自制无砂管深井降水在深基坑施工中的应用__墨水学术,论文发表,发

所属栏目：建筑设计论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:289

副标题#e#  
摘要：深井降水是目前深基坑施工当中普遍采用的一种降水方法，它具有施工方法简单，经济投入较低，排水效果良好及对施工平面布置干扰小的优点。本文介绍了在苏州新区深基坑污水管道安装施工中，采用自制无砂管深井井点法实现了成功降水的工艺过程，以供参考。  
关键词：深井井点降水应用  
一、前言  
苏州新区东侧纵向路是新区西部路网中的主干道，其配套污水管道埋设较深（平均深度均在7.0m以下），且施工地带管涌流砂较多、水层土的渗透系数较大（K≥10-4cm/s）、地下水位高、且具有承压层间水的特点。管道安装采用沟槽大开挖的安装施工方法，施工前采取了自制无砂滤水管深井井点降水措施,水位降低至沟槽底面以下50cm，同时降低深部地层承压水头，防范流砂及突涌现象。这是其他井点降水方式不易解决的深层降水措施。  
二、深井井点降水原理  
深井井点降水的工作原理是利用深井进行重力集水，在井管内采用潜水泵进行排水以达到降水或降低承压水压力的目的。他适用于渗透系数较大（K≥10-4cm/s）、降水较深且含有承压层间水的砂土、砂质粉土。  
三、无砂混凝土滤水管的制作  
深井井点系统由深井、井管和潜水泵组成。其中井管宜采用壁厚3.5cm外径35cm的无砂混凝土管（简称无砂管）作为滤水管，每节制作长度为1.0m。无砂管的制作质量关系到滤水效果,我们采用0~0.8cm断级配石屑作为骨料（0.5~0.8cm含量占骨料70%以上），按水泥：石屑：水=1：6：3的重量比进行拌和C15混凝土，混凝土的塌落度控制在1~3cm范围。  
圆管的模具采用两张厚度h≥1.5mm的铁皮，将两张铁皮卷成直径分别为35.0cm、28.0cm的两个圆筒，且分别用细铁丝捆扎固定。然后将较小圆筒套进大圆筒，形成同心圆后用木棍在小圆桶内横竖做好支撑。将拌制好的无砂混凝土浇筑进模具中并捣实，12小时后即可拆模成型进行养护。为了保证两端管口强度，在管口部位可单独浇筑长度约4cm的普通混凝土。  
另外，还要制作一定数量上面直径35cm、底面直径30cm的圆台形井管底托（简称管托），用于向深井内下管。管托厚度15.0cm左右，中间留有直径8cm的圆孔（深井较深时便于下管时通气），圆孔部位可采用纱网在混凝土内布设。管托底面留有一道深约3.0cm的圆形凹槽，易于吊管完成后抽取绳索。  
无砂管深井点降水构造示意图-1  
四、深井井点施工工艺  
对于采用坑外降水的方法，深井井点的布置根据基坑的平面形状及所需降水深度，井点一般沿工程基坑周围离开边坡上缘0.5~1.5m，井距一般为10~30米。采用深井降水时，应根据施工需要降水深度，含水层土壤渗透系数，影响半径等，计算涌水量，合理确定深井管间距，滤管长度和高度等。  
此处以苏州新区污水管道深沟槽施工降水为例说明。新区路网内某段沟槽基坑底面尺寸50m×3m，深7.0m,沟槽开挖边坡=1：0.5。地下水位在自然地面以下1.0m，土质为砂质粉土，透水层在地下9m至16m之间,属承压层间水。含水层土的渗透系数k＝20m∕d＝2.31×10-2cm/s。  
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•••透水层•••••••••••••  
均质含水层承压水非完整井涌水量计算图-2  
根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）中所列井点降水计算公式，并结合图示-2计算如下：  
1、井点管长度H的确定  
H≥H1+h+IL  
其中：H1=7.0m,H=0.5m,I#p#副标题#e#=1/4,L=3+0.5×7+1.0)=7.5m  
则有：H≥9.375，因为了将滤管尽可能伸入透水层，取H=12.0m，所以本深井降水系统属承压非完整井。  
2、沟槽涌水量Q的计算  
（1）沟槽要求低不降低水位深度S=7-1+0.5=6.5m  
（2）影响半径R=10SK1/2=10×6.5×201/2=290.69m  
（3）沟槽等效半径r0=0.29（a＋b）=0.29×（50+3）=15.37m  
则沟槽涌水量Q=2.73KMS/[㏒（1+R/r0）+(M-l)㏒（1+0.2M/r0）/l]  
=2.73×20×7×6.5/[㏒（1+290.69/15.37）+(7-3)㏒（1+0.2×7/15.37）/3]  
=1840.723m3/d  
3、单管涌水量  
q=120×3.14×r×l×201/3=120×3.14×0.175×3.0×201/3=536.966m3/d  
4、所需设置深井管数量  
n=1.1Q/q=1.1×1840.723/536.966=3.77根，取整n=4根  
5、井点间距  
D=50/4=12.5m  
6、选择潜水泵工作流量  
F=1.1Q/n×24=1840.723×1.1/4×24=21.1m3/h  
可采用工作流量为≥22m3/h的潜水泵  
7、施工过程  
通过计算，根据单井涌水量、降水深度及影响半径，在地下水流上游一测沿沟槽边缘单排按线状井点布置，并确定井距为12.5米，井深12.0米，即可满足降水要求。具体施工顺序如下：  
（1）井位放样、定位  
（2）做井口、安放护筒  
钻孔孔径应大于井管直径15cm以上，安放护筒以防孔口塌方，并为钻孔起到导向作用。我们采用孔径50cm钻头。同时做好泥浆沟和泥浆坑。  
（3）钻机就位、钻孔  
深井的成孔方法采用QJ50-1型回旋钻机，采用清水护壁法成孔。确保钻机安放垂直平稳，每个深井要一次连续钻孔成型，钻孔时采用泵入清水浮出泥浆通过泥浆沟排入泥桨坑。钻孔深度满足要求（12.0m）后，进行清孔回填井底砂垫层。  
（4）吊放深井管、填滤料  
采用直径1.0cm的钢丝绳穿过管托底部凹槽托住井管，使用挖掘机活小型吊机吊放井管，井管随着钢丝绳的下降逐节下放。井管应安放垂直，滤水性较好的井管应放置在透水层范围内。井管吊放完成后即可抽出钢丝绳。井管与土壁间填充粒径0.3~1.0cm的砂砾滤料。填滤料要一次连续完成，从底填至井口下1m左右，上部采用粘土封口。  
（5）洗井  
若水较混浊，含有泥砂、杂物、会增加泵的磨损、减少寿命或是泵堵塞，可用空压机或旧的深井泵来洗井，使抽出的井水清洁后，方可安放潜水泵。  
（6）安装抽水设备及控制电路  
安装前，应先检查井管内径、垂直度是否符合要求。先将潜水泵接好Ф25mm抽水管m及电缆，然后用麻绳将潜水泵吊入井内距底部以上0.5m处，并安放平稳。井外接好控制电路，由潜水泵向井外所接电缆应采用绝缘性良好缆线，且井外设置电路总开关。  
潜水泵采用单相潜水电泵（型号QDX15.17.037，流量15m3/h,扬程16m,配管内径25mm），向外接硬塑料管，硬塑料管接出水汇总管。此潜水泵内置电机中配置有继电开关，当深井内涌水没过潜水泵时继电器会自动接通电源进行工作，当深井内水位下降至潜水泵露出水面时，在短时间内因电机空转发热相应继电器自动断开停止工作。  
（7）试抽水  
接通电路，检查抽水设备是否运转正常，管路是否有漏气现象，正常的降水时有规律的间断排水，且出水澄清。测量深井的静、动水位，如发现水泵长时间排水不停止，水位下降不明显，则需要改用流量较大的水泵。只有每个深井内涌水被抽干后电机会自动停止运转，当管内涌水一没过潜水泵，又开始运转排水，才满足要求，即可转入正常抽水。  
（8#p#副标题#e#）降水完成后的封井  
管道回填施工达到一定程度后，即可拆出水泵，将无砂井管留置深井内，所留空洞用砂砾填实，上部0.5m范围内用粘土填充夯实。  
五、其他注意事项  
1、采用深井井点降水时应减缓降水速度，均匀出水，降水时要随时注意抽出的地下水是否有混浊现象，勿使土粒带出。  
2、严格控制无砂滤管的制作质量及回填砂滤料的级配。如果遇到流砂层，抽出流砂较多时不仅会造成地面沉降，而且容易产生沟槽壁裂缝塌方情况。因此在流砂层较多地带设置深井井点时，可选用合适的滤网将深水层的井管外壁进行包裹，同时回填级配较细的砂滤料。  
3、井点应连续运转，尽量避免间歇和反复降水，以减小在施工期间引起的地面沉降量。  
4、降水前认真做好周围环境的调研工作，对于基坑附近有建筑物和既有管线的降水场地外侧应设置一圈挡水帷幕，以减小降水对其的影响。  
六、结束语  
在深基坑的施工中，采用深井井点降水措施，能有效地降低坑内外水位差和深部地层承压水头，涌水量大，降水较深且效果明显，可缩短工期。一般井距较大，对施工平面布置干扰小而且造价较低。深井井点降水在苏州新区西部路网深基坑施工当中被广泛应用，起到了良好效果，是一种简单可行的施工降水措施。  
主要参考文献：  
1．《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）  
2．《基础工程施工手册》（第二版）中国计划出版社，2002.06  
3．《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202—2002）