机成孔，下放降水井管，井壁四周均匀回填滤料，下泵洗井试抽，基坑开挖施工前根据开挖深度提前进行降水施工，保持降水井水位处于设计降水水位及开挖面以下，保证基坑开挖过程中处于无水作业状态，结构施工完成后回收水泵封闭降水井。6工艺流程及操作要点6.1施工工艺流程管井降水施工工艺流程如图2所示。不合格确定降水井井位卫成 孔泥浆制备换浆、下放井管回填滤料洗井试抽成井检查降水试验降水设计施工准备制备井管降水施工回收水泵储备滤料观 测降水井封闭埋设排水管路钻机就位 图2 管井降水施工工艺流程图6.2操作要点6.2.1施工准备1.基坑施工之前充分研究地质水文勘查资料，并根据地质勘查资料的不详细和不明确的地方结合现场实际需要进行必要的补充勘测，力求全面详实掌握地质水文情况。同时，对现场施工环境、周边建筑物、地下管线、交通及市政排水管网等情况进行详细调查，并写出调查报告。2.施工前对施工场地进行清理、平整，应保证场地的三通一平，确保用电安全。探明地下管线及建构筑物等障碍物的埋深和位置，挖出探坑并作好详细的标示标记。施作地面排水等临时设施，并对进场设备材料等进行检查。6.2.2降水设计1.由降水专业单位对降水施工进行专项设计，对排水进行规划设计，现场铺设排水管网。施作满足地表水和施工排水要求的排水设施。2.基坑出水量计算应根据地下水类型、基坑形状、补给条件、降水井的完整性、基坑所处的地质水文条件以及布井方式等因素，合理选择计算公式。根据基坑出水量、基坑深度、地质水文条件以及现场抽水试验确定降水井布置、井深、水泵的选型等。3.井管降水井径一般为600mm，管径为400/50mm，疏干井（潜水及微承压水降水）井管采用滤水管（一般为无砂水泥管），井管外壁包裹一层100目尼龙布，周边回填24mm砾石滤料。减压井在承压水含水层范围内井管为滤水管，井管外壁包裹一层100目尼龙布，周边回填24mm砾石滤料，承压水隔水顶板以上为不透水管（一般为水泥管），周边回填粘土并压实，减压井深入到承压水隔水底板以内。观测井采用PVC管，观测井根据观测不同类型的水其深度不同，井管周边处理同对应功能的井。以图3中的地质水文为例，疏干井、减压井、观测井及回灌井构造示意如图3所示。图3 疏干井、减压井、观测井及回灌井结构示意图6.2.3降水井施工1.降水井施工工艺控制1）定井位：根据降水设计方案提供的井位图、地下管线分布图的位置，在保证降水效果的情况下，对井位和井间距做适当的调整。正常情况下井位偏差50mm，若遇特殊情况(比如地下障碍、地面或空中障碍)需调整井位时，应及时调整。为保证安全，定井位后挖探坑以查明井位处有无地下管线、地下障碍物，深度以挖（或钎探）到地层原状土为准。2）埋设护筒：为避免钻进过程中循环水流将孔口回填土冲塌，钻孔前埋设钢护筒。深度视地层情况而定。在护筒上口设进水口，并用粘土将护筒外侧填实。护筒必须安放平整，护筒中心即为降水井中心点，当上部回填土颗粒较大时，则采用人工挖孔护壁，防止钻孔内浆液的流失，保证钻进正常进行。3）钻机就位、调整：钻机就位时调整钻机的平整度和钻塔的垂直度，对位后用机台木垫实，以保证钻机安装平稳。4）钻孔：在钻孔过程中保证孔内泥浆液面高度与孔口平，严防塌孔。在地层条件允许的情况下，尽量使用地层自造泥浆成孔，若钻孔通过易塌孔的流砂层或泥浆漏失严重的地层时，采用人工造浆护壁钻进，泥浆比重调至1.11.3。5）换浆：钻孔至设计深度以下0.5m左右，将钻头提高0.5m，然后用清水继续反循环操作替换泥浆。6）下管：下管前检查井管是否已按设计要求包缠尼龙纱网，以防地层中细砂层流失，造成地面下沉。井管确保在井孔居中不歪斜。7）填滤料：填料从井四周均匀缓慢填入，避免造成孔内架桥现象，洗井后如发现滤料下沉及时补充滤料，填料高度严格按设计要求执行。减压井井点从井底向上至滤水管顶部均填滤料；在滤水管以上采用优质粘土，并做好井口封闭工作。8）洗 井：采用压风机洗井，当井内存水不够时及时注入清水。对于不同含水段采用双隔离塞水气方法冲洗，达到水清砂净为止。9）安装潜水泵及管路系统：安装前检查电机和泵体，确认完好无误后方可安装，潜水电机、电缆和接头的绝缘安全可靠，并配有保护开关控制，以确保安全运行。注意在抽水过程中电缆与管道系统不被挖掘机、吊车等碾压、碰撞损坏，现场在这些设备上进行标识。10）试抽：洗井后，对井管进行单井试抽，如有异常情况，重新洗井，并再次进行抽水试验。洗井结束后，待水位恢复可按设计下泵，下入深度宜在滤水管下半部分，以保证足够的降深。排水管道及电源线路一定要先连接好，试抽3小时，测定井内水位及观测孔水位变化，安装水表测流量，预估降水试验运行途径，等水位恢复后，进行抽水试验，确定降水能力、降水速度。2.降水井施工控制要点1）根据降水井井位布置图，测量放样出实际井位，采用钻机成孔，成孔后检查井孔垂直度和孔径，符合要求后对孔内泥浆进行置换，降低泥浆比重，减少泥沙沉淀，然后下放井管，第一节井管底必须形成封闭，防止泥沙直接进入。在井管下放过程中，井管可能会浮在某一位置下不去，要及时向井管内加入清水，增加井管自重，使其下沉到位。当井孔出现塌孔时凡遇坍孔，要拔出井管重新钻孔，严禁在坍孔情况下插入井管。2）疏干井井管采用滤水管，井管周边采用尼龙布包裹，井管连接处采用竹片连接铁丝绑扎固定，井管垂直于井孔正中下放到位后，在井管周边由人工用铁锹对称、均匀填筑碎石滤料，严禁直接用手推车或装载机等设备直接填筑，各方向的填料速度应均匀进行，避免造成滤管偏移及滤料在孔内架桥现象，滤料应具有一定的磨圆度，含泥量（含石粉）3%，严禁使用片状、针状的石屑。洗井后滤料下沉应及时补充滤料，实际填料量不小于95%理论计算量，成孔垂直度应控制在1%以内，确保疏干井的成活率。3）减压井施工时，结合地质勘察报告，钻孔过程中对钻孔渣样进行详细分析比照，并做好土样记录，确定每口减压井位置的承压水埋深，并详细检查井深，井深必须进入承压水含水层，并进入承压水隔水底板1m，同时保证成井直径和垂直度，承压水含水层范围采用滤水管（无砂水泥管），四周填透水滤料，减压井施工滤水管放置位置及井深控制尤为重要，施工期间严格控制滤水管及滤料的填筑范围，承压水含水层顶面以上禁止使用滤水管和滤料，防止基坑外微承压水及潜水被抽走，导致地面沉降，真正起到只降承压水的目的。承压水含水层以上采用不透水管（水泥管），四周粘土回填密实，水泥管四周回填粘土时根据实际情况可以掺入5%水泥，回填时均匀缓慢回填，防止井管错位。4）降水井施工完成后立即洗井，将井内泥浆全部抽出，直到为清水，含砂含泥量合格为止，否则需要重新补井。洗井采用污水泵及空压机反复抽洗，直到井管内水清砂净。为防止雨污水、泥砂或异物落入井中，井管口高出地面不小于200mm，并加井盖等临时保护。基坑开挖施工过程中井口用尼龙布包裹覆盖，防止土体或杂物进入井内造成於井。安放水泵前，再进行一次清洗，冲除沉渣，保持滤网畅通，洗井过程中应观测水位及出水量变化情况。6.2.4降水施工1.降水井洗井完成后，潜水泵及泵管潜水泵安装吊放至井内，当潜水泵下至井底后向上提升2m左右悬吊固定水泵。安装并接通电源，做到单井单控电路，并检查漏电保护系统。井管系统安装完毕后进行试抽水，记录出水量及水位变化情况，检算降水井降水能力，以备及时调整降水方案。2.连网统一抽水后应连续抽水，不应中途间断，需要维修更换水泵时，应逐一进行，同时加大水位变化的监测频率。开始抽降时要间隔逐一启动水泵。抽水开始后，应逐一检查排水管道是否畅通，有无渗漏现象，如接头处或排水管渗漏应返工或维修。3.为防止因抽地下水带出地层细颗粒物质造成地面沉降，对抽出的水要进行含砂量检测：粗砂含量<1/5万、中砂含量<1/2万、细砂含量<1/1万。首次（洗井后抽水前）含砂量检测合格后，在抽水期间间隔时间不超过3个月定期进行含砂量检测，异常情况下应根据情况加密检测次数。抽水开始后，应逐一检查单井出水量、出水含砂量。当含砂量过大，可将水泵上提，如含砂量仍然较大，应重新洗井，洗井后仍不符合要求时废弃，重新打井。4.降水期间对降水井出水量、井内水位进行动态观测，并对地下水动态变化进行及时分析；当地下水位急剧变化应及时分析原因（如水泵损坏、地下含水构筑物突然破裂漏水或区域地下水位上升等），采取相应的处理措施。5.降水期间每天24小时派人值班，并做好记录，每天报水位、流量情况。记录内容包括降水井出水量Q和水位降深S，并现场绘制ST、QT、SQ曲线与基坑开挖深度附近监测资料绘于同一图上，了解其相关关系，以掌握抽水动态，指导降水运行达到最优。6.降水期间根据水位观测井、降水井的水位变化来判断基坑的降水效果，降水按照分层、分区进行控制，根据基坑开挖
