井点降水施工技术

1、井点降水施工技术井点降水施工技术【内容提要】井点降水技术在桥梁基础施工中具有很强的实用性，已被广泛的应用，但在实际 施工中，人们多以盲目的根据经验来确定降水井的深度及个数，缺乏详实、科学的理论根据，这样 往往是以降水失败而告终或者以多打井、打深井增加工程成本为代价来换取成功。该文以松花江汊 河特大桥 12号墩位承台基坑开挖为例，详细论述了利用管井井点降水该如何准确地确定降水井的深 度、个数及井点布置。【关键词】降水井 基坑 渗透系数 涌水量 单井出水量1、西环汊河桥工程简介哈尔滨绕城高速公路松花江汊河特大桥，全长769米，由18 个墩位，两个桥台组成。每个墩位 有四根桩、两个承台。其中，12 号墩位处于汊河中心，承台施工期间河面宽度200 多米，水位线要 比承台底面高 4 米左右，由于采用的是围堰筑岛施工，因此，要想完成承台混凝土施工，首先要解 决基坑开挖问题（也可采用其他方法避免开挖基坑，例如，沉井施工，但施工速度慢，就位困难）， 通过可行性研究，井点降水可以达到基坑开挖的深度。号礅右幅承台松花江汊河特大桥12号墩位平面示意图:t号墩左幅承台围堰筑岛2、井点降水技术简介井点降水法就是

2、在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井），利用抽水设备抽水，使地下水降落 至基坑底以下，并在基坑开挖过程中仍不断抽水，使所挖的土始终保持干燥状态。井点降水改善了 工作条件，防止了流沙发生，土方边坡也可陡些，从而减少了挖方量。井点降水法所采用的井点类 型有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点，施工时可根据土的渗透系数，要求降低水位的深度及设备条件等，参照下表选用：各类井点的适用范围井点类型土层渗透系数（m/d）降低水位深度（m）单层轻型井点0.1 5036多层轻型井点0.1 50612喷射井点0.1 2820电渗井点15在桥梁基础施工中，降水地点多在江河中或岸边土层渗透系数大，地下含水量丰富，结合工 程的实际情况以及施工队伍对以上技术的熟悉程度，松花江汊河特大桥12 号墩位承台基坑的开挖采 用管井井点法，本文就以此为例来介绍井点降水技术。3、计算3.1 井点数量的确定采用井点法降水，在选择好井点类型后，就要计算出所需要的降水井的数量，然后方可安排施工。降水井的数量n可按下式计算：n=1.1Q/q式中Q基坑总涌水量。q设计单井出水量3.2 设计单井出水量井点管的数量取决于井点系统

3、涌水量的多少和单根井点管的最大出水量，单根井点管的最大出 水量与滤管的构造尺寸、土的渗透系数有关，根据经公式得：q=120nrslKi/3rs过滤器半径（m）1过滤器进水部分长度（m）K含水层渗透系数（m/d）管井过滤器长度宜与含水层厚度一致。（滤管详细介绍见4.3节，渗透系数K的确定见3.4节）3.3 涌水量的确定涌水量的计算是确定降水井数量、井距布置的依据，也是选择抽水设备的依据。但井点系统用 水量的计算比较复杂、影响因素很多，很难做出精确的计算，一般按水井理论来技术涌水量，算出 的数值为近似值。目前计算涌水量的公式都有一定的使用条件。矩形基坑的长度与宽度之比大于5， 或基坑宽度大于 2 倍的抽水影响半径时，现有公式就不能直接使用，而需要将基坑划分为若干块， 使其符合计算公式的适用条件，然后分块计算涌水量，再将其加得出总涌水量。按水井理论计算井 点系统涌水量时，首先要判定井的类型。水井根据其井底是否达到不透水层，分为完整井与非完整 井。井底达到不透水层的称为完整井，否则称为非完整井。水井根据地下水有无压力，分为承压井 和无压井。滤管布置在地下两层不透水层之间，地下水面承受不透水层的

4、压力，抽汲承压层间地下 水的，称为承压井；若地下水上部均为透水层，地下水是无压潜水，称为无压井。因此，水井可分 为四种类型：无压完整井、无压非完整井、承压完整井、承压非完整井（见下图）。根据地质、基坑 距河位置、含水层厚度等情况，结合水井具体类型，选用涌水量计算公式。3.3.1 无压完整井涌水量计算Q=1.366K（2H-S）S/（lgR-lgx0）X0=（F/3.14）1/2K渗透系数，m/d;F环形井点所包围的面积,m；R抽水影响半径,m；H含水层厚度,m；3.3.2 无压非完整井涌水量计算Q=1.366K（2H0-S）S/（lgR-lgx0）H0抽水影响深度，m其他同上S0 (S0+L)0.20.30.50.8Ho1.3 (So+L)1.5 (So+L)1.7 (So+L)1.85 (S0+L)表中 S0 为井点管内水位降低深度； L 为滤管长度。3.3.3 承压完整井涌水量计算Q=2.73KMS/（lgR-lgx0）M承压含水层厚度，m；其他同上。. 林:左-.;原地下水位透水层./ - .:庄：. W. -不透水 _2(a)无压完整井: L-S-:.Hf:-;- !： ； ?

5、：._ _ 亠，原地下水位孑透水层-. - 、91沁H二亠5 M仝匚:不透水(b)无压非完整井 / / / /，/ -不透水层一-承压水位/ / ./.X含水层/HH不透水层(c)承压完整井V/A 一不透水层;IB.承/氐7/ / /水位-、 X含水层mZo-HH不透水层噱述:(d)承压非完整井3.4 渗透系数的确定在地下水位以下开挖基坑时，需要计算基坑的渗流量，计算中除了需要掌握基坑四周的水力条 件外，还必须知道土的渗透系数K值。在相同的水力条件下，渗透系数越大，渗水量也越大。因此, 正确土的渗透系数是十分重要的工作。渗透系数可以在室内常用水头渗透试验和降水头试验来测定， 也可以在现场通过井内抽水试验或注水试验来测定。在这里我结合西环桥实际情况详细叙述一下常 水头渗透试验。图下图所示为一常水头渗透试验装置，试样装在竖直的透明圆筒中，圆筒断面积为A,为了防 止试样中的细颗粒流失，在试样的顶面和底面均设置保护滤层，筒侧装有两根侧压管，两管相距L, 试验时使水自上而下垂直通过试样，形成稳定渗流(圆筒内水位和出口处渗流量应稳定)。量测经过 一定时间t流过试样的水量v,算得单位时间内渗流量Q=

6、v/t。同时测记a、b处的总水头hl和h2, 算得水头差 h=h1-h2，经推理可得：K=QL/Ah常水头渗透试验适合于中砂、粗砂、砾砂等粗粒土，对于粉质粘土和粘土等细粒土，由于渗透系数较小，渗流量少，利用水头试验不易准确测定渗透系数，可利用降水头试验来测定渗透系数。常水头渗透试验4、井点施工要点1）管井外滤料 管井外滤料宜选用磨圆度较好的硬质岩石，不宜采用棱角状石渣料、风化料或其他粘质岩石。2）抽水设备的选用及位置的确定 抽水设备主要为深井泵或深井潜水泵，水泵的出水量应根据地下水位降深和排水量大小选用，并应大于设计值的 20%30%；水泵放入管井的深度要严格执行计算结果，置于设计深度，水泵吸 水口应始终保持在动水位以下，过深过浅都会影响预期效果。过深导致基坑涌水量过大，现有单井 数量与涌水量无法平衡；过浅使涌水量减少，降水达不到所需标高。成井后应进行单井抽水检查降 水效果，必要时应调整降水方案。降水过程中，应定期取样测试含砂量，保证含砂量不大于0.5%。3）井点单管制作 井管制作可选用钢制、铸铁和钢筋笼，现场施工考虑到经济性，管井往往可用钢筋龙代替，但钢筋笼制作一定要结实，主筋可采用

7、iooe 12,箍筋可采用5000 8布置形式。钢筋笼外围用筛网， 用钢丝绑紧加固。钢制、铸铁和钢筋骨架过滤器的空隙率分别不宜小于 30%、23%、50%。管井井管 直径应根据含水层的富水性及水泵性能选取，且井管外径不宜小于200m m,井管内径宜大于水泵外 径 50mm。4）降水工作要保持连续性 井点降水原理是：井点持续抽水，使井点周围形成一个稳定的漏斗形状的水面，一旦停止抽水水面即刻恢复到原水位线上，已开挖完毕的基坑就会进水，严重的还会倒塌。因此，在施工过程中 为避免中途出现停泵现象，应时刻保证电路、水泵本身不出问题，直至混凝土浇注完毕，拆模并回 填土后才可停泵。5）安全性 根据现场具体需要，在基坑开挖的过程中还要考虑土质本身是否需要支护，以及土质变化情况， 如若出现异常情况（流沙），立即停止施工。5、效果通过试验及计算，确定单井个数为12 个，井深7.5 米，平面布置情况如下图。为保证开挖的顺 利进行，我们将12 号墩位的两个承台分别进行开挖。先将右幅承台基坑开挖，混凝土浇注、土方回 填后，再开挖左幅。利用井点降水技术，我哈尔滨西环项目部顺利地完成了松花江汊河桥12 号墩位 基础工程。参考文献 VV桥涵手册VV土力学及基础工程VV建筑施工安全法律法规标准

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